●《钢结构焊接工艺手册》第3篇第9章.pdf

1 1 第第 3 3 篇篇 建筑钢结构建筑钢结构 大跨度空间桁架结构焊接大跨度空间桁架结构焊接 第第 9 9 章章 弦支穹顶结构焊接技术弦支穹顶结构焊接技术 9 9 1 1 弦支穹顶结构的定义弦支穹顶结构的定义 由张弦梁结构发展而成的屋盖钢结构体系 由屋盖钢结构 拉索 撑杆组成 的闭合 稳定的钢结构屋顶叫弦支弯顶 弦支穹顶结构与张弦梁结构类似 都是由屋盖结构 拉索 撑杆组成 张弦 梁是直线型拉索 两端需锚固 对梁产生一个较大的轴向压力 弦支穹顶是闭合 的环型拉索 从应力的角度上分析 是典型的内力平衡体系 不对外产生附加力 弦支穹顶适合于圆形的屋盖结构 也有用于椭圆或其它形状结构 这种结构可减 少钢结构断面尺寸 能够承受较大荷载 实现无柱大跨度钢结构 弦支穹顶结构 美观轻盈 因而广泛用于体育场馆 机场等公共建筑 见图 9 1 图 9 1 弦支穹顶结构 2 2 9 9 2 2 弦支穹顶结构的组成弦支穹顶结构的组成 典型的弦支穹顶结构体系由上部单层网壳 下部的竖向撑杆 径向拉杆或者 拉索和环向拉索组成 其中各环撑杆的上端与单层网壳对应的各环节点铰接 撑 杆下端由径向拉索与单层网壳的下一环节点连接 同一环的撑杆下端由环向拉索 连接在一起 使整个结构形成一个完整的体系 见图 9 2 图 9 2 弦支穹顶结构图 弦支穹顶结构体系的上部结构可以是单层网壳 也可以是轮辐式的梁 见图 9 3 图 9 3 弦支穹顶结构图 9 3 弦支穹顶结构的受力特点 在正常使用荷载作用下 内力通过上端的单层网壳传到下端的撑杆上 再通 过撑杆传给索 索受力后 产生对支座的反向推力 使整个结构对下端约束环梁 的横向推力大大减小 与此同时 由于撑杆的作用 大大减小了上部单层网壳各 环节点的竖向位移和变形 见图 9 4 图 9 5 3 3 图 9 4 弦支穹顶脊梁弯矩图 单位 kN m 图 9 5 纯网壳结构脊梁弯矩图 单位 kN m 9 4 弦支穹顶结构的典型节点构造 弦支穹顶结构的节点分为屋盖节点 撑杆节点和索节点 还有支座节点 与 前面结构类型都类似 4 4 图 9 6 弦支穹顶结构节点图 9 5 弦支穹顶结构的施工 弦支穹顶结构上弦系统很柔 在没有索张拉前都不能形成稳定体系 因此安 装都需搭设支撑系统 上弦结构在支撑架上拼装完成后再张接索 而且是多道索 分几次同时张拉 等张拉完成后再拆除支撑架卸载 完成结构完装 这一特殊的 施工路径 9 6 弦支穹顶结构的焊接技术 由于系统稳由于系统稳定和应力应变控制的需要 决定了焊接技术的特性 弦支穹顶结构焊接的关键是 同吊装顺序同步同吊装顺序同步 对称吊装对称吊装 对称施焊对称施焊 严格合龙严格合龙 详见本章 工程案例 由于由于弦支穹顶弦支穹顶由张弦梁结构发展而成由张弦梁结构发展而成 因此弦支穹顶因此弦支穹顶结构焊接技术参考本结构焊接技术参考本 篇第篇第 8 章有关内容章有关内容 5 5 9 7 工程案例工程案例 某某体育中心体育馆体育中心体育馆 弦支穹顶弦支穹顶施工施工焊接焊接技术技术 9 9 7 7 1 1 工程总体概况工程总体概况 某体育中心位于某市西北的柯北新城 场地被水系和道路分成五个独立的功 能分区 运动场区 体育馆区 游泳跳水馆区 训练场区 配套设施 体育中心 总建筑面积 143660 24 平方米 其中地上建筑面积 122989 49 平方米 地下建筑 面积 20670 75 平方米 体育馆位于体育中心北侧中心地块 体育馆下部结构采用钢筋混凝土框架结 构 上部屋盖采用弦支穹顶结构 从 Y15 轴逆时针到 Y32 轴有一层观众集散平 台 建筑高度为 6m 灵活的布置 增强了体育馆多功能的适应性 1 体育馆建筑主体为椭圆半球体 造型简洁 新颖 大方 整个建筑主体 为全玻璃幕墙 