建筑钢结构焊接工程实例.doc

第四篇 钢结构的连接构造及实例与图集第五节 建筑钢结构焊接工程实例一、工程实例一———中国银行大厦箱形钢桁架的制作焊接（一）工程概况中国银行大厦东、南两方向主入口处各有两榀大跨度承重钢桁架，其上面承载八层钢筋混凝土楼房，总重 !!"#$每一榀钢桁架跨度 ""% &’，高度 (% (’，宽度 #% )*’，自重达 &&#$（图 + , & , -(）钢桁架采用 ."(&/0"# 钢材钢板厚度为 "# 1 ("’’桁架上、下弦杆均为箱型构件（图 + , & , -*），箱体内不同位置设有隔板腹杆为工形结构，整榀桁架制作预留折线拱，最大拱度为 !!#’’为方便运输和安装，将每榀桁架的上、下弦杆分为三节在工厂内制作将腹杆和端部竖杆在工厂内制作成十个十字交叉形运输单元最长一节弦杆长度 !2% )’，重量 +#% !$，最轻的一节弦杆长度 !"% )’，重量 &($，均为超长超重的大型构件图 + , & , -( 钢桁架示意图 + , & , -* 弦杆箱形截面简图（二）主要技术要求和质量标准（!）钢桁架的设计制造执行 .345《建筑钢结构的设计、制作及安装规范 》、.643 7.849!% !《钢结构焊接规范 》和如下设计要求：!箱体截面（任一处）几何尺寸允许偏差 : &’’；— !#!* —第二章 钢结构的焊接及实例应用!每节构件长度允许偏差 ! "##，桁架总长度允许偏差 ! $##；"桁架高度偏差、拱度偏差 %&##；#桁架对角线偏差不超过 ’##；$每节构件扭曲小于 (##。

"）每一榀钢桁架在工厂内分为 %$ 个运输单元制作，在工地通过 )& 个工地接口组焊成整体，为保证工地对接的间隙、错边等几何尺寸，要严格控制每一单元的几何尺寸和变形箱形弦杆、工形腹杆所有焊缝均为全焊透焊缝钢板对接焊缝须符合一级焊缝质量要求，箱体四道主焊缝和工形腹杆的腹板与翼缘连接焊缝符合二级焊缝质量要求三）焊接工艺分析和焊接工艺的制定（%）对钢材焊接性的评估本工程所用钢材为舞阳钢铁公司按美国 *+,- 标准生产的 *’."/0’& 钢板，正火状态供货表 ) 1 " 1 " 和表 ) 1 " 1 ( 为钢材的化学成分和机械性能根据 *2+3 4 *5+6%7 %《钢结构焊接规范》规定，用碳当量和冷裂纹敏感指数来评估钢材的焊接性和确定预热温度，经计算 *’."/0’& 的碳当量 89（% 5） : 8 ; -） 4 ’ ; （8? ; 2@） 4 %’ : &7 )AB，冷裂纹敏感指数 CD: CD#; ［ E］ 4 $& ;&4$&& : &7 ’"B 表 ) 1 " 1 "8 +@钢材的化学成分（ B）-&7%)1 &7"’&7"A1 &7()%7%$1 %7(’&7&"（#FG）&7&%.（#FG）&7&$)表 ) 1 " 1 (屈服强度（-CF ）!(.&抗拉强度（-CF ）!’&’钢板的机械性能延伸率（B ）!"A冷弯试验H : "F %A&I合格冲击功（J）%.A由此可见，该钢种厚板焊接时淬硬倾向较大，焊接性较差，又时值冬季施工，产生焊接冷裂纹的倾向偏大，根据 CD计算和 *5+6%7 % 确定焊接预热温度为 %&& K %’&L。

