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摘要:

近年來，高層及超高層建筑越建越多，在高層及超高層建筑中，鋼結構及組合鋼結構由于其結構的優越性，在該類型的建筑中已占據其主導地位，在鋼結構施工過程中，焊接技術的好壞對整個結構的安全及使用起者至關重要的作用，本文通過對高層鋼結構厚板焊接易出現的質量問題及相應的解決方法及措施進行論述，對類似工程的焊接質量控制管理起到借鑒作用。

關鍵詞:

鋼結構焊接質量控制

1工程概況

廣州中央海航酒店廣場項目一期寫字樓工程位于廣州市白云區，地處廣州市白云區機場路33#，占地面積為23453.1㎡，總建筑面積:77981.8㎡。工程由一棟35層主樓和3層地下室兩部分組成:其中主樓建筑總高度為164.7米，地下室深度為14.00米。最大層高:6.650米。標準層高:3.9米。結構形式為:型鋼混凝土框架核心筒結構。由箱型柱和H型鋼梁及核心筒內型鋼柱構成鋼結構體系。本工程鋼結構分布在地下一層至屋面層。核心筒內為異型及H型鋼柱;外框架部分地下一層有18根十字柱;地上部分主要為18根箱型柱及各層的鋼梁等構件。鋼材采用Q345B低合金高強度結構鋼，對于厚度≥40mm的鋼板，厚度方向性能要求為Z15，鋼框架柱現場連接采用全熔透焊接;鋼梁現場拼接時，其翼緣為全熔透坡口焊接，腹板為高強度螺栓連接;次梁與主梁的連接一般采用摩擦型高強度螺栓連接;連接于框架梁、柱上的支撐，其兩端部分在工廠與柱和梁采用全熔透的坡口焊接，中段部分在工地與兩端部分采用摩擦型高強度螺栓拼接。本工程十字鋼柱最大截面尺寸為十950x400x28x60，箱型鋼柱最大截面尺寸為□800×800×42，H型鋼柱最大截面尺寸H400x175x14x24，組合鋼柱750x400x350x200x16x24x36，主鋼梁最大截面尺寸為H700X500X14X32。十字鋼柱計有3種規格，板厚均為60mm，箱型鋼柱計有15種規格，最小板厚為28mm，最大板厚為60mm;H型鋼柱及組合鋼柱最大板厚為36mm，主鋼梁最大板厚為32mm，本項目鋼構件具有規格型號多，板厚大的特點。

2鋼結構厚板焊接易出現的質量問題

本工程鋼柱、鋼梁采用工廠加工，現場安裝的施工方法，對于厚板焊接容易出現板材層狀撕裂、整體變形(如撓曲、扭曲變形)、接頭應力集中、焊縫產生裂紋及夾渣等質量問題，對鋼結構安全使用產生較大影響。

3設計方面措施

在鋼結構深化設計階段，為減少厚板焊接易產生的質量問題，從焊接節點設計到構件制作與工地安裝焊接構造設計進行精心設計，并與鋼結構設計單位進行詳細溝通。

(1)焊接節點設計。在T形、十字形及角接接頭設計中，當翼緣板厚度不小于20mm時，為避免或減少使母材板厚方向承受較大的焊接收縮應力，宜采取相關的節點構造設計。

(2)構件制作與工地安裝焊接構造設計。要求焊縫與母材等強的對接接頭，其縱橫兩方向的對接焊縫，宜采用T形交叉;交叉點的距離不宜小于200mm，且拼接料的長度和寬度不宜小于300mm;焊接箱形組合梁、柱的縱向焊接縫，宜采用全焊接透或部分焊透的對接焊縫;要求全焊透時，應采用襯墊單面焊;只承受靜荷載的焊接組合H形梁、柱的縱向連接焊縫，當腹板厚度大于25mm時，宜采用全焊透焊縫或部分焊透焊縫;箱型柱與隔板的焊接，應采用全焊透焊縫;對無法進行電弧焊接的焊縫，宜采用電渣焊接，且焊縫宜對稱布置。H形框架柱安裝拼接拼裝接頭宜采用高強螺栓和焊接組合節點或全焊接節點，采用全焊接節點時，翼緣板應采用單V形坡口加襯墊全焊透焊縫，腹板厚度如大于20mm，宜采用K形坡口，應反面清根后焊接;箱型框架柱安裝拼接應采用全焊接頭，并應根據設計要求采用全焊透焊縫或部分焊透焊縫。全焊透焊縫坡口形式應采用單V形坡口加襯墊。

