鋼板剪力墻超長豎向焊縫焊接工藝淺析

莊添和 吳騰達

(福建省閩南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

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鋼板剪力墻超長豎向焊縫焊接工藝淺析

莊添和 吳騰達

(福建省閩南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

大尺寸鋼板剪力墻受工廠制作及施工現場吊裝條件限制，需分段進行鋼板拼裝和焊接，超長豎向焊縫質量控制成為鋼板墻施工的重點。文章結合某項目鋼板剪力墻施工實踐，簡要介紹了鋼板墻超長豎向焊縫焊接工序及質量控制要點。

鋼板剪力墻；超長豎向焊縫；焊接工藝

1 工程概況

國信金融大廈工程位于深圳市福田區，是一幢集商業、辦公、服務及配套設施為一體的一類超高層辦公綜合樓。結構形式為框架-核心筒結構，地下5層，地上裙樓4層，塔樓51層。總建筑面積104 998m2，建筑總高度228.0m，地下室深24.8m。

塔樓核心筒從地下二層～地上一層局部設計有10片鋼板剪力墻，鋼板厚度30mm，高度9m(標高為-7.500m～1.450m)，鋼板墻兩端由H型鋼柱進行剛性約束。根據鋼結構深化設計圖紙要求，鋼板墻采用豎向分段拼裝、焊接施工，鋼板連接形式為豎向全焊接焊縫(共29條焊縫)。鋼板墻分布及分段情況(圖1)。

2 焊接分析

該工程鋼板剪力墻的厚度為30mm，高度9m，采用豎向分段拼裝、焊接施工，形成超長豎向焊縫(焊縫長度9m)。由于鋼板墻兩側均設計有 H 型鋼骨柱，對鋼板墻整體產生較大的剛性約束，即鋼板墻豎向焊縫均為全封閉焊縫[1]。

對于全封閉超長焊縫，當采用不同的焊接順序，包括不同的焊縫分段長度、焊接方向、施焊步驟等，對焊接過程中焊縫應力變化情況及焊后殘余應力分布情況都將產生不可預估的影響[2]。

不合理的焊接順序將直接影響整條焊縫的焊接質量。

3 坡口形式

(1)雙面對稱K形坡口

現場焊縫采用雙面對稱K形坡口形式(圖2)，配合反面清根焊接的對稱施焊工藝；在深化設計時，將焊縫坡口根部間隙由8mm調整為2mm，使殘余應力隨焊縫截面的減小而減小。

(2)剛性固定法

沿鋼板墻豎向焊縫方向每隔1 000mmm設置一道加強板PL30×200×600(圖3)，以減少焊接變形。

4 焊接工序

4.1 焊前準備

(1)檢查鋼夾板與鋼板墻、約束鋼柱的連接及螺栓緊固情況，確保連接板貼合緊密、無間隙，鋼夾板不得有翹曲、變形、起鼓等問題。若發生變形情況，可采取火工或千斤頂進行現場矯正。

(2)焊接前檢查焊縫坡口，清除坡口污染物(油污、雨水、泥渣等)。

(3)對焊縫坡口進行打磨除銹，保證焊前坡口的平整清潔；對超過規范要求的錯邊進行修正，以利于提高焊縫質量[3]。

4.2 焊接參數

(1)鋼板墻豎向焊縫采用CO2氣體保護焊進行立焊焊接，焊接材料：牌號ER50-6，直徑Φ1.2mm焊絲，保護氣體流量控制在40L/min～50L/min為宜。

(2)立焊焊接參數控制宜比平焊小，約為平焊的90%，焊接各項參數詳見表1。

表1 立焊焊接參數

4.3 分區、分段焊接

將9m長豎向焊縫，按750mm一段從上到下劃分為12個分段，每4個連續分段組成一個焊接區，共3個焊接區，分別由3名焊工同時實施分段退焊作業(圖4)。同一鋼板墻有多條豎向焊縫時，焊接順序應由兩邊向中間連續、對稱進行[4]。

4.4 焊接順序

焊縫各分段焊接順序(圖5)。

(1)第一步：反面定位焊，即先在焊縫反面間隔60cm～70cm焊接長約 10cm 的一段焊縫；

(2)第二步：正面打底焊，在焊縫正面焊接焊縫坡口的1/3；

(3)第三步：反面清根，即在焊縫反面清根；

(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 焊接施工要點

(1)做好焊前準備工作，各焊接分段盡量保持連續施焊，避免停歇，重復熄弧、起弧。

(2)施焊穿越加強板、連接板時，應將焊接接頭送過連接板中心，同板焊縫接頭應錯開設置。

(3)同一道焊縫出現停頓需再續焊時，始焊接頭需在原熄弧處后至少20mm處起弧，保證接頭順暢。

(4)焊縫層間溫度應始終控制在100℃～150℃之間，焊接過程應保持最大的連續性，在施焊過程中出現修補缺陷、清理焊渣所需停焊的情況造成溫度下降，則必須用加熱工具進行加熱，直至達到規定值后方能再進行焊接[5]。

施工效果見圖6～圖7。

6 殘余應力釋放施工技術

鋼板墻焊接質量控制重點在于最大程度地降低焊接殘余應力引發層狀撕裂及焊接裂紋發生的可能[6]。鋼板墻焊接宜結合以下措施降低焊縫殘余應力應變。

在鋼板墻上每隔 750mm以梅花點狀布置應變計，在工人焊接作業時進行實時監測，將采集的數據通過計算機施工模擬(如運用焊接工藝模擬分析軟件SYSWELD)，找出應力最大的部位。

開設應力釋放孔，破壞孔周圍的應力平衡，使應力重新調整，緩解殘余應力造成的變形。通過此方法，可預先找出實際鋼板焊接過程中殘余應力易集中的部位，在加工制作時預先開設應力釋放孔，將誘導殘余應力在此處釋放，待鋼板墻殘余應力釋放完成后再對鋼板墻補強。

7 結語

綜上，鋼板墻超長豎向焊縫焊接工藝應注重坡口選型、焊接順序及焊接參數控制等關鍵問題，其中減小焊后殘余應力、控制焊縫變形是避免焊接裂紋的控制要點。

工程實踐表明，注重以上關鍵點和控制要求，鋼板墻焊接質量效果能夠得到明顯提升，實踐后鋼板墻超長豎向焊縫一次探傷檢測合格率達到96%以上，大大減少了焊縫返修工作，也避免了工期延誤。

[1] 王建偉，陳紅梅，丁巍.天津·諾德英藍國際金融中心核心筒鋼板剪力墻施工技術[J].商品與質量·建筑與發展，2014(04).

[2] 趙小平.鋼結構焊接變形的影響因素與控制措施[J].城市建設理論研究，2013(20).

[3] 韋疆宇，葛冬云，周文瑛，等.超高層鋼板墻焊接工法[P].中建一局集團建設發展有限公司.

[4] 王川，唐齊超，陸建新，等.深圳平安金融中心核心筒鋼板剪力墻焊接技術[J].施工技術.2013(14).

[5] 榮彤，李俊青，鐘偉儀.型鋼—混凝土組合結構在剪力墻中的應用[J].中建八局第四建設有限公司，建筑施工，2010(05).

[6] 王向東，高華杰，韋疆宇，等.天津津塔鋼板墻焊接技術[J].施工技術，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

莊添和(1972.12- )男，一級建造師，工程師。

E-mail:879290133@qq.com

2016-06-25

TU74

A

1004-6135(2016)10-0060-03