"）焊材选用手工焊采用低氢型焊条 J’&.；埋弧焊采用 E%&->利用龙门式起吊架工装和千斤顶使底板与侧板下部密贴，并使用侧向夹紧工装使侧板与箱体内隔板贴合，然后进行定位焊，定位焊长度 3/ ; $/>>，焊脚高度 3 ; !>>，间距3// ; !//>>手工焊接内隔板与箱体底板和两侧盖板的连接焊缝，检查合格后组装箱体上腹板，焊缝两端设引弧板和引出板钢板预处理、下料、矫平及焊接坡口在钢板下料前，通过抛丸处理消除一部分钢板自身组织内应力钢板拼接采用偏 ? 型坡口，下料后 $/>> 厚钢板用七辊校平机矫平；0$>> 厚钢板用压力机矫平钢板的拼接坡口如图 ! " # " 34 所示焊接时先焊大坡口侧，用!3- #>> 焊条进行手工打底焊接，再用埋弧自动焊焊至坡口深度的 3 @ !，翻身将小坡口一侧用碳弧气刨清根，再用埋弧焊焊满，最后翻身将大坡口侧焊满，如此焊后基本无角变形图 ! " # " 34 拼接焊缝坡口形式与尺寸（$）焊接方法箱体四条主纵焊缝为全焊透 A 形焊缝（图 ! " # " !/），焊接后，选用 !3- #>> 焊条打底三遍，从第四遍开始用 !$>> 焊丝进行双头双丝不共熔池的埋弧焊，— 1/#/ —第二章 钢结构的焊接及实例应用采用多层多道焊，严禁焊道增宽大于 !"##，每道焊缝熔敷金属最大厚度 $##。

图 % & ’ & %" ( 形全焊透焊缝坡口尺寸（)）焊接工艺规范严格控制预热和层间温度，定位焊和正式焊接前在距焊缝两侧各 !""## 范围内预热到 !"" * !+",，用点式温度计测量对于箱体纵向 ( 形焊缝，用自制多嘴火焰喷枪加热，对于钢板拼接焊缝采用 ’""## 宽电加热履带加热，履带铺设在焊缝下部，履带下部和焊缝上部加热时覆盖岩棉保温毯焊接层间温度控制在 !"" *!+",，用热电偶和点式测温计测量，采用小规范、小参数多层多道焊焊接规范见表% & ’ & ) 及表 % & ’ & -表 % & ’ & ) -+## 厚板拼接焊接工艺参数焊层 焊丝直径（##） 焊接电流（.） 电弧电压（/） 焊接速度（0# 1 #23）! * $%+ * !"!! * !5!6 * %5表 % & ’ & -%45%45%45%45%45)%" * )-")%" * )-")"" * )$")’" * )+")"" * )%"( 形焊缝焊接工艺参数$!4+$!4+$"45$" * $!$" * $!$+$"$+ * %"’" * $"’" * $"焊层! * $焊丝直径（##） 焊接电流（.）$4’电弧电压（/） 焊接速度（0# 1 #23）%+ * !"!! * !5!6 * %5%45%45%45%45)%" * )-")"" * )$")’" * )+")"" * )%"$!4+$"45$" * $!$" * $!$"$+ * %"’" * $"’" * $"（-）合理的焊接顺序。

由于箱形截面上下不对称，焊缝分布对于中性轴上下不对称还有与 7 形节点处隔板连接的横向 ( 形焊缝，该焊缝的焊接加大了构件向盖板方向凸出弯曲的趋势，采用合理的焊接顺序是控制焊接变形的最重要环节采用的焊接顺序如图 % & ’ & %! 所示，焊接层数见表 % & ’ & 5 所示— !"’! —表 ! " # " %焊接顺序 $第四篇 钢结构的连接构造及实例与图集图 ! " # " !$ 焊接顺序示意焊接顺序与道数表# & ! ’ ( ) % * $+ $$ $#焊接道数 & & & & $( $% $& $& &# &+ &’ &’注：$ , ! 序号全为手弧焊三遍在焊接过程中经常用 !+- ’ 钢丝测量基准线弯曲数值，一经发现基准线弯曲超过&..，则及时调整焊接顺序，避免发生严重变形工地接口两侧各 ’++.. 范围内，箱体的四条主焊缝不在工厂焊接待工地对接焊缝焊接完毕再焊满该四条焊缝，以减小工地对接焊时的拘束度焊接时层间温度控制在 $++ , #++/ ，焊接过程中除盖面层外均用风铲敲击焊缝，以减小焊接应力，减小变形量弦杆箱型纵缝焊接时，0 形节点处两侧盖板之间加临时焊接支撑板防止收缩。

