杭州国际会议中心焊接专项方案(编辑修改稿)

杭州国际会议中心焊接专项方案(编辑修改稿)内容摘要：

（ 1）焊接工作量大，工期短，存在雨季施工； （ 2）节点形式复杂，焊接质量要求高，钢柱对接，钢框架梁拼接，钢柱、梁对接的焊缝质量等级均为一级焊缝； （ 3）厚板焊接多，集中在柱与柱对接位置上，钢板最厚为 60mm； （ 4）仰焊部位多，主要集中在箱形梁 （牛腿） 对接位置，弧形柱对接位置， 弧型柱与挑梁 （α 700） 焊接位置； （ 5）铸钢件与 Q345GJC 异种钢焊接质量控制困难，精度要求高，该节点处安装精度将影响到主楼整体结构的精度； （ 6） 焊接变形控制尤为重要，影响结构整体安装质量； （ 7）高空焊接多。 焊接施工难点 （ 1） 钢结构焊接变形及残余应力的控制难度大。 （ 2）铸钢件焊接质量控制。 （ 3） 焊接量大、工期紧。 焊接方法 综合考虑焊接效率和操作难度，大体上横焊、平焊、立焊采用 CO2气体保护焊（ GMAW）填充， 手工电弧焊（ SMAW） 盖面； 仰焊采用手工电弧焊（ SMAW） ； 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 8 5. 焊接技术要求 焊缝质量性能要求 焊缝类型 焊接要求 焊缝等级 检测方法 擦伤比例（ %） 箱型、 H型 钢柱对接焊缝 全熔透 一 UT/RT 100% 钢框架梁 （牛腿） 拼接焊缝 全熔透 一 UT/RT 100% 桁架圆管 对接焊缝 全熔透 一 UT/RT 100% 一般构造焊缝 角焊缝 三 外观检查 20% 一级焊缝的合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分类》（ GB11345） B级检验的 II级及 Ⅱ 级以上；二级焊缝的合格等级应为现行国家标准 钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分类》（ GB11345） B级检验的 III级及 III级以上。 全熔透焊缝的端部应设置引弧板、引出板或钢衬管，引弧板的材质应与焊件相同。 手工焊引弧板厚度 5mm， 焊缝引出长度大于或等于 25mm。 自动焊接引弧板宽度 50mm，焊缝引出长度大于或等于 50mm。 焊接完毕后，必须切除被焊工件上的引弧板，并沿受力方向修磨平整，严禁用锤击落。 焊缝应具有良好的外观质量，角焊缝应符合二级焊缝的外观要求。 对于观众视线直接可见的焊缝，当视距不超过 10m时，应作磨平处理；当视距超过 10m时，应作磨光处理，焊缝余高不大于 3mm。 6. 本工程焊接变形及应变控制整体思想 焊接工程的整体思想 杭州国际会议中心现场焊接必须遵循以下总体原则：统一对称、分区进行；自内而外、隔层焊接；单杆双焊 、双杆单焊；先栓后焊；分层合拢。 （ 1）统一对称、分区进行 主楼以平面圆为基准，分为 8个焊接施工区，每个焊接施工区域布置一个焊接施工班组，保证每个班组的焊机数量与焊工人数相同， 焊接电流、电压及 焊接速度尽量一致，以圆心为对称点进行焊接。 （ 2）自内而外、隔层焊接 先将钢柱、钢梁以及斜撑安装至第三节，确定各层螺栓连接已达到要求（即高强螺栓初拧 30%，安装螺栓紧固） ，并进行精度确认后方可进行焊接工作。 首层钢结构的焊接，先进行内环柱对接焊缝的焊接，进行内部环向梁的焊接，进行杭州国际会议中心项目焊接专项方案 9 外环柱对接焊缝的焊 接，再进行外部环向梁 的焊接，之后进行径向梁的焊接，最后进行框梁 、 隅 撑、楼面连梁的焊接。 首层焊接结束后，进行第四层钢结构的安装，安装固定后进行第二层和第三层钢结构的焊接，焊接顺序同首层钢结构的焊接顺序，以此类推，结构吊装就位比焊接提前不少于一层，直至屋盖安装结束。 （ 3）单杆双焊、双杆单焊 针对环向梁、径向梁采用此焊接原则，见下示意图，单杆双焊即两根梁与柱间的焊缝，采用两人对称焊，要求保证焊接速度一致，焊接电流、电压参数 一致。 双杆单焊即横梁与立柱焊接，先焊接一端，待焊缝温度冷却至常温方可进行另一端的焊接。 （ 4）先栓后焊 先对高强螺栓初拧 30%，之后进行焊接，焊接结束，待焊缝冷却之后，再对高强螺栓进行终拧。 （ 5）分层合拢 主楼焊接时，每层设置焊接合拢，相邻层合拢位置依次错开 45176。 ，控制顶层合拢温度。 合拢温度就是钢结构在合拢过程中的初始平均温度，区别于大气温度，是结构使用中温度的基准点。 