大截面复杂隔板钢柱冬季施工技术

苗兴光 王小强 王鹏 焦燕星

中建二局安装工程有限公司廊坊钢结构分公司 河北廊坊 065000

1 工程概况

国家会议中心二期项目位于北京市朝阳区奥林匹克中心区B25、B26地块。地上建筑主要功能为展览中心、会议中心、高端政务和商务峰会活动中心[1]。建设用地总面积约92626.94平方米。其地下建筑主要功能为展览中心、停车场及附属配套设施。项目结构为一整体，建筑高度最高点52m，檐口高度45m，地下2层（含夹层3层），建筑高度约12.5m，地上3层（含夹层8层），建筑高度约45m。地下室结构为框架结构，地上为钢框架支撑组合剪力墙结构，基础形式为桩基+天然地基筏板基础。

地下室首节柱为组焊箱型柱，截面□800×30、□800×35、□ 1000×30、 □ 1200×40、 □ 1500×40、 □ 1500×50、1500×60，主材规格涉及Q355C、Q345GJC、Q345GJCZ15、Q390GJCZ25。最大截面为□1500×60，单根构件最大长度为10390mm，最大单重约34t。第一、二、三层的主体结构也是箱型柱和H型钢梁为主。

2 工程重难点分析

2.1 复杂节点区域尺寸精度控制难度大

部分钢柱内隔板纵横交错，内部空间狭小，隔板板材为超厚板且需全熔透焊接，拼装精度控制难度大，再加上焊接量大，尺寸精度更难控制。

2.2 冬季施工供货周期难以保证

构件在冬季制作时，需要进行焊前预热及焊后保温，延长了构件制作周期，供货周期难以保证[2]。

3 技术操作要点

3.1 复杂节点钢柱制作技术

针对复杂箱型内部节点，隔板先自行组焊，再与双腹板焊接，最终盖双翼缘板，通过电渣焊的方式使隔板与翼缘板焊接。拼装时需每步检查拼装尺寸，避免出现累计偏差。

在进行复杂的隔板节点焊接时因空间狭小，导致焊工难以在狭小空间焊接，不能保证熔透焊的质量，对此使用特制的加长焊枪进行焊接。特制加长焊枪的底部放置一段固定轨道动滑轮，焊工可以控制焊枪沿着焊缝按照合适的速度均匀移动，这样可以保证狭窄的部位复杂节点的焊接质量。焊接时采用小电流多层多道焊，控制层间温度，实时测量记录，运用反变形法来控制焊接变形带来的影响[3]。

大截面厚板电渣焊焊接技术中，为避免由于焊枪伸出太长导致不够稳定出现抖动情况，在焊枪深入部分连接一个用于固定焊枪的滑块，滑块直径比熔道直径小3-5mm，可以将焊枪地抖动控制在接受的范围之内，进而保证焊接质量。在进行电渣焊的焊缝两侧添加PL30×70mm垫板，垫板应进行铣端处理，使之与钢板贴合密切，有助于防止焊接变形和烧穿。

3.2 冬季施工保温措施

钢材厚度≥40mm，材质等于或高于Q355或Q345GJ，焊接时的预热及层间温度要求如下：

表1 焊接时的预热及层间温度要求表

为提高预热效率，为此针对本工程大吨位箱型柱构件设计了预热工装（如图3）：以1.5m长的PD70×5为主杆，一端封死，一端设置开关阀，与丙烷输气管连接，距一端150mm开始，每间隔100mm开设孔，并用60mm长的PD30×3管与孔对接满焊，加热区域在焊接坡口两侧，宽度为焊件施焊处厚度1.5倍以上，且不小于100mm。这种工装可以对即将焊接的区域进行线性预热，提高了预热效率，不占用人力资源，使用便宜。预热温度的测量需在预热结束后，测量位置为焊接位置反面，测温点在离电弧经过前焊接点各方向不小于75mm处。预热应严格按照工艺指导文件的要求进行，最低层间温度不得小于预热温度，焊接过程中用石棉被进行保温，必要时进行火焰加热保证层间温度[4]。

4 工艺措施实施验证

在整个冬季制作过程中，通过收集整理资料，从尺寸检验及焊缝检验两个方面，超大吨位箱型柱的一次报验合格率达到98%以上，保证了工程的供货周期，获得了业主及监理的一致好评。足以证明复杂节点隔板制作技术及焊接预热保温措施对构件制作提供了优秀的技术支撑[5]。

5 结语

该项目利用超大吨位箱型柱中复杂节点隔板制作技术，为特厚板钢结构施工提供了技术保障，并且结合大截面箱型柱复杂节点装焊方式及焊接变形多点控制技术、大截面厚板电渣焊固定焊枪焊接技术、狭窄空间加长焊枪焊接技术等，再配合冬季施工焊接预热及保温等措施，减少了车间矫正工作量，提高了构件一次合格率，节约了生产成本，保证了构件质量，保障了工期。本工程施工工艺也可为其他超大吨位的箱型构件制作提供参考。