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超长钢板墙综合施工技术

日期：2015-8-28 14:28:30　来源：转载　浏览数：
　

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1 工程概况
    天津现代城工程主要包括办公楼和酒店两座塔楼，其中办公楼高339 m，酒店高209 m，结构体系为框架－核心筒结构体系。在核心筒结构中均存在钢板墙，其中办公楼钢板墙共有8 节，每节钢板墙共有14 片，分布在地下3 层～地上1 层; 酒店钢板墙共有10 节，每节共有18 片，分布在地下3 层～地上4层和地上27 层～地上31 层。
    2 钢板墙施工难点
    2. 1 超长焊缝焊接应力应变控制
    天津现代城主体结构钢板墙钢板厚度为35 mm，钢材材质为Q345B。最长横焊缝9. 2 m，最长竖焊缝4 m。焊缝长度超长，钢板墙的厚度中厚，自身刚度在高温焊接时相对较弱，焊接变形及应力较大。因此，控制焊接应力应变是本工程的难点。
    2. 2 焊缝裂纹的控制
    由于天津现代城工程钢板墙焊接期间要跨越两个冬季。低温及大风气候条件下，本工程钢板墙的横向超长对接焊缝易发生裂纹。因此，控制好焊接裂纹是本工程的难点。
    3 解决措施
    3. 1 钢板墙焊接顺序的确定
    3. 1. 1 整体焊接顺序
    钢板墙纵向采用自下而上逐楼层焊接的顺序，横向采用以中心钢柱为基点，自内向外逐块进行焊接的顺序，如图1、图2 所示。

    3. 1. 2 超长钢板墙焊缝焊接
    钢板墙与钢板墙焊接，焊缝长度最长为9. 2 m，焊接位置为横焊; 与钢柱连接立焊长度近4 m。焊接前，将焊缝分成若干段。
    钢板剪力墙整体焊接顺序同吊装顺序，先四周，向中心焊接，单个单元的焊接顺序为先焊接横焊再焊接立焊。为减少焊接变形，原则上单块剪力墙相邻两个接头不要同时开焊，待一端完成焊接后，再进行另一端的焊接。
    具体焊接方式采用多人多道、分层同向跳焊:每道横焊缝采用跳焊的焊接方法，间隔1 000 mm，立焊均分两段施焊，所有焊接方向为同向施焊。如图3 所示。

    3. 2 钢板墙焊接应力实测试验
    焊接应力包括焊接瞬时应力与焊后残余应力，本工程钢板墙在焊接过程中，存在竖向焊缝与横向焊缝两种类型，其焊接的先后顺序产生的焊接应力不同，特别是焊后残余应力，减小焊后残余应力可以更好的保障钢板墙的焊接质量。
    本试验通过在距离焊缝150 mm 的位置处间隔200 mm 布置应变片，具体布置见图4，针对先焊接钢板墙底部横向焊缝，后焊接钢板墙两侧竖向焊缝;先焊接钢板墙两侧竖向焊缝，后焊接钢板墙底部横向焊缝两种焊接顺序分别进行应力测试。在试验过程中，间隔2 min 进行一次数据采集，最后通过数据分析、整理得出，不同的焊接顺序产生的焊后中心应力值分别为20 MPa 和115 MPa，先焊接钢板墙底部横向焊缝，后焊接钢板墙两侧竖向焊缝的焊接顺序产生的应力值较小，此焊接顺序更有利于保障钢板墙焊接质量，故本工程选取先焊接钢板墙底部横向焊缝，后焊接钢板墙两侧竖向焊缝的焊接顺序。

    3. 3 控制钢板墙焊接裂纹的措施
    1) 操作方法改进。原始的直线型运条方法容易使熔池窄而深，终端收弧过快，会出现凹陷弧坑，容易产生裂纹，本工程将直线型运条变为月牙形运条，以增加熔池深度。另外，收弧时要缓慢，并回焊一段以填满终端弧坑，达到改变焊缝形状，减小焊缝裂纹产生几率的目的。
    2) 焊接温度控制。焊接温度的控制分为焊前加热、焊接层间温度控制和焊后加热保温三个步骤。
    考虑到施工现场的可操作性，焊前预热及层间温度的保持和后热保温处理宜采用火焰加热器加热，并采用专用的测温仪器测量，预热的加热区域应在焊接坡口两侧，每侧距焊件施焊处不小于100 mm，预热温度宜在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75 mm，当用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行。针对本工程35 mm 厚度的钢板焊接温度控制要求如下。
    a．焊前预热: 板件焊接前使用火焰加热器设备将焊接坡口两侧100 mm 范围内进行加热，加热温度为60 ℃。
    b．层间温控: 多层焊时应连续施焊，每一道焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物。连续施焊过程中应控制焊接区母材温度，使层间温度的控制在120 ～ 150 ℃之间。遇有中断施焊的情况，应采取后热、保温措施，再次焊接时重新预热温度高于初始预热温度。
    c．后热处理: 焊接完成后使用火焰加热器设备将焊缝两侧100 mm 范围内加热至200 ℃ ～250 ℃，保持温度60 ～ 90 min。