玻璃按照房间功能的光环境使用特点由底部向上从透明向半透明 渐变 弦支穹顶钢结构屋顶由深浅两种金属板和屋顶天窗组成 建筑幕墙和屋顶 结构交接处由白色半透明膜结构围合 既起到遮阳遮雨的作用 又丰富了体育馆 的动感造型 见图 9 7 6 6 图 9 7 整体平面布置图 2 整体钢结构概况 体育馆钢屋盖结构长 126m 宽度为 86m 屋盖为弦支穹顶结构 是传统索 穹顶与空间网壳结构的混合体 作为一种新型的混合结构体系 该种结构具有时 代气息 用钢量小 结构轻盈 钢结构杆件类型较少 节点构造简洁 施工方便 等优点 网壳杆件采用圆钢管 网壳与索系相关节点均采用铸钢球球节点 本工程主体钢结构即弦支穹顶外边缘部分通过 800 的外环梁钢管与下部 口 800X900 钢骨混凝土柱和口 800X800 的 SRC 柱相连 节点与混凝土钢骨柱 的连接采用焊接形式 18 个径向桁架 共设 36 个支座 且均为固定支座 本工程下部索杆体系由环索 径向索和撑杆构成 共设 4 圈 在每个节点 处 环向索贯通 径向索断开 用铸钢球节点连接 撑杆采用 4 根圆钢管 上 端与网壳采用焊接 下端通过铸钢球节点连接见图 9 8 9 9 7 7 图 9 8 整体钢结构轴测图 图 9 9 钢结构平面图 9 7 19 7 1 整体安装思路整体安装思路 1 总体思路 某体育中心体育馆屋盖为弦支穹顶结构 下部为劲性钢柱和弧形钢柱 整个 钢屋盖在空间呈椭球体 投影的椭圆长轴为 126m 短轴为 86m 结构矢高约 7m 8 8 通过 36 根钢管混凝土柱和基础连接 先用 50 吨汽车吊在外场对外圈环梁进行吊 装 在场心位置 钢屋盖中心环节点重约 6 4t 现场采用搭设支撑架利用场内 160t 汽车吊进行吊装就位 对上 下弦内环梁进行分段出厂 在现场搭设满堂 脚手架利用场内 160t 汽车吊进行吊装就位 随即安装环梁间的腹杆 使结构形 成稳定 各个支撑架通过搭设满堂脚手架使之连成一个整体 既可保证整体结构 的稳定性 又可以做为施工操作平台 屋盖钢桁架所有杆件散件出厂 在现场搭 设拼装胎架 在体育馆场外安排 25t 汽车吊进行拼装 同时将径向拉索 此时拉 索只配合桁架吊装 施加预紧预拉力 一同拼装就位 待中心环节点及上 下弦 内环梁安装完成后 将拼装好的钢桁架利用一台 300t 履带吊在场外进行对称吊 装 为满足安装时履带吊的行驶路线 考虑将外侧的集散平台待钢屋盖施工完成 后再施工 在场内 外安排一台 50t 汽车吊进行钢屋盖的补杆 2 弦支穹顶钢结构安装及焊接流程 上弦汇交节点 上下弦内环梁及腹杆安装分为部分进行安装 第一步在场内 搭设满堂脚手架做为支撑操作平台 利用 160 吨汽车吊在场内吊装上弦汇交节 点 第二步用 160 吨汽车吊安装上弦环梁并紧随安装连杆 1 把环梁通过连杆和 上弦汇交节点连成一个整体 然后以上弦汇交节点为中心 对称焊接上弦连杆与 汇交节点焊缝 然后依次焊接上弦连杆与上弦内圈环梁之间焊缝 完成上弦环梁 的安装焊接 第三步用 160 吨汽车吊安装下弦环梁并紧随安装和上弦环梁连接的 腹杆 把环梁通过腹杆和上弦环梁连成一个整体 下弦环梁与上弦内圈环梁之间 焊缝采用双杆单焊的原则进行整体对称焊接 完成下弦环梁的安装焊接 第四步 用 160 吨汽车吊安装外圈上弦环梁并紧随安装和下弦环梁连接的腹杆和上弦环 梁连接的连杆 2 把环梁通过腹杆和内圈环梁连成一个整体 依次类推 完成外 圈上弦环梁的安装焊接 见图 9 10 9 9 图 9 10 上弦汇交节点 上下弦内环梁及腹杆安装流程图 弦支穹顶钢结构安装及焊接具体流程见表 9 1 表 9 1 弦支穹顶钢结构安装及焊接具体流程表 上弦汇 交节点 上弦 连杆 1 上弦 连杆 2 上弦内 圈环梁 上弦外 圈环梁 下弦 环梁 腹杆 1010 步骤 安装流程 