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钢结构安装焊接施工技术

摘要某工程塔楼为全钢结构，焊接工作量大，且大部分为全熔透焊缝，质量要求高，构件板厚最大达成85mm，焊接难度大。工程提前进行了工艺评定。

关键词钢结构焊接全熔透焊工艺评定

1工程概况

某工程在北京市海淀区，总建筑面积11.2万m2。塔楼地下四层，为钢筋混凝土结构，地上35层，为全钢结构，钢柱锚入地下一层，高150m.

本工程南北立面为双曲面，外围钢柱以每4层为一折线点。关键筒共31根钢柱，外围钢框架柱共23根。钢柱关键为箱形柱，钢梁为轧制、焊接H形梁。钢结构总重量约14000t。

1.1钢材

本工程钢柱使用钢材为高层建筑结构用钢板Q345GJC，大于40mm厚钢板为Q345GJC-Z15，产地为舞阳钢铁厂，主梁使用钢材为Q345C，钢支撑采取Q235C，产地为武汉钢铁厂。

表1

钢材种类

化学成份

力学性能

C

Si

Mn

P

S

σs（MPa）

σb（MPa）

δ（%）

Q345GJC

0.13

0.29

1.43

0.016

0.005

415

535

23

Q345C

0.16

0.30

1.40

0.019

0.005

405

555

23

1.2构件

钢柱长12m，构件单件最重19.8t，钢柱板厚28、34、40、55、70、85mm，经典截面600×600×70，钢梁翼缘板厚16、24、28、40mm，经典截面700×240×14×28。因为钢板厚度大，所以焊接难度大，焊接质量要求高。

1.3节点形式和焊缝检测

根据设计，现场安装柱和柱之间对接为全熔透焊，钢梁和钢柱牛腿上、下翼缘为全熔透焊，钢梁腹板大部分为高强螺栓连接，双剪连接板和钢柱为角焊缝。

因为钢板厚度大，焊缝又多数是全熔透焊缝，所以对本工程全熔透焊缝实施B级超声波检测，100%超声波探伤。现场探伤工作中，由现场焊接员填写检测委托单，检测单位根据填写检测部位进行探伤。如发觉超标缺点，检测单位填写质量返修单，通知焊接责任人，进行返修重焊后，再进行超声波探伤。本工程委托单位为冶金院检测所，采取仪器为CTS-，选择斜探头进行超生波探伤。探伤汇报必需明确探伤部位、缺点位置和大小、评定等级，并判定合格或不合格。

2经典焊接节点概况

2.1钢柱对接焊缝，图1。

3焊接准备

3.1焊接吊篮和平台

因为钢柱安装和焊接需要，柱焊接用钢管搭设操作平台，钢梁焊接采取特制吊篮。图2。

图2

3.2焊接设备和焊接材料

本工程焊接任务量很大，采取焊接速度较快CO2气体保护焊，关键焊接及辅助设备见表2，焊接材料见表3。

表2

序号

名称

型号

容量

数量

用途

1

CO2气体保护半自动焊机

NBC-500

500A

12

钢柱钢梁焊接

2

碳弧气刨

——

630A

2

返修清根

3

特制氧-乙炔烤枪

10

预热、后热

4

空压机

0.6

7.5kW

1

碳弧气刨风源

5

电动角向磨光机

YZH2-40

10

修磨清渣

6

电热烘干箱

7.6kW

1

烘干焊接材料

7

测温仪

500~600℃

10

8

硅整流焊机

ZX-500A

500A

1

表3

序号

名称

规格

用途

1

CO2气保焊丝

JM-56

CO2气体保护焊丝

2

CO2气体

气体纯度不低于99.9%

保护作用

3

手工电弧焊焊条

E5015

手工电弧焊

4焊接施工劳动力安排

高层钢结构焊接工程专业性很强，劳动强度大，专业管理人员和焊工全部要求有很好技术素质。本工程现场焊工均持有钢结构厚板焊接合格证，在正式施工前，在业主、监理等各单位监督下进行了附加考试。本工程共16人参与了考试。

5焊接施工次序和工艺

5.1焊接次序

5.1.1依据本工程平面和立面形状，结构形式等，塔楼分东西两区组织施工。当钢结构安装完成三个及以上单元校正和高强螺栓终拧后，从平面中心选择四面全部有焊接梁柱子作为基准柱，并以此作为垂偏测量基准，并首先安排其四侧全部有抗弯焊接梁、然后向四面扩展施焊。随安装滞后跟进。采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接标准。

5.1.2栓-焊混合节点中，设计要求梁腹板上高强度螺栓先初拧70%后→焊接梁下、上翼缘板→终拧梁腹板上高强度螺栓至100%施工扭矩值。

5.1.3竖向上焊接次序：

（1）地下一柱一层梁焊接次序：

上层框架梁→柱脚板部位焊接→支撑→焊接检验。

（2）地上及以上一柱二层梁焊接次序：

上层框架梁→压型金属板支托→下层框架梁→压型金属板支托→上柱和下柱焊接→焊接检验（也可先焊柱—柱节点→上层框架梁→下层框架梁→焊接检验）。

（3）地上及以上一柱三层焊接次序：

上层框架梁→压型