箱体经焊接矫正合格后，测量长度并进行二次去头修整焊后加热处理对接焊缝进行消氢和消除应力热处理，热处理在焊后立即进行，从室温升至 &++/开始保温 $#+.12，从 &++/升到 (#+/过程中控制升温速度不大于*+/ 3 4，保温 $’+.12，然后以不大于 *+/ 3 4 的降温速度冷却至 &++/再空冷至室温四）制作焊接质量焊缝经外观尺寸检查合格，并经 $++5 超声波探伤检查对接焊缝 "级评定合格，达到一级焊缝质量要求；箱体四道主焊缝 #级评定合格，达到二级焊缝质量要求单个构件几何尺寸和变形检查结果表明，变形控制良好，合乎标准要求，验收合格二、工程实例二———中国工商银行总行营业办公楼钢结构工程安装焊接（一）工程概况中国工商银行总行营业办公楼的地下部分是 & 层劲性钢筋混凝土结构地面以上部分是全钢结构主要楼区由一座 $# 层的矩形楼房（东边和西边两个“6”形，中部入口— $+## —第二章 钢结构的焊接及实例应用处由连廊相连，东西方向长 !""# "$，南北方向长 !%&$）和一座 !" 层的弧形楼房组成，总高 &"# ’$配楼是 " 层的弧形楼，与主楼区的弧形楼房合抱，围成一个直径 !(($ 的大圆环。

该工程钢结构为偏心支撑抗弯框架体系，在地下一层插入 )% 根焊接 * 形和箱形钢柱，做成劲性钢筋混凝土结构主楼矩形区有 "" 根热轧 * 型钢柱和 " 根焊接箱形柱；主楼弧形部分和弧形配楼各有 )% 根热轧 * 型钢框架柱二）焊接技术难点（!）钢材该工程设计要求结构用钢材为美国 +&’%（&( 级）、+), 热轧型钢，翼缘最大板厚 -’$$由于进口型钢的规格不全，采用国产 !,./ 厚钢板和 0%)& 钢板组焊代替，国产钢板最大厚度 !(($$，增加了焊接的难度上述钢材的典型化学成分和力学性能见表 " 1 % 1 -表 " 1 % 1 -钢材种类及规格钢材化学成分与力学性能化学成分（ 2） 力学性能3 45 ./ 6 4 !7（.68） !9（.68） "&（ 2） : ; )8!!" ?(#%! (#%) !#%& (#((- (#(%, "!("’(,!(%’%&完好&(( 翼缘厚 %" ? !)!翼缘厚 )’$$ (#!& (#(& (#-& (#(() (#()% ))) "&!（%）节点形式柱与柱之间的连接为全焊透和部分焊透连接，热轧 * 型钢柱翼缘板厚最大为-’$$，箱形柱最大板厚为 &($$（由国产 !,./ 钢板组焊）。

节点坡口形式及尺寸见图 "1 % 1 "%各楼层梁柱之间在工地直接连接，钢梁上下翼缘与钢柱之间为全焊透，腹板与钢柱承剪板为高强度螺栓连接梁的交叉连接多、偏心支撑与框架梁的焊接多而且密)）焊缝无损检测要求按设计要求和国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（@A !!)"&— !:;+6 形柱 8 柱 &’". > &’".0.1"、%1""、:%:0、’02%、22 %#!’#!.#!##%# —!!!! !##.’#.##!’#!.#—保温 .= 缓冷保温 .= 缓冷保温 .= 缓冷保温 != 缓冷."、0#、.2 ’#——!#.’ —!## —节点类型第四篇 钢结构的连接构造及实例与图集环境温度 "#以上钢材 板厚（!! ） 预热 焊后保温环境温度 "#以下（ #） 缓冷 预热（ #） 后热（$"" % $&"#）’ 形柱 ( 柱 )&*$ + ,-./ 0*（,""） ,&"2*、22、2" 3"柱 ( 梁 )&*$（梁）!—$&",$"保温 $1 缓冷—$-、22 &" — ,"" —（*）严格控制焊接坡口的尺寸和表面状况，凡安装间隙超过标准允差规定的构件，或背面垫板焊接处有缺陷的构件均在地面预检后加以修磨、补焊。

3）焊接时根据构件断面形式采取相应的对称焊接顺序；柱 ( 柱焊接时 ’ 形柱的两对称翼缘板由两名焊工同时施焊；箱形柱则由两名焊工同时焊接对称的两侧柱面板，焊接 $ % 4 层后两焊工同时换侧对称焊接另两侧柱面板柱 ( 梁焊接时，由于是 5 形接头，易产生层状撕裂，预热及后热温度均按柱板厚规定在焊接顺序上采取了按结构体形分区选择东西两根内角柱先焊及每柱侧两根对称梁的接口同时焊接的措施图 4 ( $( 42 为钢柱焊接顺序图图 4 ( $ ( 44 为钢梁焊接顺序图以上所述焊接顺序既减小了焊接拘。