第一 步 在 场地内 搭设满 堂脚手 架 吊 装汇交 节点 第二 步 利用 160 吨 汽车吊 安装第 一段上 弦内环 梁 1111 步骤 安装流程 第三 步 当 安装完 第一段 上弦内 环梁 时 随 即安装 其间连 杆 安装完成后 进行测量 然后点焊固定 第四 步 逆 时针推 进 安 装第二 段上弦 环梁及 其间连 杆 安装完成后 进行测量 然后点焊固定 1212 步骤 安装流程 第五 步 完 成上弦 内环梁 的及其 间连杆 的安装 焊接顺序 先焊接上弦内圈环梁分段之间焊缝 然后采用单干双焊 双 杆单焊的原则进行其他焊缝的焊接 焊接顺序如下图序号顺序 上弦汇 交节点 上弦 连杆 1 上弦内 圈环梁 8 12 6 12 6 10 8 4 4 2 2 11 7 3 3 1 5 5 9 11 1 9 7 10 1313 步骤 安装流程 第六 步 安 装第一 段下弦 内环梁 第七 步 当 完成第 一段下 弦内环 梁后安 装上下 弦内环 梁间的 腹杆 1414 步骤 安装流程 第八 步 继 续推 进 完 成下弦 内环梁 及腹杆 的安 装 焊接原则 由中心向四周扩散焊接 分区对称焊接 先焊环向杆件 再 焊径向杆件焊缝 第九 步 安 装第二 圈内环 梁及连 杆安 装 1515 步骤 安装流程 第十 步 继 续推 进 直 至完成 内环梁 及连杆 的安 装 焊接原则 由中心向四周扩散焊接 分区对称焊接 先焊环向杆件 再 焊径向杆件焊缝 9 7 29 7 2 桁架外圈环梁的吊装及焊接桁架外圈环梁的吊装及焊接 1 安装流程 根据构件深化图和现场实际进度安排 在吊装主桁架前需进行外圈环梁的安 装工作 外圈环梁安装时利用外圈履带吊行走路线 利用 50 吨汽车吊进行吊装 根据 50 吨汽车吊吊车性能表 在 28 米臂长 10 米工作半径 50 吨汽车吊 最大起重量为 11 5 吨 满足吊装要求 2 桁架的拼装 桁架拼装方法和场地要求 根据现行道路运输的规定 最大允许运输的构件规格为 3 5 米 宽度 3 米 高度 22 米 长度 因此 体育馆屋盖钢桁架的吊装分段 均超出公路 运输限制范围 所以现场所有吊装桁架均工厂散件制作及运输至现场进行地面拼 装 现场需拼装的桁架为倒三角桁架 按照常规拼装方法采取卧拼 利用钢桁架 上弦杆和下弦铸钢件球为拼装定位控制基准 确保桁架腹杆与弦杆弦杆安装时角 度吻合 在腹杆定位时 与弦杆做临时焊接 确保腹杆焊接时变形 1616 为了保证构件组装的精度 防止构件在组装的过程中由于胎架的不均匀沉降 而导致拼装的误差 拼装装场地要求平整压实 分为两块 面积共 1600 平方米 在底部铺设 200mm 厚渣土垫层进行压实 再在上面浇 200mmC30 混凝土 桁架地面拼装的工艺流程 现场地面拼装的工作主要是将运输分段拼装成吊装单元 其主要的工作包括 运输构件到场的检验 拼装平台搭设与检验 构件组拼 焊接 吊耳及对口校正 卡具安装 中心线及标高控制线标识 安装用脚手架搭设 上下垂直爬梯设置 吊装单元验收等工作 主要的工作流程如图 9 11 此过程用 经纬仪 水准仪进 行全程监 测 桁架及杆件进场 场地平整 场地压实 搭设拼装胎膜架 放线测量 吊装弦腹杆拼装单元 复核无误后点焊固定对接焊接 超声波探伤 合 格 不合格 桁架检查验收 返修 全面焊接 检查杆件原材料质量证明书 原材料复试 杆件相贯线剖口质量检查 杆件弯圆弧度检查 杆件几何尺寸及规格检查 涂装质量检查 脱膜 胎膜测量 下一榀桁架拼装 1717 图 9 11 桁架拼装流程图 拼装胎架的设置 体育馆屋盖共有 18 榀钢桁架 且结构吊装单元的类型及分段位置大致相同 在充分利用胎架及符合现场用地的要求的基础上 在场外设置 6 副拼装胎架 拼 装胎架示意图 9 12 9 13 图 9 12 支座球节点图 