对高层钢结构大厚度柱、梁的现场安装焊接分析

对高层钢结构大厚度柱、梁的现场安装焊接分析

徐晓祥

重庆汇宇信力建设工程有限公司400000

摘要：文章主要分析了我国高层钢架结构安装焊接技术发展现状，重点研究了我国高层钢结构大厚度柱、梁现场安装焊接的技术要点。

关键词：高层钢结构；大厚度柱梁；现场安装；焊接技术

前言：科学技术的不断发展，我国的城市化进程也在逐渐加快，建筑工程作为城市化建设的关键组成部分，近年来得到人们的广泛关注。而钢结构在建筑工程项目中又是一个很重要的内容，加强对钢结构安装与焊接技术的研究，对于我国建筑行业的健康稳定发展很有帮助。

1高层钢结构现场安装焊接的施工特点

控制焊接变形、避免层状撕裂、消除残余应力等是高层钢结构安装焊接工作的重点内容。例如，我国的深圳京基100大厦的巨型斜撑、核心筒钢板剪力墙以及外筒巨型钢柱都存在很多超过50mm的厚板，板的最大厚度可达120mm。还有一个不容忽视的特点就是段钢架、异性铸钢件比较多，例如，平安金融中心。铸钢件的结构也十分复杂，重量在150t左右，在焊接的过程中，局部的最大厚度可达300mm，由于焊接热量集中，因此，也增加了焊接变形控制的工作难度。

其次，焊接缝隙纵横交错，节点的划分也比较复杂。部分高层钢柱由于其节点板比较厚，又贯穿于整个柱内，单个节点的重量就已达200t，远远超过了塔吊的起重性能，遇到这样的状况，通常需要对节点进行分解处理。在进行钢板剪力墙焊接的过程中，容易出现角变形、波浪变形、弯曲变形等问题，再加上钢板剪力墙本身尺寸就很大，焊接缝较长，因此，很难对其变形问题进行控制。

高空作业多也是高层钢结构安装焊接工作的突出特点，实际焊接时，下部楼层尚未完成楼板施工，加大了焊接工作难度。作业时需要搭设好相应的焊接平台，还要避免自然因素，如狂风、暴雨天气对于焊接工作的影响，并做好防护措施。另外，高层钢架构的焊接工作强度都比较大，常常需要24小时连续作业，且施工环境封闭，因此，也给焊接工人带来了一定的挑战[1]。

2工程案例分析

本文以某市一高层建筑为案例，该建筑为全钢结构，共36层，包括地上35层及地下1层；外围的钢柱都是4层为一个折线点；核心筒一共有31根钢柱；外围的钢框架共有23根钢柱；钢结构的总重量达14000t。该工程中，所选用的钢材为Q345C，钢支撑使用Q235C，均为武汉钢铁厂所制造。由于钢板的厚度比较大，因此，在焊接的过程中，难度系数也比较高。

2.1焊接缝与节点检查

按照设计的是要求，在现场进行柱、梁对接时，采用的是全熔透焊的方式，包括钢梁与钢柱的下翼缘、牛腿。钢柱与双剪连接板为角焊缝。

在焊接的过程中，由于柱、梁的厚度比较大，又是全熔透焊缝的方式，因此，在本次工程中采用B级超声波检测的方式。现场探伤时，施工现场的焊接人员需要填写检测单，检测单位需要结合填写的实际内容来开展探伤工作，一旦发现了焊接缺陷，则需要进行返修，并通知相应的焊接责任人，之后再进行二次探伤。本工程把检测工作委托给了冶金院，采用斜探头进行探伤工作，在探伤报告中需要明确评判级别、缺陷的大小和具体位置等等，返修的部位，需要严格的遵照相关的焊接工艺来进行。

2.2施工安排

由于高层钢结构的焊接工作强度比较大，对于焊接人员的专业性以及管理人员的管理水平都具有着很高的要求，因此，在正式开始焊接工作之前，需要在监理人员和业主的监督之下，在现场进行附加考试，保证施工劳动力安排的合理性。

2.3焊接工艺和流程

2.3.1焊接工艺

在对焊接工艺进行评价时，需要选取其中一些具有代表性的接头形式。焊接的形式主要包括T型角立焊、柱-梁平焊、柱-柱横焊。通过超声检查合格之后，才能取样进行物理和力学测试。接头的抗拉强度一定要符合相应标准，保证接头弯曲180°之后不会出现裂痕。

焊条需要在150℃的高温下进行烘烤，时间为2小时；保障焊丝的包装完好，发现破损的焊丝需要结合实际情况进行丢弃处理；CO2的纯度不能低于99.9％，含水量一般小于0.05％；焊机的电压值要保持在一个正常稳定的范围之内，避免气管出现堵塞或者是漏气的问题；在焊接之前需要检查好间隙、油污以及角度等等，一旦发现了油污、锈斑等应及时去除，保持干净与整洁；焊接之前还需要用特定的烤抢对坡口以及其两侧的位置进行均匀预热，控制好喷考的距离，测量其表面的实际温度，如果温度不适宜，也会影响最后的焊接效果；每一道焊缝完成焊接之后，都要做好飞溅物以及焊渣的清理工作，发现缺陷要在第一时间进行补休；一个完整的接口要一次性的焊接完成，如果在中途被迫停止，则需要进行缓冷保温处理，然后按照实际的焊接要求重新焊接；尽量避免在恶劣天气状况下开展焊接工作，如果必须要进行，则需要做好遮挡，如果在温度过低的环境下焊接，可以采取合理的预热措施[2]。

2.3.2焊接流程

结合工程的实际结构，塔楼分成东、西两个区域进行施工。采取全方位对称、节点对称以及结构对称的基本焊接原则。

地下的焊接顺序为：焊接上层框架梁-焊接脚板-焊接支撑-检验。地上的焊接顺序为：焊接上层框架梁-焊接金属板支脱-焊接下层框架梁-焊接上下柱-检验。在这个过程中，柱-梁节点上两根对称的梁一般可以同时的进行施工；在焊接柱-柱节点时，通常需要两名焊接工人，相对应着依次进行焊接。

总结

高层建筑的钢结构大厚度柱、梁焊接属于一项综合性较强的技术，焊工技术、天气条件、相关参数、设备以及工艺都会对焊接的质量造成影响。因此，在正式的焊接工作开始之前，就需要编制好施工的指导计划书，明确基本的焊接流程和工艺要求，完成之后还要做好工程的验收工作。

参考文献：

[1]廖辉.建筑工程中钢结构安装焊接施工技术应用[J].江西建材，2017，14：100+104.

[2]崔勇力.BZ28—2S海上平台大型钢结构安装焊接变形控制措施[J].金属加工（热加工），2015，14：41-42.