復雜Y型鋼柱制作工藝研究

王賢文 朱春梅 李曼飛 馬 威 許 帥

(中建鋼構武漢有限公司，湖北 武漢 430100)

1 工程概況

某市展示廳項目由展廳和其他配套設施組成，展廳內部設共享中庭。展廳結構高度22.35 m，建筑高度22.6 m，總建筑面積3 865.45 m2，無地下室，地上4層，屋頂層為機房設備層。項目內部結構為鋼框架結構+壓型鋼板組合樓板+局部剪力墻，外圍護結構為抗風柱+斜撐+鋁合金玻璃幕墻,如圖1所示，其中鋼框架中的Y型鋼柱形式，加工難度比較大。

2 Y型鋼柱結構典型節點形式

本工程Y型鋼柱的節點形式主要為復雜圓管柱+3個T肋及牛腿形式，將其結構類型編號命名為Y型鋼柱A。Y型鋼柱A為組合鋼框柱結構，其由1個圓管柱+3個T肋+牛腿組合而成，組合截面大小為φ299×40+3×T134×112×25×40 mm。典型節點如圖2，圖3所示。

針對較復雜的Y型鋼柱A節點，本項目圓管柱外部均有三個均部的T肋板，T肋板外部均被5 mm的鋼板包邊覆蓋，5 mm鋼板涉及多點折彎，折彎難度較大，如圖4所示；T肋腹板寬度較小，T肋翼腹板組合焊縫及T肋與鋼柱本體之間的焊縫均為全熔透，制作下料及焊接變形較大，如圖5所示；鋼柱T肋與牛腿腹板距離較近，無法滿足T肋與牛腿腹板組成的內部區域的油漆涂裝空間要求，存在涂裝死角，如圖6所示。

3 Y型鋼柱整體裝焊順序

本項目部分鋼柱為圓管柱與T肋組合構件，如圖7所示，焊縫較為密集，具體裝焊流程如下。

先根據放樣圖紙加工T肋組件，T肋零件自身組合焊縫及與鋼柱本體的焊縫均按照焊縫通圖標注的CP和PP分段執行。因T肋零件較長，且腹板寬度僅94 mm，為減少零件旁彎變形，T肋組件可兩兩成對組合組焊，如圖8所示。

以柱頂為基準，劃線裝焊1號和2號牛腿，牛腿焊縫要求均按照清根焊焊接，如圖9所示。

劃線依次裝配T肋組件1和2，為保證后續T肋3零件能夠順利的插入裝配，T肋1和2僅先與鋼柱本體之間點焊固定，先不與主體焊接。劃線裝配3號～6號牛腿，牛腿先不進行焊接，點焊固定即可，如圖10所示。

調整牛腿3和5與牛腿4和6之間的間隙，插入裝配T肋3組件，合格后進行T肋和其余牛腿組合焊縫的焊接并探傷(T肋與鋼柱本體之間的焊縫為隱蔽焊縫)，如圖11所示。

將T肋兩側的10 mm鋼板包邊裝焊，此鋼板包邊與T肋和主體之間的焊縫為間斷焊(焊200 mm間隔200 mm，焊腳高度5 mm)裝焊牛腿腹板與T肋之間的封板(封板僅起封閉作用，焊腳高度按照5 mm即可)，合格后裝焊外側牛腿7和8，如圖12所示。

割除柱底余量，根據圖紙定位尺寸及焊縫要求，裝焊柱底板及橫向、豎向加勁板，如圖13所示。

4 工藝控制要點

工藝控制要點包括下料、組裝、焊接，通過先進的設備、科學的余量設置及合理的裝配焊接順序，確保每道工序的加工質量，控制拼裝尺寸偏差和焊接變形。

4.1 下料要求

零件板全部采用精細等離子切割技術進行下料，為控制下料尺寸偏差，割縫補償設置為2 mm。因T肋零件較長，且腹板寬度僅94 mm，為防止單側受熱旁彎，采用雙槍對稱切割。下料完成后零件采用白色油漆筆做好標識，包括：項目名稱，零件號及對應構件號，以防用錯。柱底板錨栓孔、連接板高強螺栓孔、穿筋孔、吊裝孔等采用鉆孔，透氣孔及溢漿孔可使用數控切割制孔。焊接坡口采用半自動切割機進行切割，為保證焊接質量，坡口角度偏差控制在±5°以內，割紋深度不大于0.3 mm，不允許出現缺口、掛渣等缺陷。

4.2 組裝要求

裝配前確認零部件編號、坡口方向和外形尺寸等信息與圖紙及工藝文件一致；核對待裝配的構件本體編號、規格正確，局部的修補及彎扭變形均已調整完畢。T肋和牛腿各項單體分開點固焊，點焊采用藥芯焊絲CO2氣體保護焊工藝。裝配控制要點：H型牛腿腹板最外側螺栓孔中心與筒體外側母線尺寸，鋼牛腿傾斜角度、鋼柱長度尺寸。

4.3 焊接要求

本工程Y型鋼柱T肋和牛腿自身焊縫均為熔透焊縫，對焊接要求較高。T肋對接與角接組合焊縫采用氣保焊打底、埋弧焊填充蓋面工藝，焊接前先將兩組T肋部件組對成H型構件，增加剛性約束，焊接過程中多翻身，減小焊接變形。

其余焊縫全部采用藥芯焊絲CO2氣體保護焊進行焊接，焊接過程中采用小電流、小電壓多層多道焊工藝進行焊接。正面坡口焊接完成1/3后，翻身從背面進行碳弧氣刨然后完成背面焊縫焊接，最后完成正面剩余坡口焊接。為防止焊縫十字交叉造成的應力集中，在焊縫交叉處提前開設R35過焊孔，端頭焊縫包角處理。

因本項目建筑外觀要求較高，外露的全熔透焊縫原則上均采用清根焊。針對確實存在焊接空間不足的情況(當兩塊橫向加勁板之間的距離小于80 mm時)，采取襯墊焊，同時在外側加設一塊6 mm左右的板子進行封堵(角焊縫滿焊一道即可)且四周R角需封堵，形成密閉空間。

5 結語

對復雜Y型鋼柱整體結構進行分析，制定合理的裝焊順序，嚴格控制下料、組焊、焊接要點，有效的控制了構件整體精度和焊接變形，縮短了制作周期，保證了產品加工質量，具有顯著的應用推廣價值。