图 9 13 拼装胎架轴侧图 拼装胎架立柱 底部横梁采用 HW200 200 8 12 热轧 H 型钢 连杆和支撑 用 L80 6 的角钢焊接而成 底部铸钢件位置通过圆管立柱托架固定 立柱最低 高度为800mm 胎架立柱底部采用HW200 200 8 12 以增大受力面积和稳定性 拼装胎架的搭设要求 见表 9 2 调节器 铸钢球 1818 表 9 2 拼装胎架的搭设要求 序号 内 容 1 胎架设置时应先根据最大拼装单元的投影外边线铺设钢板 并将每块 钢板相互连接形成一刚性平台 注 地面必须先压平 压实并采用 C30 混凝土浇筑 200mm 平台铺设后 进行放 X Y 的投影线 放标高线 检 验线及支点位置 形成田字形控制网 并提交验收 然后竖胎架直杆 根 据支点处的标高设置胎架模板及斜撑 胎架设计应结合相应拼装单元的外 形尺寸 分段重量以及高度进行全方位优化选择 另外胎架高度最低处应 能满足全位置焊接所需的高度 800 1000mm 胎架搭设后不得有明显的 晃动 并经相关技术负责人员验收合格后方可使用 2 为防止刚性平台沉降引起胎架变形 胎架旁应建立胎架沉降观察点 在施工过程中结构重量全部荷载于胎架上 观察胎架标高有无变化 如有 变化应及时调整 待沉降稳定后方可进行焊接 拼装胎架的测量与定位直接影响到桁架的拼装质量 为了保证桁架地面拼装 质量 拼装胎架的测量显得非常重要 施工现场对胎架的测量主要从四方面进行 控制 拼装胎架的精度控制措施 见表 9 3 表 9 3 拼装胎架的精度控制措施 序号 内 容 1 拼装前的测量 拼装胎架设置完成开始进行拼装前 对桁架胎架的总 长度 宽度 高度等进行全方位测量校正 然后对桁架杆件的搁置位置建 立控制网格 然后对各点的空间位置进行测量放线 设置好杆件放置的限 位块 2 拼装过程中的测量 桁架拼装过程中需对每一根弦杆 每一球节点及 弦杆间腹杆一一进行测量定位 3 拼装完成后的测量 每一榀拼装完成后的桁架需采用全站仪进行进行 一次全方位的检测 校和以确保与设计状态相符 4 拼装完成一榀桁架的测量 胎架在完成一次拼装后 必须对其尺寸进 行一次全方位的检测复核 复核满足要求后才能进行下一次拼装 1919 拼装质量保证措施 见表 9 4 表 9 4 拼装质量保证措施 序号 内 容 1 严格按设计要求进行焊缝尺寸控制 不任意加大或减小焊缝的高度和宽 度 2 采用小热量输入 小焊道 多道多层焊接方法以减少收缩量 3 在保证焊透的前提下采用小角度 窄间隙焊接坡口 以减少收缩量 4 拼装焊接时 实施多人对称反向焊接 最大限度减少焊接变形 5 拼装焊接时构件预留收缩余量 分段 块 矫正构件 控制好拼装块的焊 接变形 6 焊接时应根据杆件的对称布置的特点 选好自由端 避免由焊接误差的累 积而造成过大的内力 7 提高构件制作精度 构件长度按正偏差验收 8 对跨距 中心线及位移 标高 起拱度的测量 利用钢尺 经纬仪器 水 准仪 全站仪进行精确测量 及时发现并纠正可能出现的位置偏差 确保 整体拼装精度 9 拼装胎架必须有足够的刚度 2020 拼装焊接流程 见表 9 5 表 9 5 拼装焊接流程 内容 拼装示意图 第一 步 使用全 站仪 将待拼 装的桁 架轴线 放样至 地面 上 2121 内容 拼装示意图 第二 步 按照轴 线位置 布设拼 装胎 架 第三 步 利用 25 吨汽车 吊拼装 上弦杆 和球节 点 2222 内容 拼装示意图 第四 步 利用 25t 汽 车吊安 装腹 杆 撑 杆及拉 索 并 对拉索 进行应 力预 紧 焊接原则 分区对称焊接 先焊大直径主要钢管杆件 再次要杆件焊缝 采用单杆双焊 双杆单焊原则 第五 步 桁架拼 装焊接 完成后 进行终 测 复 核 7 桁架拼装的质量验收及质量保证措施 2323 