5-钢结构工程施工方案-焊接方案-高强螺栓-压型钢板-涂装施工1 焊接施工1.1 焊接概况本工程焊接主要分布在外框钢柱、核心筒钢板剪力墙和劲性柱及带状桁架以及柱与钢梁的焊接，焊接构件主要有圆管、H型钢、箱形、钢板墙等，其中柱的最大壁厚度达80㎜，梁的最大翼缘厚度达50㎜，焊缝主要形式有横焊、立焊、仰焊，焊缝形式具体如下：焊接特点1.2 焊接准备1.2.1.1 焊接方法的选择根据本工程钢板的厚度、坡口形式和材质结合我们的施工经验和焊接技术水平，选用以下的焊接方法，其中：CO2气体保护焊—GMAW；手工电弧焊—SMAW 1.2.1.2 焊接设备的选择针对本钢结构工程的特点，工程施工时计划投入CPXS-600型二氧化碳焊机78台，同时准备部分手工焊机进行辅助焊接，在组合楼板体系栓钉施工过程中计划投入JSS-2500型熔焊栓钉机2台。

主要焊接设备及辅助设备实物图如下所示：1.2.1.3 焊接材料的选择本工程主要钢构件材质为Q345B、Q390GJC-Z25，焊接材料选择应符合下列要求：焊缝金属与母材金属强度相适应；当不同强度的钢材焊接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料；由焊接材料及焊接工序所形成的焊缝，其机械性能不低于原构件的等级；焊接用的电焊条的质量标准应符合国家规范（GB/T5117）或（GB/T5118）的规定，自动焊接或半自动焊接选用焊丝或焊剂的质量标准应符合（GB/T5293、GB/T12470、GB/T8110）等相应规范和标准的规定。

根据以上要求选用的焊接材料如下表：1.2.1.4 焊接人员的配备1.3 焊接工艺1.3.1 坡口形式及焊接分层由于工程中板厚有多种，我们选择了最厚板80mm的做坡口分析，坡口形式为单边V型坡口，坡口采用氧乙炔火焰半自动精密切割选用4号切割嘴，坡口形式及焊接层数如下：1.3.2 焊接参数确定1.3.2.1 工厂焊接参数埋弧自动焊焊接过程稳定与否主要取决于规范参数的匹配状况，MZ--1000埋弧自动焊焊接规范如下表所示：1.3.2.2 现场焊接参数手工电弧焊参数参考表CO2气体保护焊（平焊）参数参考表CO2气体保护焊（横、立焊）参数参考表1.3.2.3 焊接过程主要分项控制（1）焊前预热焊接前对被焊构件采用履带式加热器进行预热，预热温度约为150℃，测温点在加热侧的背面距焊缝80mm处，层间温度的控制范围为100～150℃：预热速度为2℃/min，大约75min后达到150℃。

（2）构件焊接1)在焊道两侧加与母材同材质、同坡口的引、熄弧板；2)当环境温度低于焊接要求温度时，被焊构件预热温度达到150℃时，将电热片撤去，采用CO2气体保护焊焊接。

3应尽量避免焊接变形为原则，采用对称施焊，随时用钢尺检验，随时调整，首先焊接1层打底，当焊接第2、第3层时逐步提高焊接电流、电压，降低焊接速度。

4)由于上层焊道宽，每层需焊接2～3遍：当焊接完一遍后应将熔渣清理干净，并注意观察焊缝的熔合情况。

5)当焊缝有局部缺陷时，用碳弧气刨清除，然后用角向磨光机打磨干净后再焊接。

6)整个焊接过程共计15层焊缝，应一气呵成，焊接过程中采用红外线测温仪测定层间温度，保证其不低于预热温度：采用后热方法可有效防止延迟裂纹的产生。

（3）后热温度的确定碳当量计算：?ceq??C?0.203Mn?0.0792Si?1.595P?1.692S?0.40TP?455.5[ceq]?111.4?98.80C当焊接完毕后立即进行后热，后热温度为100℃，保温4min。

（4）焊接变形计算如下图所示，构件AB 在弯矩M0作用下，挠曲变形的力学公式为?A??B?M0l6EI对于厚板的多层焊每一层焊缝引起的变形也可理解为焊接残余应力在构件内部形成弯矩变形，导致构件发生角变形。

