建筑钢结构焊接施工技术

　　推广应用高效、优质、低成本、低排放的先进焊接技术

　　与世界钢结构生产强国相比，我们还有差距。日本在高层、超高层建筑钢结构方面除采用轧制H型钢外，工厂制作焊接H型钢一般都采用高效的埋弧自动焊，且厚板往往采用双丝或多头多丝;日本广泛采用埋弧贴角焊工艺，可同时焊接两条焊缝，而基本淘汰了船形位置焊;隔板则采用管焊条电渣焊或丝极电渣焊;中、薄板则采用CO2气体保护焊(实芯焊丝或药芯焊丝)焊接。笔者在日本参观时，其钢结构生产先进的自动化程度、严格的现场管理给我们留下了深刻的印象。特别是日立造船堺工场介绍的钢结构生产的“4C”控制即:CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助加工)、CAT(计算机辅助检测)、CAE(计算机辅助评价)的科技水平很高，虽然“CAT”目前只能检测钢结构的几何尺寸，焊接质量的计算机辅助检测正在开发之中，但已能够很大程度地提高钢结构的生产效率和产品质量。小巧的CO2药芯焊丝自动焊爬行焊接机的高效焊接给大家留下了很深的印象。

　　欧美发达国家为进一步提高生产效率，开发了一种四元气体的高速焊接，由于这种气体的成本较高，影响了这个新工艺在我国的推广使用。同时，他们也在开发高效、节能、低排放、低污染的搅拌摩擦焊在钢结构焊接方面的应用，而我国在这方面还几乎是空白。日本神户制钢所焊接公司是唯一既生产焊接材料、焊接电源，又生产机器人系统的综合焊接厂家，该公司生产的建筑钢结构焊接机器人由钢结构焊接施工软件、机器人控制柜、机械手、移动装置和变位器等组成，使用者只需在计算机界面输入焊接对象的直径、板厚、长度即可自动实施焊接，焊缝成型美观、质量好，可大幅度提高生产效率。

　　钢结构主要施工方法

　　一、对于钢结构加工制作箱型柱，我们一般使用钢板。对于加工以及钢结构构件的除锈和焊接都在加工车间完成。

　　A.箱型柱制作工艺

　　①钢板拼接。因为各段柱高均在十二米之下，为了确保在下料后钢板的直线度，我们首要做的是把两块钢板拼接在一起。注意，要在钢板的两端开坡口。②划线下料。要依据排料图划线，在划线时，长度方向留余量五十毫米（并沿着划线每隔5米钻Φ8mm孔），宽度方向三毫米。注意，中间的隔板划线不再留余量。使用2台半自动切割机一同沿着划线中心进行切割。注意，每隔5米要留出100毫米不切割，要等到其冷却之后在进行切割。③组装焊接。我们要采用H型钢作为暂时的组装平台，并组装焊接衬板以及在两个腹板上划上组装线。注意，在组装之前，我们要将平台用水准仪找平，同时稳固并垫实H型钢。定位焊。在衬板内侧每隔300mm焊10-20mm焊缝。将一腹板与隔板组对，定位焊。组对两盖板。定位焊。组装腹板，定位焊。把三根相同长度的箱体并排起来，同时两点焊。在设置自动焊接轨道时，我们可以用两边的箱体。焊接:采用2台埋弧自动焊沿着相同的方向去焊接两条焊缝。注意，在焊缝的两边要加上一百毫米的熄弧焊以及引弧板。继一层焊接完成后，要把箱体翻过来，焊另一面的两条焊缝。其方法与上述的相同。等到焊接完成再把箱体翻身去焊接另一面的两条焊缝去。焊接完成后，我们就要把引熄弧板在离母材五毫米处切断，同时要使用砂轮机将其修磨平整，然后对其切割面做检查。注意，不能使用锤子将其击落。焊缝无损检测，使用超声波探伤。探伤长度为每条焊缝的20%，按JB11345的规定不低于Ⅱ级。