地面拼装的质量好坏将直接影响钢结构安装质量 测量工作则是控制钢桁架 拼装精度的关键工作 测量验收应贯穿各工序的始末 主体桁架地面拼装的测量 方法 测量内容如表 9 6 所示 表 9 6 桁架地面拼装控制尺寸表 序号 项目 控制尺寸 mm 检验方法 1 预拼装单元总长 10 全站仪 钢卷尺 2 对角线 5 全站仪 钢卷尺 3 各节点标高 5 激光经纬仪 钢卷尺 4 单片桁架弯曲 5 激光经纬仪 钢卷尺 5 节点处杆件轴线错位 3 线垂 钢尺 6 坡口间隙 2 焊缝量规 7 单根杆件直线度 3 粉线 钢尺 9 7 39 7 3 桁架的吊装及焊接桁架的吊装及焊接 1 体育馆钢屋盖分段示意见图 9 14 9 15 图 9 14 体育馆钢屋盖分段示意图 2424 图 9 15 单榀桁架分段示意图 2 各榀桁架分段信息表 9 7 表 9 7 各榀桁架分段信息表 序号 构件 编号 构件重 量 t 长度 m 序号 构件 编号 构件重 量 t 长度 m 1 HJ 1 24 9 40 8 10 HJ 10 24 2 40 8 2 HJ 2 22 4 37 11 HJ 11 22 8 37 3 HJ 3 20 8 32 6 12 HJ 12 21 5 32 4 HJ 4 20 4 29 4 13 HJ 13 20 9 29 4 5 HJ 5 20 9 29 7 14 HJ 14 20 4 29 7 6 HJ 6 21 5 30 7 15 HJ 15 20 8 30 7 7 HJ 7 22 8 34 8 16 HJ 16 22 4 34 7 8 HJ 8 24 2 39 1 17 HJ 17 24 9 39 1 9 HJ 9 25 9 41 8 18 HJ 18 26 3 41 8 该部位桁架共有 18榀 采用在场外地面拼装成一个整榀单元后在场外用 300 吨履带吊进行整体吊装 用 50 吨汽车吊进行补杆 为保证已完成吊装的上下弦 内环梁的稳定性 18 榀桁架先吊装 4 榀 A1 A2 A3 A4 四榀桁架形成一根稳定 整体 后剩余的 14 榀桁架分成 6 个区块 分别是 B1 B2 B3 B4 B5 B6 按 顺序对称吊装 当完成 B1 区时紧接着完成 B2 区的钢桁架吊装 随后顺时针完成 B3 区 B4 区 B5 区 B6 区 3 吊装顺序示意图 9 16 2525 图 9 16 吊装顺序示意图 4 吊装流程如表 9 8 表 9 8 吊装流程 第一步 利用 300t 履 带吊安装 第一榀长 轴方向钢 桁架 2626 第二步 吊装与 A1 对面 的一榀钢 桁架 第三步 吊装短轴 方向对称 两榀桁 架 使结 构稳定 对称同时焊接四个方向的桁架连接焊缝 每个桁架连接部位有三个对 接焊缝 四个方向的焊缝采用四个工人进行四个桁架焊缝焊接 单个 桁架连接部位三个焊缝一个工人分别分三次焊接 2727 第四步 吊装 B1 区第一榀 钢桁架 第五步 吊装 A1 和 B1 第 一榀钢桁 架间的连 杆及外环 梁 2828 第六步 吊装 B1 区域的另 一榀钢桁 架及之间 的连杆和 外环梁 第七步 为保证结 构的稳定 性 当完 成 B1 两 榀桁架后 吊车开到 对面完成 与之对称 的 B2 两 榀钢桁架 2929 第八步 继续顺时 针推进 完成 B3 区后三榀 钢桁架的 吊装 第九步 完成与之 对称的三 榀钢桁 架 3030 第十步 顺时针推 进 直至 完成钢桁 架的吊 装 整体桁架结构全部吊装完成后进行桁架杆件焊缝的焊接 焊接原则 由中心向四周扩散焊接 分区对称焊接 先焊桁架主要对接焊缝 再 焊环向连接杆件焊缝 采用单杆双焊 双杆单焊原则 9 7 49 7 4 桁架桁架合龙合龙 1 合龙缝的位置 由于该结构是一个椭圆 为对称结构 故现场采用一次合龙 在最后 B5 和 B6 区块安装好后 把图 9 17 