100mm钢板高空仰焊技术探讨

2016-11-30郁泽洪龚本虎

中国建筑金属结构 2016年2期

关键词：厚板圈梁钢结构

郁泽洪　龚本虎

100mm钢板高空仰焊技术探讨

郁泽洪龚本虎

【摘要】本文介绍了厚板高空仰焊焊接质量保证需要重视过程控制，以及形成前期准备控制、焊接准备、焊接过程控制、焊后检查及焊接缺陷处理等一系列控制措施。

【关键词】焊接残余应力；焊接变形；100mm厚板；材质GJC；高空仰焊

随着社会经济的发展、钢结构的应用和施工技术的进步，建筑悬挑跨度越来越大，结构形式趋于多样化和复杂化，结构传力路径越来越复杂，导致结构局部采用高强厚钢板。由于构件外形尺寸大和构件自重大，吊装设备的影响，必须进行分段，通常采用焊接连接，焊接残余应力的影响不能忽略，影响结构的安全性和厚钢板层状撕裂。焊接变形会导致测量定位困难，影响施工质量。国内外研究者对厚板焊接残余应力和焊接变形进行了实验研究和数值模拟分析[1]，但是应用到工程中还有一段距离。高强度厚钢构件在高层及大悬挑钢结构中广泛应用，厚板的焊接变形和焊接残余应力的影响不可忽略，施工中依靠工程经验对厚板焊接残余应力和残余变形进行控制。如，深圳平安金融中心出现120mm厚Q460GJC钢板，130m高度仰焊[2]。新保利钢结构工程局部采用125mm 厚GR60级（相当Q420）钢材，国家体育场钢结构工程局部采用110mm厚Q460级钢材[3]。本工程存在100mm厚Q390GJC钢板，15m高度仰焊，依据工程经验在腾讯（北京）总部大楼项目上成功应用，形成厚板高空仰焊技术。

1.工程概况

本工程钢结构主要有：劲性钢柱，东西南北4个立面桁架，东北角、东南角、西南角3个角部悬挑钢结构，楼层H型钢梁，转换桁架，平面连桥，10个核心筒及钢板墙。构件类型包括十字型、H型、箱型、圆管型等，总用钢量约4万吨，现场构件安装最大单重达60t，钢构件材质主要为Q345B、Q345C、Q345GJC、Q390GJC。钢材有12mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、50mm、60mm、80mm、100mm等不同厚度。地下室分部立面桁架圈梁分部在M020/A/M01/V轴线上，即东/ 南/西/北四个面，梁顶标高-0.500m。共有53个接头。

东立面圈梁共有15个焊接接头，其中钢板厚度100mm的6个、80mm的2个、40mm的7个；南立面圈梁有9个接头，其中100mm的6个，80mm的2个，40mm的1个；西立面圈梁有14个接头，其中100mm的3个、80mm的1个，40mm 的10个；北立面圈梁有15个接头，其中100mm的3个、80mm的1个、40mm的10个。材质是Q390GJC，截面形式采用BOX结构（宽度*高度*厚度： 2000 （2400）×1200×100、（2000~1200）×1200×80、1200×1200×40。此部分焊缝共计291.2m，其中仰焊[4]为83.2m，占桁架圈梁焊缝的28.6%。

2.前期准备控制

钢结构专业深化团队进行构件节点优化和坡口设计，避免层状撕裂，为后续焊接变形控制准备。

钢构件制作前，到制作厂进行工艺、技术、质量及进度交底，保证构件出厂质量。

按规范要求进行原材料见证取样复试，并进行原材料探伤，质量从源头控制。

构件进场后，由质检组人员进行了构件进场验收记录。对构件的长度、截面、对角线、扭曲度、钢筋搭接板、孔距、钢筋套筒和栓钉等进行了与图纸核对、划线检查。在构件主体上标注了标高、中心线（或轴线）和测量控制线。

构件吊装初步就位，夹板固定，利用测量控制线进行校正，最后利用全站仪进行复核。

3.焊接准备

圈梁构件安装、校正及测量定位已完成，整个立面桁架的焊接顺序及部位先柱柱焊接、柱梁焊接、最后梁梁对接焊接。圈梁焊接时从中间向两端焊接，在中间预留一组接头不焊，先焊立焊并对称焊接，再焊平焊、仰焊。一个焊口焊接完后应顺着焊下个焊口，按顺序焊接完成三组后，再预留一组接头。整体斜梁焊接完成24—48小时后，再焊接端部预留焊缝，最后焊中间预留焊缝。控制要点如下：

3.1 圈梁材质为Q390GJC，按照设计文件和相关标准的要求选择本工程中对应的焊接材料：大桥牌ER55-D2-Ti实心焊丝、E551T1-K2C药芯焊丝、E5515-G电焊条，焊丝规格为Φ1.2、电焊条规格为Φ4.0，并检查了焊接材料质量证明书和合格证。

3.2 挑选适合本钢柱认可范围的参与腾讯项目钢结构焊接考试的焊工。

3.3 焊接工艺技术文件及操作规程审查。

3.4 坡口形式、尺寸及表面质量检查组对后构件的形状、位置、错边量、角变形、间隙等的检查。

3.5 焊接环境、焊接设备等条件确认。本圈梁焊接地点在腾讯北京总部大楼项目现场，地处北京市海淀区中关村软件园二期院内，5月13日开始仰焊焊接，焊接当天环境温度是12度到28度，湿度小于20%，风力小于2m/s，焊接作业区域搭设了防风棚作为防风措施，脚手架平台铺满了保温石棉布作为防火材料。焊接设备采用NB-630逆变式多功能气体保护焊机。