也称安装校准温度 ,其确定原则如下： 1）确定结构合拢温度时，首先考虑当地的气象条件，应使合拢温度接近平均气温，也就是可进行施工的天数中所占比例最大的气温。 2）确定合拢温度应充分考虑施工 中的不确定因素，预留一定温度的允许偏差。 单杆双焊示意图 双杆单焊示意图 同时焊接 后 焊 先 焊 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 10 3）合拢温度应尽量设置在结构可能达到的最低温度之间，使合拢结构受温度影响降到最低。 主楼钢结构焊接结构的指导思想 （ 1）焊接位置及技术的确定 主结构全部采用全位置焊接 ，其重点 控制 是仰焊，初步决定仰焊 采用 SMAW。 （ 2） 焊接顺序 根据主结构“统一对称、分区进行；自内而外、隔层焊接；分层合拢” 的思想，焊接程序应当是：第一步： 以柱为 点 ，自内而外，分区进行，对称焊接； 第二步： 以梁为主，自内而外，先环后径，分区对称，逐步合拢。 注意：隔层焊接。 焊接施工顺序对焊接变 形及焊后残余应力有很大的影响， 直接影响到焊接质量。 应详细制定结构整体以及典型部分焊接顺序，以做到焊接时 尽量减小结构焊后变形和焊后残余应力。 主楼焊接立面、平面总体顺序见下图示意： 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 11 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 12 说明： 焊接作业分8个 区同时进行， 构件对称焊接，即依次类推， 先焊内环构件，再焊外围构件 焊接平面分区图 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 13 主楼焊接需遵从以下原则： 1）分区对称焊接 同一层焊接作业时遵循对称施焊的原则，将施工平面划分为８个焊接区域，每个区域内配备相同数量的焊工、焊机，施焊时要保证焊接电流电压，焊接速度的一致。 一个区域里依照由内到外的焊接顺序，保证相对圆心对称的位置 同时进行焊接； 如上图所示将主楼分为 A、 B、 C、 D、 A′ 、 B′ 、 C′ 、 D′ 8个区，对 C、 C′以圆心对称的两个区进行分析，按照从内向外焊接的原则，焊接顺序如下： C7（ C′7 ）、 C8（ C′8 ）、 C9（ C′9 ）、 C10（ C′10 ）、 C11（ C′11 ）、 C12（ C′12 ）先进行焊接每一是工区的 7~8柱在焊接时不分先后，但必须保证以圆心为对称的柱柱对接焊缝同时焊接，在 C、 C′ 区间内 C7 对应的 C′ 7„„ C12 对应 C′ 12，在内柱焊接结束之后，进行外柱的焊接，同样保证 C C′ 1 同时焊接， C C′ 2同时焊接，直至 C C′6 焊接结束。 在柱对接焊缝焊接结束后进行环向梁的焊接，之后进行径向梁的焊接，焊接过程中需要保证同时，同步，同位置，同焊接参数。 2）隔层焊接 主楼第一层构件焊接必须待第三层构件全部吊装就位，全部螺栓初拧 30%完成后再开始焊接，这是为了通过结构自重来约束焊接变形，控制安装精度。 依次往上保证吊装作业比焊接提前不少于一层。 如上图所示，先进行第一、二、三层钢结构的安装，带钢结构就位后，将安装用螺栓拧紧，连接用高强螺栓初拧 30%，并经验收，该三层钢结构的安装精度达到要求，方可进行第一层钢结构的焊接，包括 第一节柱与第二节柱的对接焊缝、第一层钢结构中的横梁与斜撑； 在第一层刚结构焊接结束之后，方可进行第四层的钢结构安装，安装后进行第二层钢结构的焊接，以此类推，直至第十九层钢结构焊接结束。 3）局部焊接顺序 箱 柱对接焊缝焊接工艺 主楼内外环三层以上钢柱都为弧形柱，钢柱倾角各不相同，对接焊接时将高杭州国际会议中心项目焊接专项方案 14 空操作平台安装在柱对接位置以下约 处，配备两名焊工。 施焊前，焊工应检查焊接部位的组装质量，如不符合要求，应修磨补焊合格后方能施焊。 坡口表面不允许带有污泥杂质、油污、氧化皮等影响焊接的物体。 焊接时， 2人对称 施焊，先完成 40％ A、 B 的焊接 ,接着完成 C、 D40％厚度的焊接，再依次完成 A、 B； C、 D剩余的焊接。 每层起弧点要相距 30～ 50ｍｍ，每焊一层要认真清渣，焊到柱转角处要放慢焊条运行速度，使柱角成方角。 第一层的起弧点要距端部 50mm 左右。 