大截面復雜隔板鋼柱冬季施工技術

苗興光 王小強 王鵬 焦燕星

中建二局安裝工程有限公司廊坊鋼結構分公司 河北廊坊 065000

1 工程概況

國家會議中心二期項目位于北京市朝陽區奧林匹克中心區B25、B26地塊。地上建筑主要功能為展覽中心、會議中心、高端政務和商務峰會活動中心[1]。建設用地總面積約92626.94平方米。其地下建筑主要功能為展覽中心、停車場及附屬配套設施。項目結構為一整體，建筑高度最高點52m，檐口高度45m，地下2層（含夾層3層），建筑高度約12.5m，地上3層（含夾層8層），建筑高度約45m。地下室結構為框架結構，地上為鋼框架支撐組合剪力墻結構，基礎形式為樁基+天然地基筏板基礎。

地下室首節柱為組焊箱型柱，截面□800×30、□800×35、□ 1000×30、 □ 1200×40、 □ 1500×40、 □ 1500×50、1500×60，主材規格涉及Q355C、Q345GJC、Q345GJCZ15、Q390GJCZ25。最大截面為□1500×60，單根構件最大長度為10390mm，最大單重約34t。第一、二、三層的主體結構也是箱型柱和H型鋼梁為主。

2 工程重難點分析

2.1 復雜節點區域尺寸精度控制難度大

部分鋼柱內隔板縱橫交錯，內部空間狹小，隔板板材為超厚板且需全熔透焊接，拼裝精度控制難度大，再加上焊接量大，尺寸精度更難控制。

2.2 冬季施工供貨周期難以保證

構件在冬季制作時，需要進行焊前預熱及焊后保溫，延長了構件制作周期，供貨周期難以保證[2]。

3 技術操作要點

3.1 復雜節點鋼柱制作技術

針對復雜箱型內部節點，隔板先自行組焊，再與雙腹板焊接，最終蓋雙翼緣板，通過電渣焊的方式使隔板與翼緣板焊接。拼裝時需每步檢查拼裝尺寸，避免出現累計偏差。

在進行復雜的隔板節點焊接時因空間狹小，導致焊工難以在狹小空間焊接，不能保證熔透焊的質量，對此使用特制的加長焊槍進行焊接。特制加長焊槍的底部放置一段固定軌道動滑輪，焊工可以控制焊槍沿著焊縫按照合適的速度均勻移動，這樣可以保證狹窄的部位復雜節點的焊接質量。焊接時采用小電流多層多道焊，控制層間溫度，實時測量記錄，運用反變形法來控制焊接變形帶來的影響[3]。

大截面厚板電渣焊焊接技術中，為避免由于焊槍伸出太長導致不夠穩定出現抖動情況，在焊槍深入部分連接一個用于固定焊槍的滑塊，滑塊直徑比熔道直徑小3-5mm，可以將焊槍地抖動控制在接受的范圍之內，進而保證焊接質量。在進行電渣焊的焊縫兩側添加PL30×70mm墊板，墊板應進行銑端處理，使之與鋼板貼合密切，有助于防止焊接變形和燒穿。

3.2 冬季施工保溫措施

鋼材厚度≥40mm，材質等于或高于Q355或Q345GJ，焊接時的預熱及層間溫度要求如下：

表1 焊接時的預熱及層間溫度要求表

為提高預熱效率，為此針對本工程大噸位箱型柱構件設計了預熱工裝（如圖3）：以1.5m長的PD70×5為主桿，一端封死，一端設置開關閥，與丙烷輸氣管連接，距一端150mm開始，每間隔100mm開設孔，并用60mm長的PD30×3管與孔對接滿焊，加熱區域在焊接坡口兩側，寬度為焊件施焊處厚度1.5倍以上，且不小于100mm。這種工裝可以對即將焊接的區域進行線性預熱，提高了預熱效率，不占用人力資源，使用便宜。預熱溫度的測量需在預熱結束后，測量位置為焊接位置反面，測溫點在離電弧經過前焊接點各方向不小于75mm處。預熱應嚴格按照工藝指導文件的要求進行，最低層間溫度不得小于預熱溫度，焊接過程中用石棉被進行保溫，必要時進行火焰加熱保證層間溫度[4]。

4 工藝措施實施驗證

在整個冬季制作過程中，通過收集整理資料，從尺寸檢驗及焊縫檢驗兩個方面，超大噸位箱型柱的一次報驗合格率達到98%以上，保證了工程的供貨周期，獲得了業主及監理的一致好評。足以證明復雜節點隔板制作技術及焊接預熱保溫措施對構件制作提供了優秀的技術支撐[5]。

5 結語

該項目利用超大噸位箱型柱中復雜節點隔板制作技術，為特厚板鋼結構施工提供了技術保障，并且結合大截面箱型柱復雜節點裝焊方式及焊接變形多點控制技術、大截面厚板電渣焊固定焊槍焊接技術、狹窄空間加長焊槍焊接技術等，再配合冬季施工焊接預熱及保溫等措施，減少了車間矯正工作量，提高了構件一次合格率，節約了生產成本，保證了構件質量，保障了工期。本工程施工工藝也可為其他超大噸位的箱型構件制作提供參考。