陶瓷襯墊在高架車站鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應用

摘 要：高架車站鋼結(jié)構(gòu)的焊接往往涉及到對接焊縫和角焊縫，尤其是剖口焊接時，傳統(tǒng)的焊接襯板采用鋼材襯板，造成的影響是，襯板拆除時鋼結(jié)構(gòu)的表面會受到物理性的損害，在進行焊縫檢測時，焊縫的焊接質(zhì)量沒有辦法保證。本文針對門式鋼架結(jié)構(gòu)，對采用陶瓷襯板和傳統(tǒng)襯板的焊件進行對比，得出陶瓷襯板材料的優(yōu)勢，對以后軌道交通行業(yè)高架車站工程提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞： 門式鋼架；陶瓷襯板；焊縫質(zhì)量；軌道交通

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)焊接中焊縫的常見缺陷受焊接工藝、環(huán)境條件、人為的焊接技術(shù)水準、等方面的因素，將焊縫的缺陷分為氣孔、焊縫不飽滿、裂紋等問題。其中。氣孔的造成原因是由于焊材本身沒有保護好，焊材具有一定的吸水性，在潮濕的環(huán)境下，焊材受潮，如果不經(jīng)常及時的烘干，往往就會造成氣孔問題。焊縫不飽滿的問題是由于焊縫的加工的剖口和間隙不合理，或者焊縫在焊接完以后，清根沒有處理徹底造成的。焊縫的裂紋往往是周圍的溫度造成在焊接的工程中焊縫受到一定的影響。[1]

2 鋼結(jié)構(gòu)的焊縫問題以及質(zhì)量等級

焊縫的質(zhì)量問題關(guān)乎鋼構(gòu)件的受力性能以及構(gòu)件之間連接。高架車站的受力按照平面受力體系考慮，縱向通過系桿連接，整體的受力性能包括構(gòu)件單獨的承載能力和變形能力，還包括構(gòu)件之間的連接性能。在以往的鋼結(jié)構(gòu)災害中，構(gòu)件的之間的節(jié)點連接是經(jīng)常出現(xiàn)問題的地方，因此保證節(jié)點的性能至關(guān)重要。焊縫質(zhì)量決定了焊接節(jié)點的性能情況。常見的焊縫質(zhì)量有：焊接時有氣泡、焊縫不能焊接熔合、焊接時未焊透等。高架車站鋼結(jié)構(gòu)建筑中常見有門式鋼結(jié)構(gòu)為主，焊接工程量比較大，采用傳統(tǒng)陶瓷襯板會造成的焊縫質(zhì)量問題常以焊接焊縫未熔合、裂縫為主，傳統(tǒng)的襯板在焊接完成后，通過機械式去處襯板對結(jié)構(gòu)本身的傷害比較大，裂縫的出現(xiàn)是最常見的情況。

不同的焊縫等級對應的焊縫檢測等級不一樣，鋼柱底部和梁柱焊接的地方對于整個鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能起到關(guān)鍵作用，這些的地方的焊接質(zhì)量等級一般采用一級，相應的焊縫檢測全部采用的超聲波探傷檢測，這種檢測費用較高，質(zhì)量要求也高[2]。

3傳統(tǒng)襯墊的應用情況

傳統(tǒng)襯板材料分為以下幾種，低碳鋼板、不銹鋼板、耐磨鋼板、高分子材料等，常用的主要還是鋼板材料襯板。不銹鋼鋼板材料的特點有以下幾種，硬度比較高，耐腐蝕性比較強，但是價格比較高，因此在使用的場合受到限制。

低碳鋼具有極高的韌性，但是硬度和耐磨性能不好。因此不能直接作為襯板材料和板件的直接接觸。但是價格比較便宜，有一定的可焊性。可以在一定的場所中對其焊接，例如料場中的筒倉等，但是在使用過程中，需要對其采取防腐蝕處理措施。[3]

由于門式鋼架中涉及的剖口焊縫和角焊縫比較多，如圖1、圖2所示。

鋼襯板在高架車站的門式剛架結(jié)構(gòu)中，往往會焊接后長期留在原處，給結(jié)構(gòu)本身的受力性能產(chǎn)生影響，特別是在上述梁柱鋼節(jié)點的焊接過程中，梁翼緣部分會對鋼結(jié)構(gòu)柱有一個拉應力，這部分就有焊縫承擔，這樣往往會產(chǎn)生脆性破壞，對結(jié)構(gòu)不利，尤其在風荷載和地震荷載作用下，這種破壞產(chǎn)生的影響會很大。如果把這種鋼襯板在焊接完成后直接根除，會使板件的完整性產(chǎn)生損害，質(zhì)量無法保證，并且施工的費用很高。

