陕西信息大厦钢结构安装焊接变形控制.pdf

陕西信息大厦钢结构安装焊接变形控制 陈增光苏平张海波王贵林聂祯华 (冶金部建筑研究总院北京100088) 摘要：分析了焊接变形对弧形轴线上双H型钢柱垂偏的影响，提出了控制变形的工艺措施。 关键词：焊接、变形控制 1．前言 陕西信息大厦建筑总高189．4m，共54层。平面形状由两个相同直径的弧形与一个矩 形拼合而成，东西方向总长54．8m，南北方向总长37．6m。结构体系为筒中筒，内筒为钢筋 混凝土结构，外筒为钢骨混凝土结构。钢骨由轧制H型钢和角钢组成的格构式柱及桁架梁 装验收标准不能降低，执行《钢结构施工验收规范》(GBJ50205—95)。H型钢格构柱和桁 架梁在外筒环向形成排架，径向无梁，因此，钢柱安装时的稳定性差，安装精度控制难度 很大。两根H型钢组成的双肢柱在环向刚度很大，安装焊接成形后，一旦出现垂偏超差， 矫正很难。针对上述问题，在合理安排柱分段、安装顺序，增加径向约束、预留变形量、 焊接顺序等方面采取了措施，经两个柱段的试验、调整，证明是行之有效的。 图l 钢结构平面图 2．柱接头 超高层钢结构的施工，在起重设备吊装能力范围内，希望尽量增加单节柱长度，减 少拼装次数，从而减少高空安装焊接工作量。由于本工程柱径向无梁连接，刚度很差，因 55 此，单节柱段不能太长，否则，柱稳定性及安装精度难以保证。经与设计院协商，综合考 虑了稳定性、塔式起重机吊装能力、错开钢筋接头位置、避开柱间支撑及桁架梁节点板位 置等五个主要因素，最终确定2层楼层一节钢柱，最长10．55m，最短6．6m。柱接头形式若 采用常用的翼板焊接，腹板高强螺栓的连接方式，由于钢骨柱主要承受轴心拉、压力，截 面高宽比较小，腹板窄，按构造要求高强螺栓布置不开，故与设计院商定翼板、腹板均采 用焊接，一级焊缝，板厚≥30mm时，采用双面焊，630mm时，用单面焊，背面加垫板。 接头处过手孔造成的截面缺损，增加钢筋补足。 3．钢柱环向变形的控制 由两根H型钢和柱间支撑(角钢)组成的双肢柱在安装就位并校正后，主要有两方面 的焊接变形对柱环向垂偏造成影响，一是桁架梁与柱焊接收缩变形；二是柱接口焊接横向 收缩变形，均可引起组柱发生垂直度偏移。 3．1桁架梁与柱节点板焊接收缩 桁架梁由ZIOOX10(弦杆)及Z75X10(腹杆)组成，与柱节点板连接以三面围焊 积的平均宽度)Whf； Whf-(1／2)1儿XK=O．707×K=7mm(K=lOmra)； ．．．△l=0．10XWht．=O．10×7mm=0．7mm。 水平缝hf2引起收缩量△2，按焊缝纵向收缩公式[1]： X x d／I=O．00550X1202×28．4+5)／(179．51104)=O．00056mm △2=O．005A,×12X 心一焊接熔化线内的全部截面面积； d-焊缝组重心和构件中和轴之间的距离(d=28mm)； l一构件长度(此处为焊缝长度) I一构件的惯性距； △l、△2比较，△2很小忽略，因此，横向收缩为0．7mm，两侧共1．4mm。 ——矿 l…H，，． 7 i ‰ I Hf ／1 图2柱节点板围焊 图3格构柱 实际角钢与节点板间有间隙，增大了焊接量，收缩量偏大，实测为1．0-2．Omm，与计 算较吻合。 3．2钢柱对接引起的环向变形 双H型钢与角钢组成的格构柱(如图3)： 焊柱接口前要求把柱一柱连接耳板安装牢固，同时柱间撑最高端水平弦杆与剪刀撑与柱 节点板焊牢，使其对柱产生一定的约束。 采取先焊Z1，再焊Z2的顺序时，发现所有双肢柱均发生往先焊的柱一侧偏移的情况， 垂偏值5-8ram不等。 分析原因：焊Z1后，产生收缩变形，按横向收缩变形公式[1] △=0．1×A-／t， A-为焊缝的横截面积；t。为板厚；从(图4)H型钢柱接头坡口(翼板)可算出：