赵 俊 左 松
(中建二局安装工程有限公司廊坊钢结构分公司， 河北廊坊 065000)
摘 要：大连中心·裕景工程构件截面大，结构复杂，钢板多为厚板和超厚板，焊接变形较难控制，焊接难度大。针对构件加工制作中的具体问题，对复杂构件的加工工艺，包括装配顺序、焊接前后的热处理工艺等予以介绍。
关键词：复杂结构； 厚板焊接； 热处理； 刚性支撑
大连中心·裕景工程是大连市新地标建筑。本工程塔楼ST2分为地下4层，地上62层，钢结构包括：核心筒钢柱、楼层钢柱、组合柱、支撑、转换桁架等。地下部分标高-19.600～-0.100 m，地上部分标高-0.100～278.57 mm，室外地面至屋顶标高为257.550 m，钢结构最高点标高为278.570 m。核心筒部分钢骨柱大部分为H型钢，组合柱为L形大截面钢柱；转换桁架分布于15、30、45层三个楼层，共12榀，桁架上、下弦杆和腹杆采用翼缘外伸箱形截面；组合柱为两根箱形柱和一根H型钢柱焊接而成的组合构件；支撑为翼缘外伸箱形截面，立面桁架、支撑布置布置见图1。建筑功能为小型家庭办公两用型办公、酒店式公寓(SOHO公寓)，建筑高度为279.650 m，钢结构总用钢量约2万t。
a—正立面；b—侧立面。
图1 立面桁架、支撑布置
该工程中除采用普通的H形、箱形截面形式外，还增加了很多特殊截面形式，如L形柱、K形柱，典型构件形式如图2、图3所示。
图2 L形柱
图3 K形柱
3.1 L形钢柱特点
L形钢柱的截面实体如图4所示。它是由两根箱形柱和一根H型钢组成的。主体结构截面为2 300 mm×2 300 mm。1～5号零件板厚均为85 mm，材质为Q345GJCZ25。其加工难点如下：
图4 L形钢柱实体
1)多次装焊，焊缝数量多，隐蔽焊缝多。
2)焊缝不对称，变形难以控制。
3)厚板焊接难度大。特别是两箱形柱组焊L形柱的两条焊缝，板厚为85 mm，坡口只能开单V形坡口，焊接位置为横焊，焊接变形量大，需采用刚性固定，焊接应力难以释放。
4)构件加工工期长，焊缝需要不间断焊接。
5)L形位置不是直角，设计角度为93°，精度较难控制。
3.2 注意事项
3.2.1 厚钢板预热
厚度40 mm以上的板焊接时需要预热，预热方式采用红外线电加热片加热，配合保温石棉，40 mm厚的板预热温度为60 ℃，60 mm厚的板预热温度为80 ℃，以此类推。60 mm以上的板焊接后需要后热，后热与预热方式相同，后热温度为350 ℃，保温时间应依据构件厚度确定：每25 mm板厚不小于0.5 h。
3.2.2 层间温度
焊接时所有焊缝的层间温度要控制在60～250 ℃。焊接过程中，利用红外线测温仪进行层间温度的监控，本工程均为厚板和超厚板焊接，散热快，需要控制最低温度。
3.2.3 焊接顺序
由于L形组合焊缝与中性轴不对称，焊接中必须保证柱身的通长焊缝的焊接方向要一致，较长构件要从中间向两边焊接。板厚为60 mm的板之间的焊缝必须要用分段退焊法焊接，以1 m为单位进行分段，尽量采用多人同时分段焊接。由于栓钉焊接空间限制，装配箱形前先把箱形内侧栓钉焊接上，为了保证肋板、工艺隔板的焊接质量，肋板、工艺隔板两侧 300 mm范围不焊栓钉。
3.2.4 焊接工艺
引、熄弧板按照JGJ 81—2002《建筑钢结构焊接技术规程》严格执行，对于所有接料焊缝、焊接H型钢、箱形的主焊缝必需加同材质同厚度的引、熄弧板；60 mm以上厚板全熔透焊缝坡口角度为25°，间隙为8～10 mm，半熔透焊缝坡口角度为35°，熔深为2/3板厚。能采用埋弧焊的焊缝必须用埋弧焊填充、盖面，焊接过程中，严格按照焊接工艺评定中的焊接参数施焊。厚板多层、多道焊接应一气呵成，必须中断的，应加石棉保温；再焊接时，必须将钢材加热到最低预热温度以上方可施焊。
厚板焊缝返修前，必须加热到比预热温度高20 ℃以上，碳弧气刨清根后将渗碳层打磨干净后马上施焊。
3.2.5 刚性固定
装配成槽形、箱形和组装L形时为了防止焊接变形，在型体内侧要设加固三角板，厚度为25～40 mm，间距为1 000～1 500 mm。两端头必须加焊三角板，以保证端头截面尺寸满足精度要求。
3.3 L形钢柱装焊方案
构件截面如图5所示。
注：1～18为零件号。
图5 L形钢柱截面构件
3.3.1 构件的焊缝要求