这八条合龙焊缝留下最后焊接 图 9 17 合龙焊缝的位置 3131 2 焊接顺序 焊接原则 统一对称 分区进行 自内而外 隔环 奇 偶 进行焊接 正 式施焊时 从中心向四周施焊 分四组焊工同时施工 保证每个班组的焊机数量 与焊工人数相同 焊接电流 电压及焊接速度尽量一致 以圆心为对称点 以穹 顶中心为基准向四周推进焊接 为减少焊接变形先焊奇数环再焊偶数环 故施工 时先进行 1 2 3 4 四条焊缝焊接 然后进行 5 6 7 8 这四条焊缝焊接 3 合龙原则 合龙时要保证各合龙点的温度 焊接间隙一致 保证每次合龙点同时点同时 焊接 合龙温度就是钢结构在合龙过程中的初始平均温度 区别于大气温度 是 结构使用中温度的基准点 也称安装校准温度 其确定原则如下 确定结构合龙温度时 首先考虑当地的气象条件 应使合龙温度接近平 均气温 也就是可进行施工的天数所占的比例最大气温 确定合龙温度应充分考虑施工中的不确定因素 预留一定温度的允许偏 差 作调整用 合龙温度应尽量设置在结构可能达到最低温度之间 使结构受温度影响 最合理 从而达到最小构件截面减少用钢量的目的 合龙时间尽量安排相同温度时的夜间进行 无日照也可以 根据钢结构屋盖设计总说明 一 第六条设计荷载标准值中第五点温度作用 规定 该工程的合龙温度为 10 20 摄氏度 该区域钢结构吊装完工时间在 9 月底 根据某当地的气候条件 合龙时温度满足要求 合龙工序应尽量同时进行 合龙焊缝负载转移 合龙焊缝负载转移最有效的方法是用卡马转移负载 待焊缝形成后 割除卡 马 使一次应力全部转移在卡马上 然后再转移在焊缝上 确保焊缝的安全 由于本工程合龙口数量众多 合龙段的安装质量不仅影响结构安装过程中的 安全 而且影响最终的合龙和结构的总体施工质量及结构使用过程中的安全 因 此 必须采取合理的安装工艺措施 确保合龙段与相关构件的安装及结构的顺利 合龙 具体工艺措施如下 为控制合龙时合龙口的间隙大小 减少合龙口的焊接量和焊接残余应力 3232 确保合龙口的焊接质量 在进行合龙段的安装时 要尽量控制合龙段安装时合龙 口的间隙大小 该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形 如达不到 预定的要求 可调整合龙段先焊一端的坡口间隙 为确保合龙段施工过程中的安全 合龙段安装就位后 除设计要求的合 龙口不进行焊接连接外 其它接口部位均需及时焊接完毕 以增强结构的整体稳 定性 为确保合龙口在施工过程中因温度变化而自由伸缩 合龙口采用卡马搭 接连接 卡马的大小和数量需根据该接口部位的受力计算确定 此受力计算不但 要考虑合龙段安装过程中搭接受力要求 而且要考虑合龙过程中合龙口的受力要 求 卡马设置如图 9 18 所示 图 9 18 卡马示意图 9 89 8 现场焊接技术现场焊接技术 9 8 19 8 1 现场焊接工艺现场焊接工艺 1 现场焊接工艺评定 本工程钢构件材质主要为 Q345B 为了能较好地保证工程的焊接质量 技术 工艺部门将依据 JGJ81 2002 建筑钢结构焊接技术规程 标准的有关规定做好 相关焊接工艺评定 并制定完善 可行的焊接工艺方案和措施 作为工程中指导 焊接作业的工艺规范 2 焊接工艺评定流程 焊接工艺评定试件应该从工程中使用的相同钢材中取样 并在产品焊接之前 完成 焊接工艺评定按下列程序进行 见表 9 9 3333 表 9 9 焊接工艺评定 序号 评定流程 1 由技术员提出工艺评定任务书 焊接方法 试验项目和标准 2 焊接责任工程师审核任务书并拟定焊接工艺评定指导书 3 焊接责任工程师将任务书 指导书安排焊试室责任人组织实施 4 焊接责任工程师依据焊接工艺评定指导书 监督由本企业熟练焊工施焊 试件及试件和试样的检验 测试等工作 5 焊试室责任人负责评定试样的送检工作 