論勁型鋼柱施工工藝

張瑞婷

(太原理工大成工程有限公司，山西太原 030024)

我單位承建的某集團(tuán)公司辦公樓，結(jié)構(gòu)形式為核心筒結(jié)構(gòu)，地下2層，地上28層，檐口高度132 m，屬超高層建筑;4層以下核心筒墻體為抗剪加強(qiáng)區(qū)，設(shè)計(jì)有鋼板焊接的H型勁型鋼柱，以減少墻體內(nèi)配筋，降低施工難度。因鋼柱為每層主體施工的第一個(gè)分項(xiàng)工程，故從鋼柱下料、焊接、吊裝等工藝方面談?wù)勗趯?shí)際施工方面的心得。首先，由鋼結(jié)構(gòu)加工廠技術(shù)人員和設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，明確其設(shè)計(jì)意圖后，技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明及施工藍(lán)圖進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)圖紙經(jīng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)可后作為施工方編制專項(xiàng)施工方案及制作、安裝、自檢的依據(jù)。在專項(xiàng)方案中需明確鋼柱翼緣與腹板焊接焊縫及鋼柱豎向?qū)雍缚p的類型、焊接方法、質(zhì)量等級(jí)要求等。

第一部分:加工車間制作。

制作工藝流程:原材料檢驗(yàn)→鋼板切割下料→校正→鋼板打坡口→校正→鋼板組焊H型鋼柱→校正→焊接連接耳板→焊接栓釘→焊縫檢測(cè)。

對(duì)鋼柱使用的鋼板原材，要求進(jìn)場(chǎng)材料所標(biāo)明的爐批號(hào)與質(zhì)量證明文件相符，并進(jìn)行外觀、尺量截面厚度等檢驗(yàn)，合格后按規(guī)定進(jìn)行取樣送試驗(yàn)室進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，檢測(cè)合格后出具檢測(cè)報(bào)告，方能允許使用。鋼板焊接采用V形坡口雙面埋弧焊(平焊)的方法，先焊一面再焊另一面。

鋼板下料前必須對(duì)操作工人進(jìn)行技術(shù)交底，看懂深化設(shè)計(jì)圖紙，考慮鋼板焊接收縮量、坡口尺寸后計(jì)算好每塊鋼板的長(zhǎng)度、寬度，再在整張鋼板上進(jìn)行放樣、劃線，以減小誤差、節(jié)約原材，劃線采用鋼針劃線，并配鋼尺、直尺、卷尺、角尺聯(lián)合劃線，以保證精度;切割采用多頭自動(dòng)切割機(jī)床下料，用專用板夾將板料固定至機(jī)床上，貼緊定位器進(jìn)行初定位，將兩把割刀移至指定位置先空車快速運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察板料是否有跑邊現(xiàn)象，符合要求后才能進(jìn)行正式切割作業(yè)。下料公差控制在±1 mm;切口處必須保持平直，并清除毛刺及熔渣。切割面應(yīng)無(wú)裂紋、夾渣、分層等缺陷。在腹板兩側(cè)開(kāi)坡口，計(jì)算好尺寸劃好切割線，坡口按30°～45°用坡口機(jī)切割，鋼板下料后，由于切割受熱鋼板可能變形，鋼板發(fā)生彎曲和扭曲變形的程度超過(guò)規(guī)范規(guī)定范圍時(shí)，必須進(jìn)行校正處理，需一一檢驗(yàn)尺寸，用壓力機(jī)校正平直，方可使用。在焊接工作開(kāi)始之前，用鋼絲刷和砂輪機(jī)打磨清除焊縫附近至少20 mm范圍內(nèi)的氧化物、鐵銹、漆皮、油污等其他有害雜質(zhì)。