　　B.梁及连接板加工及组焊

　　①下料。我们在下料时，型钢要使用型钢切割机。钢板要使用半自动切割机。②钻孔。在构件上，我们首先要使用划针与钢尺划出孔的中心与直径，在孔的四周，大约九十度的位置，打4个冲孔，然后进行检查。③高强度螺栓摩擦面处理。喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度:喷砂压力约6Kg/c㎡，石英砂的粒度1.5～4mm，加工后的钢材表面呈现灰白色；我们在打磨钢板的表面时应使用电动砂轮机。在这里要注意，打磨的范围要在螺栓直径的四倍以上，打磨的过程当中不要在钢板的表面磨出清晰的凹坑，同时，打磨的方向要垂直于受力的方向。

　　二、外墙板安装

　　我们使用的外墙板是厚为一百七十五毫米的 ALC板。这种板全部是在工厂生产，然后运输到施工现场吊装的，使用的吊装设备是塔吊。TU平板4600多块，TU艺术板5180块。施工过程要依据厂商提供的施工图纸，楼面的通长角钢用墙板内侧膨胀螺栓固定并与ALC板上的专用联结杆连接。采用嵌缝砂浆和密封胶对缝隙进行密封。

　　三、混凝土施工

　　在本工程中，混凝土部分主要有两个部分:①现浇混凝土楼面。②核心筒筒壁。混凝土主要通过砼泵竖向运输。依据工程的结构特点，楼面模板支撑方案使用H型梁下翼缘支撑小规格H型钢，并在其上放置竹胶板和钢筋。箱型柱内浇混凝土所使用的方法是借助泵的压力把混凝土从下往上压入箱型柱，即顶升法。在未混凝土顶升时，对顶升入口处的管壁，要与设计方做出具体的验算，来保证顶升压力保持在规定的强度之内，另外，要在柱下部侧壁安装特种压力表，以便我们不论何时都能监测柱内混凝土的压强变化。同时，为了确保混凝土的坍落度在二百毫米以上，我们要严格要求混凝土的配合比。

　　四、内墙板安装

　　在安装内墙板时，我们使用的都是南京产C型厚度是125的ALC板。这种板都是在工厂加工生产，再运输到现场进行安装。由于其操作简单，因此不会受到天气等的约束及影响。卫生间等部位的墙板我们使用的是特别的PVC密封胶。安装内墙大体上和安装外墙是相同的。

　　五、钢结构安装

　　A.箱型柱安装

　　在实际的施工过程中，箱型柱的完成要依照五步:①材料采购②加工③运输④吊装⑤连接。所以，在刷防锈油漆前，我们应把钢结构表面的铁锈、油污等清除掉。注意，机械除锈达到Sa2，手工除锈达到St2.在此工程四层以下裙楼立柱是四十八根，主楼立柱是三十七根。截面的形状应该是箱形。剪力墙框架立柱为150*150H型钢。立柱单根（其最大设计重量为三点五吨，最小设计重量为一点八八吨）最长是十二点五米，最短的是四点五米。吊装顺序的基本思路是从中心向四周拓展，进而确保框架在安装时的对称以及牢固。立柱安装吊装采用QTZ-80型塔式起重机，利用柱顶临时设计连接耳板为吊装吊点进行吊装。立柱连接采用临时连接板和临时螺栓进行连接，形成稳定的单元框架后调整焊接及UT检测。

　　B.钢梁安装

　　对于安装钢梁，我们可以将其分为主梁（其材质是Q345B轧制H型钢）安装，次梁安装以及外挑梁安装。同时要注意，在立柱形成单元后，主梁要使用捆绑串吊施工，依据此工程的设计要求吊装的数量应在两到四根。因为空间与接点的现实情况，次梁与剪力墙框架梁通常使用单根吊装。

　　C.高强螺栓安装

　　在当前的建筑钢结构连接方法中，高强螺栓可以说是最先进的。高强螺栓的特征有以下三点:①可以拆换。②方便施工。③传力平均。在此工程的设计方案中，高强螺栓使用的是摩擦型连接。紧固的方法是我们使用专用的棘轮扳手与扭矩扳手在经过初拧与终拧之后完成。

　　D.栓钉焊接

　　在高层钢结构施工环节中，栓钉焊接是不可或缺的。我们通常看到两种方式栓钉焊接:①直接的焊接在钢梁上。②在穿过压型钢板后焊接在钢梁上。此工程使用的方式是第一种。