箱型柱对接焊接顺序 (a)焊道起点的错位；（ b）焊接顺序 型钢柱对接焊接工艺 H型钢柱位于电梯井，两根柱子通过一段 H型钢连接成一组合构造柱，两根柱子同时进行焊接，采用对称施焊，两名焊工先同时从翼缘板中间往两边焊接，后焊腹板。 焊接顺序示意图如下： H型钢柱焊接顺 序示意图 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 15 c、 圆管柱对接焊接工艺 主楼 圆管柱截面为 Q345B 材质。 其对接要求两名焊工（ A、 B） 沿圆周分区同时、对称施焊，每一层焊接的起弧点相距 30～ 50ｍｍ，避免缺陷集中在一处。 当管径大于 1000ｍｍ时可采取分段退焊的方法。 焊接顺序示意图如下： 型钢梁对接焊缝焊接工艺 梁柱，梁梁连接多采用栓焊混合的形式，在完成高强螺栓初拧后进行焊接，焊接时先焊下翼缘，后焊上翼缘，最后焊腹板。 在焊接梁的下翼板时，从中间由两人同时对称往外焊接，在腹板两侧坡口内轮换分层填充至填满坡口，再焊接上翼缘的全焊透焊缝，方式同下 翼缘，如下图所示。 各道焊缝的起弧点要适当错开，以避免夹渣、未熔合等缺陷集中在一处。 H型钢梁焊接顺序示意 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 16 型 、菱型 钢梁对接焊缝焊接工艺 主楼箱型梁主要分布在内外环梁及少数径向梁上，其腹板采用栓焊混合连接。 焊接时首先由两名焊工在梁外侧同时用立向上焊接位置对称焊接箱型梁的两腹板，然后由一名焊工逐条完成 下 翼缘 对接 焊缝， 再由一名焊工完成上 翼缘 对接焊缝 ， 最后由两名焊工同时焊接预留未焊的腹板与翼缘之间的纵向俯角和仰角焊缝。 焊接顺序见下图示意： 焊接合拢 合拢温度确定的基本原则 合拢温度就是钢结构在合拢过程中的初始平均温度，区别于大气温度，是结构使用中温度的基准点。 也称安装校准温度 ,其确定原则如下： （ 1）确定结构合拢温度时，首先考虑当地的气象条件，应使合拢温度接近平均气温，也就是可进行施工的天数所占的比例最大气温。 （ 2）确定合拢温度应充分考虑施工中的不确定因素，预留一定温度的允许偏差，作调整用。 （ 3）合拢温度应尽量设置在结构可能达到最低温度之 间，使结构受温度影响最合理，从而达到最小构件截面减少用钢量的目的。 杭州国际会议中心钢结构合拢温度的计算分析 3 1 2 4 5 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 17 根据杭州近年气象资料，杭州的最高气温为： 43℃；杭州的最低气温为：℃；年平均最高气温为： ℃；年平均最低气温为 ℃。 设正温差为 50℃ ，负温差为 30℃。 （ 1）取合拢温度为 14℃： 最高 14℃＋ ℃＝ ℃＞ 50℃（合理） 最低（ 14℃）＋（ ℃）＝ ℃ ＞ 30℃（ 不 合理） （ 2）取合拢温度为 18℃： 最高： 18℃＋ ℃＝ ℃＞ 50℃（合理） 最低：（ 18℃）＋（ ℃）＝ ℃ ＞ 30℃（ 不 合理） 计算结果显示，两项不合理均在低温范围， 杭州 的最 低 温度几乎不可能达到30℃；最 高 温度 不至于 超过 50℃的日子， 所以 14℃177。 4℃是最经济的合拢温度。 而设计取值较大，安全裕度也就相应较大。 考虑热岛效应，最终合拢温度 可定 为 17℃～ 25℃。 对于 夏季合拢层应在早上六七点左右进行合拢作业，春秋季，取适当的时间进行合拢作业。 合拢点划分 合拢焊缝是应力最集中的焊缝，因此均匀分布是首选原则。 杭州国际会议中心钢结构工程在结构 合拢时，采取同层对称合拢，不同层的合拢点应相互间隔一定角度（ 45176。 ）（如下图）。 H1G1F1E1D1C1B1A1BCDEFGHA 杭州国际会议中心项目焊接专项方案 18 第一层外环合拢点为 A、 E，内环合拢点为 A E1；第二层外环合拢点即为C、 G，内环合拢点为 C G1；第三层外环合拢点即为 B、 F，内环合拢点为 BB1；第四层外环合拢点即为 D、 H，内环合拢点为 D H1；按照上述 4 层的合拢点的划分，对本工程主楼整体可进行各层合拢点的划分。 遵循同层对称合拢，不同层的合拢点应相互间隔一定角度 ，使整个合拢点均匀分布在整个球体上 的原则。 合拢焊缝负载转移最有效的方法是用卡马转移负载，待焊缝形成后，割除卡马。 使一次应力全部转移在卡马上，然后再转移在焊缝上，确保焊缝的安全。 由于本工程合拢口数量众多，且合拢段的安装随着工程的总体安装进程在不同时间里进行，。