在高架車站中如果讓其角焊縫把鋼襯板永久性焊接在結(jié)構(gòu)中，那么就存在仰焊的情況，施工難度大，也不方便。

4陶瓷襯墊的應用情況

4.1陶瓷襯板在剖口焊時工作效益

在工藝方面，陶瓷襯板只需要貼合在缺口下，用完可以直接撕掉，對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響，并且不需要特殊。

這種情況下比傳統(tǒng)的鋼襯板用時短，處理前后的工藝簡單。陶瓷襯墊的尺寸分為圓柱型和凹槽型，并且每一種情況都有相應的尺寸，襯墊塊是通過鋁箔膠帶連接，每條的尺寸為0.6m，可以根據(jù)情況進行裁剪，相比傳統(tǒng)的鋼襯板需要把鋼襯板固定在母材上，等到焊接完成后，需要將鋼襯板清除，過程中對母材的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不利影響，尤其是殘余應力的影響，高架車站結(jié)構(gòu)本身采用的板件是鋼結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)件，相對型鋼來說，焊接鋼結(jié)構(gòu)比型鋼的殘余應力更大，如果采用鋼襯板的話，這種效應對結(jié)構(gòu)會更不利，因此鋼襯板在工藝上也有一定的優(yōu)勢。

4.2成本對比

按照市場的情況，鋼襯板的價格大概是陶瓷襯板的1.2倍，因此鋼襯板的價格相對陶瓷襯板的價格高，陶瓷襯板的經(jīng)濟型材料。而且陶瓷材料的材質(zhì)比較輕，耐高溫的性質(zhì)，對母材的影響也是最小的，可以很好的代替鋼墊板。

4.3陶瓷襯板需要注意事項

陶瓷襯板的規(guī)格是一節(jié)一節(jié)的，每節(jié)的尺寸寬度和槽寬也不同，一般寬度有27mm、55mm槽寬有10mm和12mm等，因此在選用陶瓷襯板的時候，需要根據(jù)焊縫寬度的大小選用，如果選取不合適可能就會因貼合不緊，導致焊縫質(zhì)量出現(xiàn)問題。

陶瓷襯板高架車站鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點使用時，在使用襯墊的部位需要先進行濕擦拭，再進行干擦拭，保證鋁箔膠帶粘合緊密，這樣能保證剖口部位的焊接質(zhì)量，缺口效應也會大大減小。

5 結(jié)語

本文以高架車站鋼結(jié)構(gòu)為依托，介紹了兩種不同襯板的應用情況，對于陶瓷襯板的優(yōu)勢比較突出，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）陶瓷襯板由陶瓷墊和鋁箔膠帶兩部分組合而成，規(guī)格多樣，易加工，可以根據(jù)不同的焊縫寬度和高度選取不同的陶瓷襯板的尺寸。

（2）陶瓷襯板的材料環(huán)保，而且價格比同樣的其余襯板的材料價格低，成本低廉，應用前景比較廣。

（3）施工工藝簡單，不需要復雜的前處理和后處理，最關(guān)鍵的是在后處理時直接撕掉即可，對母材不存在損害性。

（4）對于高架車站鋼結(jié)構(gòu)建筑的剖口焊接時，可以大大的降低缺口效應，可以保證焊縫質(zhì)量。

參考文獻

[1]曾國楓. 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫常見缺陷及磁粉檢測方法的應用[J].四川水泥，2022，11：175-177

[2]鋼結(jié)構(gòu)通用規(guī)范：GB 55006-2021[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021

[3]劉金偉.耐磨襯板材料應用研究[J]. 設備管理與維修，2023，03：175-177

Application of Ceramic Liner in Steel Structure Building of Elevated Station

PENG Wei

（China Railway Shanghai Design Institute Group Co.， Ltd， Jing an， Shang Hai 200700）

Abstract：" The welding of steel structures in elevated stations often involves butt welds and fillet welds， especially when section welding， the traditional welding liner adopts steel liner， the impact is that the surface of the steel structure will be physically damaged when the liner is removed， and the welding quality of the weld cannot be guaranteed when the weld is detected. In this paper， for the portal steel frame structure， the weldments using ceramic liner and traditional liner are compared， and the advantages of ceramic liner materials are obtained， which provides certain reference value for the elevated station project in the rail transit industry in the future.

Keywords： Portal steel frame; Ceramic liner; Weld quality ; Rail transit