每层焊缝形成弯矩的过程如图所示，可以假设在焊接塑性变形区的两端作用假想力P，则l?k1?Bi?s式中:L为接头塑性区宽度，即假想力P作用点间距，与材料的屈服强度有关；ΔBi为假想当前焊道所在截面可以自由收缩时的横向收缩量；εs为材料屈服应变；k1为刚度影响系数，与焊接层数以及每道焊缝是否填满当前焊层有关。

当在热输入相同的情况下，塑性变形区宽度与工件刚度有关。

当工件刚度增加时，焊接时焊缝以及热影响区热膨胀受到的拘束增大，热塑性变形量增大，塑性变形区的宽度也随之按一定关系增大。

而工件刚度与工件厚度成正比，工件厚度与焊接层数直接相关。

所以对刚度影响系数K1总结如下。

当前焊道填满当前层时:当h≥2时；由以上计算可知：是根据最基本的材料力学公式推导而出，理论依据充分，容易理解。

公式形式简单明了，根据热输入就可以计算出每道焊缝所引起的角变形量。

这样有助于焊接时预测变形量的大小，现场可通过调节电流电压和焊速加以控制变形量的大小，使厚板的变形控制有理可顺。

1.3.3 焊接工艺流程焊接条件准备工作焊接工艺流程：1.3.4 焊接工具房的布置根据本工程结构特点、在焊接作业面布置焊接工具房，用于提供电力、堆放焊接设备、焊接材料等。

焊接工具房为自制集装箱式，尺寸为6.05m×2.45m×2.45m，随作业面的迁移用塔吊转移。

拟在楼层钢梁上布置4个焊接工具房，用于外筒钢柱及楼层钢梁等的焊接作业；1.4 焊接顺序本工程现场焊接主要采用手工电弧焊、CO2气体保护半自动焊两种方法。

焊接施工按照先下层后上层、由中间向四周、先区域后整体的顺序，便于逐区调整校正，最终合拢，保证在焊接过程中因温度变化引起局部应变，减少安装过程中的累积误差。

焊接时采取整体焊接，确保外框与核心筒进度协调一致及各工序顺利搭接，同时钢梁采用对称焊接的方式进行。

1、各层平面顺序：根据本工程结构特点，焊接时采取整体同时焊接与单根柱对称焊接相结合的方式进行。

2、钢梁，钢柱焊接顺序（1）焊接原则（2）钢柱焊接顺序单根钢柱的焊接采用两个焊工同时对称进行焊接。

整体钢柱的焊接顺序为：先核心筒钢柱焊接，后外框筒钢柱焊接。

核心筒部分按照按照先中部后向四周扩展的焊接顺序进行先核心筒柱焊接然后向两侧进行扩展。

外框架柱按照间断跳焊的方法进行。

（3）钢梁焊接顺序总体按照先中间后四周，先一端后另一端的方式进行，具体也要根据钢柱的垂直度进一步确定钢柱四周的钢梁先焊接哪一侧钢梁，使钢梁焊接对钢柱的垂直度进行一。

1.4.1 典型钢构件焊接顺序1.4.1.1 工字柱的焊接顺序第一种情况：板厚t≤35mm时——腹板是单坡口→先焊翼缘板由两名焊工，同步对称焊接工字柱的翼缘板，全部焊接完成。