1～6、8、13号零件板之间的焊缝、16～18号零件板组焊工字钢的焊缝，以及工字钢和L形柱之间的焊缝均为牛腿上、下500 mm全熔透，两端头100 mm 全熔透，其余部分半熔透。7、12号零件板的焊缝为全长半熔透。 9、10、11、14、15号零件板处的肋板均为半熔透。焊缝在构件两端时四周都要焊接，在构件中间时由于操作空间的限制，只焊接三边。焊接三边时，9号零件板在3号板方向的焊缝不焊，10号零件板在2号零件板方向的焊缝不焊，14号零件板在2号零件板方向的焊缝不焊，11、15号零件板在盖板方向的焊缝不焊。
11、15号零件板为牛腿翼缘板时焊缝为全熔透。中间工字钢上的牛腿焊缝均为全熔透。
3.3.2 装焊箱形构件
将1、6、7号零件板组装成槽形构件，并把9～11号零件板空档中的横向肋板(除了上端封头板)装上，在两端装上加固三角板。先把横向肋板及固定三角板的焊缝焊接完成，再盖2号零件板。然后把箱形两端的加固三角板、肋板焊接完成，再焊4条主焊缝。主焊缝先对称焊接7号零件板一侧的两条焊缝再焊6号零件板一侧的焊缝。焊成箱形后，装配3号零件板，对3号零件板上的两条主焊缝进行对称焊接，如图6所示。
注：图中数字表示零件号。
图6 箱形构件的装焊顺序
3.3.3 装焊工字形构件
注：图中数字表示零件号。
图7 工字形构件的装焊
将4、5、12号零件板装成工字钢，并把14、15号零件板空档中的横向肋板(除了上端封头板)装上，在两端装上加固三角板。先焊接横向肋板及固定三角板的焊缝，再焊接主焊缝，如图7所示。
3.3.4 组焊L形柱
把前两步装焊成的箱形与工字形组装在一起。焊接2号零件板与4、5号零件板之间的焊缝。先把2号零件板与5号零件板之间的焊缝半熔透区域打底、填充7～8道，使其焊接熔深达到25 mm左右；然后焊接2号零件板与4号零件板之间的焊缝，把此焊缝焊接完成；再继续焊接2号零件板与5号零件板之间的焊缝，如图8所示。
a—构件；b—实体。
注：图中数字表示零件号。
图8 L形柱的组焊
组焊L形在特制的胎架上进行，方便焊接的同时，也可控制焊接变形。
3.3.5 装焊成品
焊接完成L形柱后，把上端的封头板装焊上，然后进行铣端。铣端后装中间的工字钢及三个方向的牛腿。牛腿焊接完成后再装8、13号盖板。最后再焊接外侧的栓钉。牛腿上的补强板在牛腿装焊完毕后再装焊。
大连中心·裕景工程钢结构已经全部制作和安装完成。加工过程中，合理的厚板焊接工艺，拼装过程中的装配顺序和严格的尺寸控制，焊接前后的热处理工艺， 有效的刚性固定和焊接方法以及焊工的技能水平均是本工程巨型钢柱得以顺利加工的必要条件。
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( Langfang Steel Plant of China Construction Second Bureau Installation Engineering Co.Ltd, Langfang 065000， China)
ABSTRACT：The members applied in Dalian Eton Center project have the characteristics of large cross-section and complicated structure. The steel plates are mostly thick and extra-thick plates, which are difficult to control deformation and welding. This paper focused on the processing techniques of complex members, such as the assembly sequence and the technique of heating processing before and after welding.
KEY WORDS：complex structure; thick plate welding; heat treatment; rigidity support
DOI:10.13206/j.gjg201603021
收稿日期：2015-12-03
第一作者：赵俊，男，1985年出生，助理工程师。
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