鋼板拼裝一般在裝配平臺(tái)上進(jìn)行，使用吊車將切割好的鋼板吊至平臺(tái)上，吊裝時(shí)必須吊點(diǎn)均勻、吊牢，以防吊裝過(guò)程中脫落，使鋼板變形，影響使用;將鋼板零件擺列在平臺(tái)板上，調(diào)整粉線，用撬杠等工具將鋼板平面對(duì)接縫對(duì)齊，用定位焊固定。焊縫在施焊時(shí)的起弧和落弧處常會(huì)出現(xiàn)未熔透的焊口，為此，在對(duì)接焊縫的兩端設(shè)引弧板，尺寸不小于100 mm×100 mm。焊接完畢用氣割將引弧板切除，并用砂輪或其他方法將焊縫端部表面加工平整。引弧板不得用錘擊落。在組合時(shí)，為使腹板與翼緣垂直和穩(wěn)固，防止向兩側(cè)傾斜，用直角尺和水平尺檢驗(yàn)側(cè)面與平面垂直，幾何尺寸正確后，方可按一定距離進(jìn)行點(diǎn)焊。拼裝上翼緣以下翼緣為基準(zhǔn)。為保證上下翼緣與腹板嚴(yán)密結(jié)合，如果接觸面間隙大，可用撬杠或卡具壓嚴(yán)靠緊，然后進(jìn)行點(diǎn)焊和焊接。焊接機(jī)械使用埋弧焊機(jī)，進(jìn)行埋弧焊時(shí)，熔敷金屬的機(jī)械性能主要取決于焊劑、焊絲及二者的匹配。在選擇焊接材料時(shí)，必須根據(jù)對(duì)焊縫性能的要求，選擇匹配適宜的焊劑和焊絲。施焊人員要求取得特殊工種操作證且技術(shù)嫻熟、有豐富的焊接經(jīng)驗(yàn)，能解決焊接過(guò)程中的一般技術(shù)問(wèn)題，盡量減少焊縫表面夾渣、表面氣泡、未焊透、咬邊等質(zhì)量缺陷。采用多層焊，注意焊接過(guò)程中道間熔渣的清理;每焊完一道應(yīng)進(jìn)行檢查，對(duì)坡口母材邊緣形成的深凹槽用砂輪打磨至覆蓋焊道能充分熔化焊透為止;若發(fā)現(xiàn)咬邊、夾渣等缺陷必須清除和修復(fù)。

H型鋼柱焊接允許偏差應(yīng)在以下偏差要求內(nèi):截面高度±2.0 mm，截面寬度 ±3.0 mm，腹板中心偏移 2.0 mm，翼緣板垂直度b/100，且不應(yīng)大于3.0 mm，彎曲矢高l/1 000，且不應(yīng)大于10.0 mm，扭曲 h/250，且不應(yīng)大于 5.0 mm，腹板局部平整度2.0 mm，對(duì)口錯(cuò)邊 l/10，且不應(yīng)大于3.0 mm，坡口間隙 ±1.0 mm。每根鋼柱焊接過(guò)程中及完成后，可按上述要求進(jìn)行自檢，將偏差控制在允許范圍內(nèi)。

組焊H型鋼柱焊接后，由于焊接受熱組焊好的鋼柱可能有變形情況，待施焊溫度降至大氣溫度后，逐根檢驗(yàn)尺寸，用壓力機(jī)校正平直;檢驗(yàn)合格后及時(shí)編號(hào)，加焊工證號(hào)，堆放整齊，不得疊加。

加工好的鋼柱最后一道工序便是進(jìn)行焊縫超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求鋼柱組焊焊縫質(zhì)量等級(jí)要求為二級(jí)，邀請(qǐng)有相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的試驗(yàn)室派有資質(zhì)的人員使用探傷儀器進(jìn)行逐一檢測(cè)，按照不小于每道焊縫總長(zhǎng)的20%進(jìn)行焊縫內(nèi)部缺陷檢測(cè)。將探傷處飛濺、油漬等清理干凈，均勻涂刷工業(yè)漿糊后，用探頭進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)缺陷較大的部位應(yīng)進(jìn)行返工處理，處理部位二次焊接后再進(jìn)行無(wú)損探傷，合格后方允許出廠。

