卓人塔工程鋼結構焊接變形控制技術

宋明夏 宋統戰 岳永巧

唐麟 明瑞云

卓人塔工程鋼結構焊接變形控制技術

宋明夏 宋統戰 岳永巧

通過對不等邊四方體鋼管塔形高聳鋼結構制作過程工藝的分析，總結鋼管筒裝塔式結構焊接變形的控制技術，為類似結構形狀構件的制作、保證產品質量和提高經濟效益提供借鑒。

1. 工程概況

河南師大附中雙語國際學校卓人塔工程位于新鄉市新東大道和東文路交叉口西南角。本工程結構形式為筒狀高聳結構，塔底約3 600mm×5 700mm，塔尖高度36.0m，內部中空，鋼柱采用無縫鋼管，鋼梁采用熱軋H型鋼，材質均為Q235B，四邊長不對稱，內角度分別為：71°、91°、108°和90°。由于結構復雜，水平撐和斜撐安裝難度大，故采用在工廠加工并進行預拼裝、現場吊裝拼裝、空中焊接的施工方法。

2. 工程特點及難點

卓人塔的鋼結構形式主要由H型鋼、圓鋼管、連接鋼板焊接而成，結構復雜且不規則，平臺處轉角牛腿加工難度大，因此角度定位是本工程的難點。

卓人塔在標高1m處的水平截面如圖1所示。由圖可看出是不等邊且不規則四個內角度不相等，所以如何控制其安裝精度保證現場順利吊裝，是本工程的重點。

由于卓人塔是圓管柱筒狀層間高聳變截面結構，每層平臺梁拐角連接結構角度各不相同以及此構件在圓管上的定位存在難度，也是本工程的難點。某層牛腿部件結構如圖2所示。

3. 制作及焊接變形控制措施

制作總體思路：數控切割下料、地胎分片組對、定位焊接、每段整體預拼、段之間預拼裝、編號、拆分成片、焊接、除銹及涂裝。

（1）主管下料 第一段管長按分段處長度（即分段處標高至柱腳板全長），但柱腳板處的坡口和角度先不要加工，確定尺寸后再加工。每段共四件，其余三段做法相同。平臺梁和柱間連接板、斜撐用H型鋼均按圖樣制作，斜撐之間先采用定位焊。

翼緣牛腿角度是關鍵，應采用整體數控切割下料，角度應精確控制在±0.1°范圍內。兩上下帶圓環的翼緣之間的腹板先點焊成部件，待預拼后再焊接。

柱撐連接板按圖樣下料制作，按要求先定位焊在相應的位置上。

圖1 卓人塔水平截面示意

圖2 卓人塔牛腿構件翼緣板結構

（2）分片組裝 在平整的胎架上劃出兩軸中心線，焊接定位塊，先擺放圓管柱到位，組裝示意如圖3所示。然后組裝平臺梁、斜撐，對組裝好的兩片由質檢部專職檢驗員進行檢驗核對尺寸，是否符合設計要求。

（3）每段預拼裝 將組裝好的跨度最大的一片置于平臺上面，先將兩片之間的平臺梁相連，然后組裝水平撐最后組裝斜撐，需要加輔助撐以保安全，分段組裝如圖4所示。

（4）半自動氣體保護焊焊接時為了減少熱輸入進而控制變形，采用成形良好和焊接飛濺量少的藥芯焊絲氣體保護焊，盡量采取對稱、從中間向兩端施焊措施，藥芯CO2氣體保護焊焊接參數如表1所示，焊縫力學性能如表2所示。

（5）段與段之間預拼裝 為保證現場安裝精度，當每節焊接完畢經檢查合格后，還需要每兩段之間進行工廠內預拼，確保到現場順利吊裝，兩段預拼裝如圖5所示。先將最底一段置于胎架上，然后再將上一段吊置胎架與之對接，若誤差過大可適當通過擴孔來調整。

圖3 單元組裝

圖4 最底段預拼裝

表1 焊接參數

表2 焊縫力學性能

圖5 兩段預拼裝

經檢查符合要求后，對各連接接口處做對合標記、中心線、對合線、標高線、水平線標記，并用樣沖打出同時做好各種數據的測量記錄表，提供現場安裝使用。

（6）焊接結果分析 河南師大卓人塔全焊接筒狀高聳變截面塔的制作和焊接，按照以上裝配焊接工藝，很好地控制了其焊接變形。構件整體裝配焊接后檢測，其彎曲、扭曲、波浪及收縮等變形和尺寸都在設計要求和GB50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》范圍之內，為后續現場安裝工作提供了方便。

4. 結語

經過細心安排，科學管理，合理選擇焊接方法、焊接順序以及焊接參數并嚴格執行，是有效控制全焊接高聳塔形結構焊接變形的關鍵。

控制應力變形，減少矯正，保證了塔架在現場安裝過程的順利進行，贏得了工期，為今后類似工程提供了借鑒。

唐麟 明瑞云

【摘要】以貴州省銅仁市農夫山泉工廠“跨錦江鋼管拱橋”工程施工為例，針對懸掛鋼管產生焊接裂紋而采用馬鞍型筋板加固、汽油浸泡麻繩預熱加溫的焊接工藝，從而有效控制了懸掛鋼管的焊接質量。

宋統戰、岳永巧，河南天豐鋼結構有限公司。