(3)層狀撕裂控制措施。采用雙面坡口對稱焊接代替單面坡口非對稱焊接。采用低強度焊條在坡口內母材板面上先堆焊塑性過度層。采用低氫型、超低氫型焊條或氣體保護電弧焊施焊。提高預熱溫度施焊。

(4)焊接裂紋相關預防措施。加強焊縫坡口的清潔工作，清除一切有害物質;加強焊前預熱溫度的控制;焊前對坡口根部進行烘烤，去除一切水分、潮氣，降低焊縫中氫含量。嚴格控制熔合比:在保證材料可以焊接完全的情況下，嚴格控制鋼材的母材融化金屬在全部焊接縫中所占的比例，從而減少母材當中有害物質對焊接縫性能的相關影響。嚴格控制線能量:根據三維導熱條件下的T8/5與焊接線能量的計算公式，對箱形構件角部和埋弧焊的加熱熱效率，計算出線能量最佳范圍為13812J/cm2－40492J/cm2。在實際焊接過程中，取計算線能量的中間范圍值，焊接線能量應控制在23－37KJ/cm2的最佳范圍內。從而達到控制焊接線能量的輸入，達到控制厚板焊接質量之目的。

(5)焊接變形控制措施。厚板焊接填充熔敷金屬量大，焊接熱輸入量高，故變形亦大，因此須對構件嚴格按工藝條件選擇合理的焊接坡口形式，盡量選用雙面坡口形式，只能單面焊接的焊縫選用窄間隙坡口形式，減少焊接熱輸入總量，能有效減少焊接變形。選擇合理的焊接方法和焊接工藝參數。能量集中和熱輸入較低的焊接方法，可有效降低焊接變形。采用CO2氣保焊較焊條電弧焊小得多。熱輸入量是影響變形量的關鍵因素，當焊接方法確定后，可通過調節焊接工藝參數來控制熱輸入量，在保證熔透和焊縫無缺陷的前提下，盡量選擇小的熱輸入。選擇合理的裝配和焊接順序。可以采用部件裝配－焊接法的構件，通過“化整為零，集零為整”的方式，能夠有效減少制作過程中構件的剛性，有利于部件的翻身焊、對稱焊，并通過對部件變形的矯正，能有效消減整體構件的焊接變形。可以對稱施焊的焊縫采取對稱同時同向施焊，當焊縫在結構上分布不對稱時，如果焊縫位于構件中性軸兩側，可通過調節焊接熱輸入和交替施焊的順序進行控制變形。對較長的焊縫采取分段退焊法和跳焊法，避免焊縫局部加熱集中。

4現場焊接防變形的措施

焊接變形和控制焊接應力是焊接中保證構件焊接質量的重要方面，本項目采取的變形控制措施有:經安裝及調整后，間隙仍大于18mm的焊接口，可以加設寬墊板，同時在靠近鋼材母材的坡口進行焊接補縫，根部間隙達6～9mm，焊縫打磨完成后，還可以用UT設備進行探傷，直到檢驗合格后才能進行焊接。小于3mm的焊口，可以使用氧－乙炔火焰進行氣刨或切割處理，從而修成標準坡口，最后保證間隙符合要求，完成后加設工藝墊板。喇叭接頭，則采取不均勻的方式進行修補，最后達到均勻狀態。焊接時盡量保證在較小的拘束度下焊接。采取對稱施焊，減小焊接變形。

5結束語

本項目鋼結構制作安裝工程，通過合理的焊接節點設計，行之有效的焊接工藝設定，嚴格的施工過程管理，在加工廠制作焊縫檢測及現場焊縫檢測中，焊縫一次檢測合格率達到99.6%，經過一次返修后檢測合格率達到100%，較好地完成了該項目的鋼結構施工質量監控。對今后類似工程的質量監督管理積累了豐富的經驗。

作者:許宏 單位:廣州市城市建設工程監理公司