钢板剪力墙超长竖向焊缝焊接工艺浅析

庄添和 吴腾达

(福建省闽南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)



钢板剪力墙超长竖向焊缝焊接工艺浅析

庄添和 吴腾达

(福建省闽南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

大尺寸钢板剪力墙受工厂制作及施工现场吊装条件限制，需分段进行钢板拼装和焊接，超长竖向焊缝质量控制成为钢板墙施工的重点。文章结合某项目钢板剪力墙施工实践，简要介绍了钢板墙超长竖向焊缝焊接工序及质量控制要点。

钢板剪力墙；超长竖向焊缝；焊接工艺

1 工程概况

国信金融大厦工程位于深圳市福田区，是一幢集商业、办公、服务及配套设施为一体的一类超高层办公综合楼。结构形式为框架-核心筒结构，地下5层，地上裙楼4层，塔楼51层。总建筑面积104 998m2，建筑总高度228.0m，地下室深24.8m。

塔楼核心筒从地下二层～地上一层局部设计有10片钢板剪力墙，钢板厚度30mm，高度9m(标高为-7.500m～1.450m)，钢板墙两端由H型钢柱进行刚性约束。根据钢结构深化设计图纸要求，钢板墙采用竖向分段拼装、焊接施工，钢板连接形式为竖向全焊接焊缝(共29条焊缝)。钢板墙分布及分段情况(图1)。

2 焊接分析

该工程钢板剪力墙的厚度为30mm，高度9m，采用竖向分段拼装、焊接施工，形成超长竖向焊缝(焊缝长度9m)。由于钢板墙两侧均设计有 H 型钢骨柱，对钢板墙整体产生较大的刚性约束，即钢板墙竖向焊缝均为全封闭焊缝[1]。

对于全封闭超长焊缝，当采用不同的焊接顺序，包括不同的焊缝分段长度、焊接方向、施焊步骤等，对焊接过程中焊缝应力变化情况及焊后残余应力分布情况都将产生不可预估的影响[2]。

不合理的焊接顺序将直接影响整条焊缝的焊接质量。

3 坡口形式

(1)双面对称K形坡口

现场焊缝采用双面对称K形坡口形式(图2)，配合反面清根焊接的对称施焊工艺；在深化设计时，将焊缝坡口根部间隙由8mm调整为2mm，使残余应力随焊缝截面的减小而减小。

(2)刚性固定法

沿钢板墙竖向焊缝方向每隔1 000mmm设置一道加强板PL30×200×600(图3)，以减少焊接变形。

4 焊接工序

4.1 焊前准备

(1)检查钢夹板与钢板墙、约束钢柱的连接及螺栓紧固情况，确保连接板贴合紧密、无间隙，钢夹板不得有翘曲、变形、起鼓等问题。若发生变形情况，可采取火工或千斤顶进行现场矫正。

(2)焊接前检查焊缝坡口，清除坡口污染物(油污、雨水、泥渣等)。

(3)对焊缝坡口进行打磨除锈，保证焊前坡口的平整清洁；对超过规范要求的错边进行修正，以利于提高焊缝质量[3]。

4.2 焊接参数

(1)钢板墙竖向焊缝采用CO2气体保护焊进行立焊焊接，焊接材料：牌号ER50-6，直径Φ1.2mm焊丝，保护气体流量控制在40L/min～50L/min为宜。

(2)立焊焊接参数控制宜比平焊小，约为平焊的90%，焊接各项参数详见表1。

表1 立焊焊接参数

4.3 分区、分段焊接

将9m长竖向焊缝，按750mm一段从上到下划分为12个分段，每4个连续分段组成一个焊接区，共3个焊接区，分别由3名焊工同时实施分段退焊作业(图4)。同一钢板墙有多条竖向焊缝时，焊接顺序应由两边向中间连续、对称进行[4]。

