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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。
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