并汇总评定检验结果 提出焊 接工艺评定报告 3 焊接工艺评定的原则 见表 9 10 表 9 10 焊接工艺评定的原则 序号 原 则 1 不同类别钢材的焊接工艺评定结果不得互相代替 2 类同类别钢材中当强度和冲击韧性级别发生变化时 高级别钢材 的焊接工艺评定结果可代替低级别钢材 类同类别钢材中的焊接 工艺评定结果不得相互代替 不同类别的钢材组合焊接时应重新评定 不得用单类钢材的评定结果代替 3 评定试件的焊后热处理条件应与钢结构制造 安装焊接中实际采用的焊 后热处理条件基本相同 4 焊接工艺评定结果不合格时 应分析原因 制订新的评定方案 按原步 骤重新评定 直到合格为止 5 施工企业己具有同等条件焊接工艺评定资料时 可不必重新进行相应项 目的焊接工艺评定试验 4 现场焊接作业流程 见图 9 19 3434 图 9 19 现场焊接作业流程图 施工准备 操作平台 防风棚及 防护架就位 焊前准备 坡口清理 检查衬板 引弧板 熄弧板 预热 定位焊 根部打底 填充焊接 面层焊接 按规定后热 按规定保温 焊接外观检查 填写外观检查表 打磨探伤区域 超声波探伤 填写正式报告 工序交接 合 格 合 格 缺 陷 修 补 焊前检查 1 气候条件 2 焊前测量结果 3 坡口几何尺寸 4 焊机 焊接工具 5 安全防护 6 二氧化碳气路 7 防火措施 过程中检查 1 焊接电流 电压 2 焊接清理 3 层间温度 4 气体流量 压力 纯度 5 送丝速度及稳定性 6 焊道宽度 7 焊接速度 YES YES NO NO 3535 5 焊前准备 见表 9 11 表 9 11 焊前准备 序号 准备工作 示意图 1 组对前 先采用锉刀 砂布 盘式钢丝刷将 接头处坡口内壁 15 20mm 处仔细清除锈蚀 及污物 由于钢材的表面光洁度较差 在组 对前必须把凹陷处用角向磨光机磨平 坡口 表面有得不平整 锈蚀等现象 坡口清理是 工艺的重点 坡口打磨清理 坡口检查 2 用千斤顶之类起重器具把接头处坡口间隙 顶开 预留焊接收缩量 用钢直尺 角尺 楔尺 焊缝量规核查拼对间隙 错边状况 坡口角度是否符合要求 3 对接接头定位焊采用小直径 3 2mmE5515 焊条 焊条按使用说明书进行烘烤 定位焊 的焊接长度每处 50mm 焊肉厚度约为 4mm 4 定位焊后采用角向磨光机将始焊与终焊处 磨成缓坡状 6 焊接顺序 总体结构焊接顺序 控制起点和固定点 由中间向两侧对称焊接 遵 循 单杆双焊 双杆单焊 逐渐向合龙点逼近的焊接顺序 起始点是焊接残余应力最小 但变形最大的地方 合龙点是变形最小 而残余应力最大的地方 两处特点鲜明 正好相反 单根圆管构件焊接顺序 见图 9 20 3636 图 9 20 圆管焊接顺序示意图 9 8 29 8 2 焊接质量保证措施焊接质量保证措施 1 焊接质量控制内容 见表 9 12 表 9 12 焊接质量控制 控制阶段 质量控制内容 焊接前质量控制 母材和焊接材料的确认与必要复验 焊接部位的质量和合适的夹具 焊接设备和仪器的正常运行情况 焊接规范的调整和必要的试验评定 焊工操作技术水平的考核 焊接中质量控制 焊接工艺参数是否稳定 焊条 焊剂是否正常烘干 焊接材料选择是否正确 焊接设备运行是否正常 焊接热处理是否及时 焊接后质量控制 焊接外形尺寸 缺陷的目测 焊接接头的质量检验 破坏性试验 理化试 验 金相试 验 非破坏性试验 无损检 测 3737 控制阶段 质量控制内容 强度及 致密性 试验 焊接区域的清除工作 2 人员保证 本工程从事焊接作业的人员 从工序负责人到作业班长仍至具体操作的施焊 技工 配合工以及负责对焊接接头进行无损检测的专业人员 均有相应资质人员 并且我们在工程开始前针对本工程项目实际情况组织相关技术人员开展针对性 学习了解 保证相关人员明白工程的质量要求及施工时需注意事项 