型鋼柱焊接質(zhì)量控制方法研究

李小偉/ LI Xiaowei

（甘肅第三建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

隨著鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)形式中逐漸占據(jù)主體位置，為實(shí)現(xiàn)建筑物的使用功能、結(jié)構(gòu)安全性能、外觀造型等多方面需求，傳統(tǒng)的H 型、箱型鋼梁鋼柱已不能滿足這些要求，鋼結(jié)構(gòu)形式趨向多樣化發(fā)展，異型截面鋼構(gòu)件、復(fù)雜的桁架類(lèi)構(gòu)件逐步應(yīng)用于大型工程中，焊接技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)建筑使用功能、結(jié)構(gòu)安全性的重要保證。

1 工程概況

蘭州市某酒店辦公樓項(xiàng)目，用鋼量約18t，地下2 層，地上25 層。核心筒結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土鋼板支撐結(jié)構(gòu)，巨型柱與工字型鋼形成支撐框架，鋼柱截面由工字形、十字型組成的復(fù)雜異型截面柱，鋼材采用Q390B，鋼板厚度40mm。外框筒形狀為不規(guī)則筒狀，共設(shè)4 道鋼板剪力墻，地下室合計(jì)49 根型鋼柱。地上5 層轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)有大截面型鋼梁轉(zhuǎn)換梁。酒店主體結(jié)構(gòu)東西兩側(cè)設(shè)置有異型斜柱。本工程焊縫總長(zhǎng)度達(dá)3 762m，共計(jì)9 405 條焊縫。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

圖1 所示為施工工藝流程圖。操作要點(diǎn)如下。

圖1 施工工藝圖

2.1 解決大焊接量措施

現(xiàn)場(chǎng)焊接量大，根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)及需求，對(duì)所有焊工進(jìn)行崗前培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可上崗操作。

采用CO2氣體保護(hù)焊，該技術(shù)具有焊接效率高、變形小等優(yōu)點(diǎn)。采用電加熱的方式進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后保溫，該技術(shù)具有熱效率高、溫度控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制電加熱時(shí)，可同時(shí)加熱多點(diǎn)多面復(fù)雜截面，自動(dòng)控制焊接過(guò)程中的層間溫度。

2.2 優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

采用窄間隙小坡口形式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)（圖2)，減小焊接熱輸入量，復(fù)雜異型截面鋼柱除周邊翼緣板位置處，其他的截面均需雙面坡口施焊。改進(jìn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，不僅能夠提高焊接效率，而且能夠?qū)附幼冃纹鸬搅己玫目刂谱饔谩?/p>

圖2 單面坡口施焊

2.3 異型截面柱焊接

高層鋼結(jié)構(gòu)異型截面柱工程量大，焊接位置困難，焊接變形不易控制。焊接過(guò)程采用對(duì)稱(chēng)同時(shí)焊接、對(duì)稱(chēng)輪換焊接及補(bǔ)償加熱等方法，對(duì)控制鋼柱及柱間連接板焊接變形起到良好的控制作用。

2.4 傾斜鋼柱焊接

根據(jù)焊縫位置，采用焊槍垂直于焊道方向進(jìn)行焊接，不僅增加焊道內(nèi)附加力，而且降低焊道夾渣等缺陷，提高焊接質(zhì)量。

2.5 鋼板剪力墻焊接

分批次焊接容易造成應(yīng)力集中，發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。分段退焊不僅提高焊接速度，而且可以有效控制焊接變形（圖3）。

圖3 鋼板剪力墻焊接示意圖

3 質(zhì)量控制方法

1）人員培訓(xùn) 針對(duì)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、焊接量大、焊接質(zhì)量要求高的構(gòu)件，選拔技術(shù)過(guò)硬的焊工，對(duì)焊工進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)并且均須通過(guò)焊工附加考試，以保證工程斜向位置及特殊節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量。

2）垂直度監(jiān)測(cè) 焊接首根鋼柱時(shí)，采用儀器設(shè)備進(jìn)行垂直度實(shí)時(shí)測(cè)量，出現(xiàn)偏移時(shí)，及時(shí)調(diào)整施焊順序，使得垂直度在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

3）測(cè)量鋼柱焊接收縮量 施工過(guò)程中，焊接準(zhǔn)備、焊接材料、焊前預(yù)熱、焊后保溫、焊縫檢查和焊接順序等方面加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求及規(guī)范數(shù)值，在結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中及時(shí)調(diào)整焊接方法以減小焊接收縮量。

4 效益分析

通過(guò)優(yōu)化復(fù)雜異型鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)，提升鋼結(jié)構(gòu)安裝精度，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、使用性、穩(wěn)定型，對(duì)加快鋼結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，控制工程整體工期具有重大意義。本施工方法通過(guò)對(duì)焊接工藝優(yōu)化，焊接順序改進(jìn)，以及準(zhǔn)確控制焊接前預(yù)熱焊接后保溫，減少了由焊接應(yīng)力變形控制不當(dāng)造成的返工，杜絕了焊接方法不當(dāng)產(chǎn)生浪費(fèi)原材或額外增加材料的可能性；在節(jié)省人工的同時(shí)也減少了施工成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

蘭州某酒店辦公樓項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)采用巨型柱、鋼板剪力墻、異型鋼構(gòu)件及大截面型鋼梁，截面類(lèi)型復(fù)雜，焊接種類(lèi)繁多，焊接難度及焊接量相當(dāng)大。通過(guò)對(duì)焊接工藝研究，解決了巨型截面柱、鋼板墻超長(zhǎng)焊縫焊接、各斜向位置焊接、厚板負(fù)溫度焊接及伸臂桁架焊接等難題，提高了焊接質(zhì)量，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。