留一名焊工，不同步对称焊接工字柱的腹板，焊接完毕后割除引弧板，最后打磨、探伤。

第二种情况，板厚T＞35mm时——腹板是双坡口→先焊腹板由两名焊工，对称焊接工字柱的两侧腹板，直至焊完。

再由两名焊工，同步对称焊接工字柱的翼缘板，焊接完成，焊接完毕后割除引弧板，最后打磨、探伤。

1.4.1.2 箱体钢柱焊接顺序由两名焊工，对称焊接箱体柱的两侧腹板，直至焊完。

再由两名焊工，同步对称焊接箱体柱的另一侧腹板，焊接完成，焊接完毕后割除引弧板，最后打磨、探伤。

1.4.1.3 圆管柱焊接外框架中最大圆钢柱是3000mmx60mm，钢柱现场对接焊缝采用二氧化碳气体保护焊，根据钢管柱直径大小，钢管柱焊接时采取3个人或2个人分段对称焊的方式进行，对称焊钢柱高空焊接工艺如下表：1.4.2 复杂组合钢柱焊接在角柱和斜柱相交的部分的复杂节点，最大焊接板厚为80mm，现场焊缝采用二氧化碳气体保护焊，根据节点大小，焊接时采取2至3人分段焊的方式进行，节点高空焊接工艺如下表所示：复杂组合柱焊缝焊接顺序（一）复杂组合柱焊缝焊接顺序（二）1.4.3 钢板剪力墙的焊接1.4.3.1 钢板剪力墙单面焊焊接工艺钢板剪力墙钢板拼接焊缝采用单面焊，横焊缝、立焊缝均为V型坡口。

钢板剪力墙坡口形式1.4.3.2 钢板剪力墙焊接温度的控制焊前预热及层间温度的保持宜采用电加热器、火焰加热器等加热，并采用专用的测温仪器测量，预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处厚度的1.5倍以上，且不小于100mm，预热温度宜在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm，当用火焰加热器预热时正面测温应在加热停止后进行。

焊接温度的控制分为焊前加热、焊接层间温度控制和焊后加热保温三个步骤。

（1）焊前预热：板件焊接前使用电加热设备将焊接坡口两侧120mm范围内进行加热，加热温度根据不同的板厚不同；（2）层间温控：多层焊时应连续施焊，每一道焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物。

连续施焊过程中应控制焊接区母材温度，使层间温度的控制在100oC～150oC之间。

遇有中断施焊的情况，应采取后热、保温措施，再次焊接时重新预热温度高于初始预热温度；（3）后热处理：焊接完成后使用电加热设备将焊缝两侧200mm 范围内加热至200oC～250oC，保持温度60min～90min。

1.4.3.3 钢板剪力墙的焊接顺序钢板剪力墙整体焊接顺序为中心向四周扩散焊接，每个单元的焊接顺序为先焊接立焊缝再焊接横焊缝。

剪力墙焊接时大部分是长焊缝，在焊接时如果采用连续的直通焊（从焊缝的始端一直焊到焊缝的终端），势必会造成较大的焊接残余变形，这样的焊接变形既有焊接方向的因素原因，也有焊缝在局部长时间受热的原因。

因此在焊接长焊缝时，合理地改变焊接方向，并采取分段焊接方法，可使结构整体受热趋于均匀，局部的变形得以减小，或相互抵消，以减小构件的总体变形，常用的方法有分段退焊法等。

根据以上焊接原则：钢板剪力墙立焊缝及横焊缝每1.5m布置一名焊工进行分段施焊。

另外为减少焊接变形，原则上单块剪力墙相邻两个接头不要同时开焊，待一端完成焊接后，再进行另一端的焊接。

具体焊接顺序见下图：A-B:超长钢板墙连接单元C: 独立柱加翼墙连接单元D: 钢板墙独立单元注：重复钢板墙连接形式不做叙述。

1.4.3.4 分段焊接接头处理采用分段焊法，由于焊缝接头增多，要保证焊缝接头的焊接质量。

分段焊的接头处的每道焊缝应错开至少50mm的间隙，避免接头全部留在一个断面。

1.4.3.5 钢板剪力墙的操作平台钢板剪力墙两侧搭设钢管脚手架。

脚手架为三排架，立杆的跨距与间距为1200mm，步距为1800mm。

操作架距离钢板剪力墙最大间距1300mm。

钢板剪力墙的焊接操作架架设在钢板与钢管脚手架之间，使用脚手管和扣件与两侧操作进行连接。

外伸脚手管端部与钢板上的栓钉焊接连接。

平台底铺设脚手板，上下层间使用石棉布铺设严实，防止上层人员操作过程中飞溅对下下层人员产生影响，如下图所示。

1.4.3.6 钢板剪力墙焊接变形的控制由于钢板剪力墙中的钢板横焊的焊缝较长，根据类拟工程的施工经验焊接时容易产生变形，变形的主要原因是由于局部加热不均匀所引起的。