大型复杂构件钢结构加工制作综合技术浅述

邵俊涛

鹤壁天宏钢结构有限公司

大型复杂构件钢结构加工制作综合技术浅述

邵俊涛

鹤壁天宏钢结构有限公司

大型复杂构件钢结构工程体系较为复杂，制作工艺要求较高，本文就其加工制作综合技术进行了简单的分析。

大型复杂结构、加工制作；综合技术

一、工程概况

本工程塔楼ST2分为地下4层，地上62层，钢结构包括：核心筒钢柱、楼层钢柱、组合柱、支撑、转换桁架等。地下部分标高-19.600～-0.100m，地上部分标高-0.100～278.57mm，室外地面至屋顶标高为257.550m，钢结构最高点标高为278.570m。核心筒部分钢骨柱大部分为H型钢，组合柱为L形大截面钢柱;转换桁架分布于15、30、45层三个楼层，共12榀，桁架上、下弦杆和腹杆采用翼缘外伸箱形截面;组合柱为两根箱形柱和一根H型钢柱焊接而成的组合构件;支撑为翼缘外伸箱形截面。建筑功能为小型家庭办公两用型办公、酒店式公寓(SOHO公寓)，建筑高度为279.650m，钢结构总用钢量约2万t。

二、钢构件结构形式

该工程中除采用普通的H形、箱形截面形式外，还增加了很多特殊截面形式，如L形柱、K形柱。

三、典型L形钢柱加工工艺分析

1、L形钢柱特点

L形钢柱的截面实体是由两根箱形柱和一根H型钢组成的。主体结构截面为2300mm×2300mm。1～5号零件板厚均为85mm，材质为Q345GJCZ25。其加工难点如下：

1)多次装焊，焊缝数量多，隐蔽焊缝多。

2)焊缝不对称，变形难以控制。

3)厚板焊接难度大。特别是两箱形柱组焊L形柱的两条焊缝，板厚为85mm，坡口只能开单V形坡口，焊接位置为横焊，焊接变形量大，需采用刚性固定，焊接应力难以释放。

4)构件加工工期长，焊缝需要不间断焊接。

5)L形位置不是直角，设计角度为93°，精度较难控制。

2、注意事项

2.1 厚钢板预热。厚度40mm以上的板焊接时需要预热，预热方式采用红外线电加热片加热，配合保温石棉，40mm厚的板预热温度为60℃，60mm厚的板预热温度为80℃，以此类推。60mm以上的板焊接后需要后热，后热与预热方式相同，后热温度为350℃，保温时间应依据构件厚度确定：每25mm板厚不小于0.5h。

2.2 层间温度。焊接时所有焊缝的层间温度要控制在60～250℃。焊接过程中，利用红外线测温仪进行层间温度的监控，本工程均为厚板和超厚板焊接，散热快，需要控制最低温度。

2.3 焊接顺序。要一致，较长构件要从中间向两边焊接。板厚为60mm的板之间的焊缝必须要用分段退焊法焊接，以1m为单位进行分段，尽量采用多人同时分段焊接。由于栓钉焊接空间限制，装配箱形前先把箱形内侧栓钉焊接上，为了保证肋板、工艺隔板的焊接质量，肋板、工艺隔板两侧300mm范围不焊栓钉。

2.4 焊接工艺。引、熄弧板按照JGJ81—2002《建筑钢结构焊接技术规程》严格执行，对于所有接料焊缝、焊接H型钢、箱形的主焊缝必需加同材质同厚度的引、熄弧板;60mm以上厚板全熔透焊缝坡口角度为25°，间隙为8～10mm，半熔透焊缝坡口角度为35°，熔深为2/3板厚。能采用埋弧焊的焊缝必须用埋弧焊填充、盖面，焊接过程中，严格按照焊接工艺评定中的焊接参数施焊。厚板多层、多道焊接应一气呵成，必须中断的，应加石棉保温;再焊接时，必须将钢材加热到最低预热温度以上方可施焊。

2.5 刚性固定。装配成槽形、箱形和组装L形时为了防止焊接变形，在型体内侧要设加固三角板，厚度为25～40mm，间距为1000～1500mm。两端头必须加焊三角板，以保证端头截面尺寸满足精度要求。

3、L形钢柱装焊方案

3.1 构件的焊缝要求。1～6、8、13号零件板之间的焊缝、16～18号零件板组焊工字钢的焊缝，以及工字钢和L形柱之间的焊缝均为牛腿上、下500mm全熔透，两端头100mm全熔透，其余部分半熔透。7、12号零件板的焊缝为全长半熔透。9、10、11、14、15号零件板处的肋板均为半熔透。焊缝在构件两端时四周都要焊接，在构件中间时由于操作空间的限制，只焊接三边。焊接三边时，9号零件板在3号板方向的焊缝不焊，10号零件板在2号零件板方向的焊缝不焊，14号零件板在2号零件板方向的焊缝不焊，11、15号零件板在盖板方向的焊缝不焊。11、15号零件板为牛腿翼缘板时焊缝为全熔透。中间工字钢上的牛腿焊缝均为全熔透。

3.2 装焊箱形构件。将1、6、7号零件板组装成槽形构件，并把9～11号零件板空档中的横向肋板(除了上端封头板)装上，在两端装上加固三角板。先把横向肋板及固定三角板的焊缝焊接完成，再盖2号零件板。然后把箱形两端的加固三角板、肋板焊接完成，再焊4条主焊缝。主焊缝先对称焊接7号零件板一侧的两条焊缝再焊6号零件板一侧的焊缝。焊成箱形后，装配3号零件板，对3号零件板上的两条主焊缝进行对称焊接。

3.3 装焊工字形构件。将4、5、12号零件板装成工字钢，并把14、15号零件板空档中的横向肋板(除了上端封头板)装上，在两端装上加固三角板。先焊接横向肋板及固定三角板的焊缝，再焊接主焊缝。

3.4 组焊L形柱。把前两步装焊成的箱形与工字形组装在一起。焊接2号零件板与4、5号零件板之间的焊缝。先把2号零件板与5号零件板之间的焊缝半熔透区域打底、填充7～8道，使其焊接熔深达到25mm左右;然后焊接2号零件板与4号零件板之间的焊缝，把此焊缝焊接完成;再继续焊接2号零件板与5号零件板之间的焊缝。组焊L形在特制的胎架上进行，方便焊接的同时，也可控制焊接变形。

3.5 装焊成品。焊接完成L形柱后，把上端的封头板装焊上，然后进行铣端。铣端后装中间的工字钢及三个方向的牛腿。牛腿焊接完成后再装8、13号盖板。最后再焊接外侧的栓钉。牛腿上的补强板在牛腿装焊完毕后再装焊。

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