第二部分:施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝、焊接。

現(xiàn)場(chǎng)焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)手工焊接，要求二氧化碳純度不低于99.5%，焊條為低合金鋼焊條，且使用前進(jìn)行烘焙，烘焙溫度350℃ ～400℃烘干1 h～2 h，低氫焊條烘干后必須存放在保溫筒內(nèi)，隨用隨取，焊條由保溫筒取出到施焊的時(shí)間不宜超過(guò)4 h。不符上述要求時(shí)，應(yīng)重新烘干后再用，但焊條烘干次數(shù)不宜超過(guò)4次。

鋼柱吊裝采用現(xiàn)場(chǎng)塔吊起吊，由司索工吹哨指揮吊裝，首先進(jìn)行試吊，吊起一端離地高度為100 mm～200 mm時(shí)應(yīng)停吊，檢查索具牢固和塔吊穩(wěn)定，確定安全后繼續(xù)吊裝，當(dāng)鋼柱吊到安裝基礎(chǔ)上方或鋼柱對(duì)接上方200 mm左右時(shí)，可指揮塔吊緩緩下降，配合人員手扶鋼柱與下方臨時(shí)連接后，采用多點(diǎn)定位焊牢后方可松鉤。鋼柱安裝好后應(yīng)校正，鋼柱校正包括平面位置、標(biāo)高及垂直度三個(gè)方面，首先校正平面位置，根據(jù)基礎(chǔ)軸線，采用擴(kuò)孔的方法校正柱上的軸線，直至兩軸線相符，其次校正鋼柱標(biāo)高，通過(guò)調(diào)整柱底螺帽來(lái)調(diào)整標(biāo)高;最后校正垂直度，用經(jīng)緯儀或線墜通過(guò)調(diào)柱腳螺帽校正。

對(duì)接施焊前，因鋼板較厚達(dá)40 mm，在對(duì)接前，應(yīng)對(duì)焊縫處用氧氣進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100℃ ～150℃，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)各100 mm;預(yù)熱前必須先檢查定位焊縫有無(wú)裂縫，預(yù)熱后再次檢查，確定無(wú)裂縫后正式焊接。焊縫坡口的允許偏差角度±5°，鈍邊±1 mm，焊縫余高不高于2 mm。焊接過(guò)程中注意以下幾點(diǎn):

1)進(jìn)行多層堆焊時(shí)，應(yīng)在焊完一層后將此層的焊渣清理干凈才能進(jìn)行下層焊接;

2)氣體保護(hù)焊時(shí)，焊絲不能伸出太長(zhǎng)，保持10 mm～12 mm，導(dǎo)電嘴與鋼柱焊縫的距離保持12 mm～20 mm;

3)應(yīng)及時(shí)清理導(dǎo)電嘴內(nèi)的熔渣，清理時(shí)嚴(yán)禁與其他構(gòu)件磕碰，以免撞壞導(dǎo)電嘴使氣體保護(hù)失效;

4)嚴(yán)禁在焊道內(nèi)引弧打火，要求配有專門的引弧板和熄弧板;

5)鋼柱表面所有的飛濺必須清理干凈;

6)現(xiàn)場(chǎng)施焊，必須用竹膠板或其他措施進(jìn)行擋風(fēng)，減少刮風(fēng)對(duì)氣保焊焊接質(zhì)量的影響;

7)焊接完成，應(yīng)使鋼柱緩慢冷卻，室外溫度低于5℃，應(yīng)使用巖棉等保溫材料覆蓋焊縫，以避免焊縫降溫過(guò)快產(chǎn)生收縮裂縫。

每根鋼柱焊接完成，由質(zhì)檢員進(jìn)行外觀檢查，檢查合格后最少24 h后進(jìn)行焊縫超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)，質(zhì)量等級(jí)要求為二級(jí)，探傷合格后方能進(jìn)行下道工序。

［1］GB 50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］04SG523型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造［Z］.

［3］鋼結(jié)構(gòu)工程施工手冊(cè)［Z］.