同时在业主 监理 设计监督下 对已有焊工证的焊工组织附加考试 考试合格后方准参加本 工程的焊接施工 3 防风焊接质量控制措施 当工程所在地施工过程中平均梯度风速达到 7 7m s 将会严重影响到现场 焊接的质量 此时需对焊接部位采取局部防风措施 见图 9 21 3838 图 9 21 防风棚 1 在焊口周围用防风塑料布围成栅栏防风 2 在焊口两侧用 0 8 1 0 铁皮 或采用三防雨布 如上图所示制 成局部防风装置 3 局部防风装置用永久磁铁固定在焊缝两侧 两端可设置端板 以不影 响焊接操作为原则 确定其间距 根据焊工的实际需要随时调整位置 某地气候潮湿 空气中水汽含量较高 以至于使焊缝中出现气孔的几率增大 会使焊接质量的控制难度加大 为此采取如下措施 以保证焊接质量 1 焊接材料库房内要通风良好 保持干燥 库内要放置温度计 干湿度 计 相对湿度不大于 60 保管员必须每天上班后观察记录库内温度 湿度 使库内温 湿度达到规定标准 2 为减少焊缝中的气孔 焊接材料使用前必须保证其干燥 焊条在使用 前必须按规定进行烘焙 焊条在使用时 必须使用焊条筒 严禁焊材外露受潮 如发现焊材受潮 须立即回库重新烘焙 焊条烘干次数不宜超过 2 次 当焊条领 出四个小时后 需更换焊条 焊接前需对焊接位置附近 100mm 处进行烘烤 去除 钢板表面水气 焊缝需一次性完成 当焊接作业区相对湿度大于 90 时 禁止焊 接施工 焊接前打磨 是焊接区域 焊缝两侧 10mm 露出金属光泽 方可焊接 4 焊缝检验的措施 见表 9 13 3939 表 9 13 焊缝检验的措施 序号 名称 焊接检查 示意图 1 外观处 理 按照 JBJ81 2001 及相关规 范要求 焊接完成的焊缝 外观应满足要求 否则应进 行修补 磨平 磨光 补焊 等 外观检测用焊接检验尺 焊缝打磨处理 超声波检测 焊缝 超声波探伤仪 焊缝 4040 5 相贯线节点焊缝分区 见表 9 14 表 9 14 相贯线节点焊缝分区 序号 内 容 1 Y 型节点焊缝位置分区 2 Y 型节点各区焊缝形式 3 T 型节点焊缝位置分区 4141 序号 内 容 4 T 型节点各区焊缝形式 5 钢管以不同的角度相贯 等强焊接 焊缝质量等级要求较高 因此相贯线 端部的坡口的加工尤为重要 HID 600EH 和 HID 900MTS 数控相贯线切割 机的坡口程序是按美国标准 AWS 中的要求进行设定的 割出的成形坡口完 全满足焊接需要 支管管端当壁厚 6mm 及支管与主管间的夹角 45 时 应开坡口 当壁厚 6mm 及支管与主管间的夹角 25 时可不开坡口 6 相贯节点的焊缝采用无间隙施工 趾部及两侧面 端部有坡口 故焊缝相 当于部分熔透的组合焊缝 允许在内侧有 2 3mm 未熔合 但需增加 2 3mm 的角焊缝 焊缝由两侧的部分熔透焊缝过度到角焊缝 焊脚尺寸为 1 5 倍的钢管壁厚 7 焊后消氢处理 消氢处理的加热温度应为 200 250 保温时间应依据工件板厚按每 25mm 板厚不小于 0 5h 且总保温时间不得小于 1h 确定 达到保温时间后应缓慢 冷却至常温 8 引弧板 引出板 垫板要求 见表 9 15 表 9 1 5 引弧板 引出板 垫板要求 序号 要 求 1 严禁在承受动荷载且需经疲劳验算构件焊缝以外的母材上打火 引弧或 装焊夹具 不应在焊缝以外的母材上打火 引弧 4242 序号 要 求 2 焊接完成后 应用火焰切割去除引弧板和引出板 并修磨平整 不得用 锤击敲落引弧板和引出板 3 手工电弧焊和气体保护电弧焊焊缝引出长度应大于 25mm 其引弧板和引 出板宽度应大于 50mm 长度宜为板厚的 1 5 倍且不小于 30mm 厚度应不 小于 6mm 非手工电弧焊焊缝引出长度应大于 80mm 9 减少收缩量措施