型钢柱焊接质量控制方法研究

李小伟/ LI Xiaowei

（甘肃第三建设集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

随着钢结构在建筑结构形式中逐渐占据主体位置，为实现建筑物的使用功能、结构安全性能、外观造型等多方面需求，传统的H 型、箱型钢梁钢柱已不能满足这些要求，钢结构形式趋向多样化发展，异型截面钢构件、复杂的桁架类构件逐步应用于大型工程中，焊接技术已成为实现建筑使用功能、结构安全性的重要保证。

1 工程概况

兰州市某酒店办公楼项目，用钢量约18t，地下2 层，地上25 层。核心筒结构为型钢混凝土钢板支撑结构，巨型柱与工字型钢形成支撑框架，钢柱截面由工字形、十字型组成的复杂异型截面柱，钢材采用Q390B，钢板厚度40mm。外框筒形状为不规则筒状，共设4 道钢板剪力墙，地下室合计49 根型钢柱。地上5 层转换层设计有大截面型钢梁转换梁。酒店主体结构东西两侧设置有异型斜柱。本工程焊缝总长度达3 762m，共计9 405 条焊缝。

2 工艺流程及操作要点

图1 所示为施工工艺流程图。操作要点如下。

图1 施工工艺图

2.1 解决大焊接量措施

现场焊接量大，根据工程项目特点及需求，对所有焊工进行岗前培训，培训合格后方可上岗操作。

采用CO2气体保护焊，该技术具有焊接效率高、变形小等优点。采用电加热的方式进行焊前预热和焊后保温，该技术具有热效率高、温度控制准确等优点。计算机远程控制电加热时，可同时加热多点多面复杂截面，自动控制焊接过程中的层间温度。

2.2 优化节点设计

采用窄间隙小坡口形式进行节点优化设计（图2)，减小焊接热输入量，复杂异型截面钢柱除周边翼缘板位置处，其他的截面均需双面坡口施焊。改进节点设计，不仅能够提高焊接效率，而且能够对焊接变形起到良好的控制作用。

图2 单面坡口施焊

2.3 异型截面柱焊接

高层钢结构异型截面柱工程量大，焊接位置困难，焊接变形不易控制。焊接过程采用对称同时焊接、对称轮换焊接及补偿加热等方法，对控制钢柱及柱间连接板焊接变形起到良好的控制作用。

2.4 倾斜钢柱焊接

根据焊缝位置，采用焊枪垂直于焊道方向进行焊接，不仅增加焊道内附加力，而且降低焊道夹渣等缺陷，提高焊接质量。

2.5 钢板剪力墙焊接

分批次焊接容易造成应力集中，发生扭转现象。分段退焊不仅提高焊接速度，而且可以有效控制焊接变形（图3）。

图3 钢板剪力墙焊接示意图

3 质量控制方法

1）人员培训 针对结构形式复杂、焊接量大、焊接质量要求高的构件，选拔技术过硬的焊工，对焊工进行专项培训并且均须通过焊工附加考试，以保证工程斜向位置及特殊节点的焊接质量。

2）垂直度监测 焊接首根钢柱时，采用仪器设备进行垂直度实时测量，出现偏移时，及时调整施焊顺序，使得垂直度在规范要求范围内。

3）测量钢柱焊接收缩量 施工过程中，焊接准备、焊接材料、焊前预热、焊后保温、焊缝检查和焊接顺序等方面加强监测，结合相关规范要求及规范数值，在结构焊接过程中及时调整焊接方法以减小焊接收缩量。

4 效益分析

通过优化复杂异型钢结构的焊接技术，提升钢结构安装精度，实现建筑结构的安全性、使用性、稳定型，对加快钢结构施工进度，控制工程整体工期具有重大意义。本施工方法通过对焊接工艺优化，焊接顺序改进，以及准确控制焊接前预热焊接后保温，减少了由焊接应力变形控制不当造成的返工，杜绝了焊接方法不当产生浪费原材或额外增加材料的可能性；在节省人工的同时也减少了施工成本，具有一定的经济效益及社会效益。

5 结语

兰州某酒店办公楼项目整体结构采用巨型柱、钢板剪力墙、异型钢构件及大截面型钢梁，截面类型复杂，焊接种类繁多，焊接难度及焊接量相当大。通过对焊接工艺研究，解决了巨型截面柱、钢板墙超长焊缝焊接、各斜向位置焊接、厚板负温度焊接及伸臂桁架焊接等难题，提高了焊接质量，产生了一定的经济效益和社会效益。