4.4 焊接顺序

焊缝各分段焊接顺序(图5)。

(1)第一步：反面定位焊，即先在焊缝反面间隔60cm～70cm焊接长约 10cm 的一段焊缝；

(2)第二步：正面打底焊，在焊缝正面焊接焊缝坡口的1/3；

(3)第三步：反面清根，即在焊缝反面清根；

(4)第四步：正反面分步施焊，即先正面焊接1/3t，再反面焊接1/3t，并依次交替完成全部板厚。

5 焊接施工要点

(1)做好焊前准备工作，各焊接分段尽量保持连续施焊，避免停歇，重复熄弧、起弧。

(2)施焊穿越加强板、连接板时，应将焊接接头送过连接板中心，同板焊缝接头应错开设置。

(3)同一道焊缝出现停顿需再续焊时，始焊接头需在原熄弧处后至少20mm处起弧，保证接头顺畅。

(4)焊缝层间温度应始终控制在100℃～150℃之间，焊接过程应保持最大的连续性，在施焊过程中出现修补缺陷、清理焊渣所需停焊的情况造成温度下降，则必须用加热工具进行加热，直至达到规定值后方能再进行焊接[5]。

施工效果见图6～图7。

6 残余应力释放施工技术

钢板墙焊接质量控制重点在于最大程度地降低焊接残余应力引发层状撕裂及焊接裂纹发生的可能[6]。钢板墙焊接宜结合以下措施降低焊缝残余应力应变。

在钢板墙上每隔 750mm以梅花点状布置应变计，在工人焊接作业时进行实时监测，将采集的数据通过计算机施工模拟(如运用焊接工艺模拟分析软件SYSWELD)，找出应力最大的部位。

开设应力释放孔，破坏孔周围的应力平衡，使应力重新调整，缓解残余应力造成的变形。通过此方法，可预先找出实际钢板焊接过程中残余应力易集中的部位，在加工制作时预先开设应力释放孔，将诱导残余应力在此处释放，待钢板墙残余应力释放完成后再对钢板墙补强。

7 结语

综上，钢板墙超长竖向焊缝焊接工艺应注重坡口选型、焊接顺序及焊接参数控制等关键问题，其中减小焊后残余应力、控制焊缝变形是避免焊接裂纹的控制要点。

工程实践表明，注重以上关键点和控制要求，钢板墙焊接质量效果能够得到明显提升，实践后钢板墙超长竖向焊缝一次探伤检测合格率达到96%以上，大大减少了焊缝返修工作，也避免了工期延误。

[1] 王建伟，陈红梅，丁巍.天津·诺德英蓝国际金融中心核心筒钢板剪力墙施工技术[J].商品与质量·建筑与发展，2014(04).

[2] 赵小平.钢结构焊接变形的影响因素与控制措施[J].城市建设理论研究，2013(20).

[3] 韦疆宇，葛冬云，周文瑛，等.超高层钢板墙焊接工法[P].中建一局集团建设发展有限公司.

[4] 王川，唐齐超，陆建新，等.深圳平安金融中心核心筒钢板剪力墙焊接技术[J].施工技术.2013(14).

[5] 荣彤，李俊青，钟伟仪.型钢—混凝土组合结构在剪力墙中的应用[J].中建八局第四建设有限公司，建筑施工，2010(05).

[6] 王向东，高华杰，韦疆宇，等.天津津塔钢板墙焊接技术[J].施工技术，2010(10).

A brief analysis of welding technology of super-long vertical welding lines on steel plate shear walls

ZHUANGTianheWUTengda

(FuJian Minnan construction enginering Co.,Ltd.,Quanzhou 362100)

Restricted by conditions of factory processing and hoisting conditions in construction sites, oversize steel plate walls must be segmented to be assembled and welded. Therefore, the quality control of the welding of super-long vertical welding lines becomes the emphasis of the construction of steel plate walls. Combined with the construction practice of the steel plate shear walls of a project, the super-long vertical welding procedures of steel plate walls and the quality control points are briefly introduced.

Steel plate shear walls; Super-long vertical welding lines; Welding technology

庄添和(1972.12- )男，一级建造师，工程师。

E-mail:879290133@qq.com

2016-06-25

TU74

A

1004-6135(2016)10-0060-03