冯林
身份证号码：13020519860618XXXX
2摘要:随着科学技术的进步，我国钢结构的焊接技术也会向更高层次发展，节能、高效、低消耗、零污染、低成本、自动化，就是我们的发展方向， 同时也必将会产生新工艺、新设备、新材料，进一步推动我国钢结构焊接技术水平的提高，建造出举世惊叹的钢结构工程。基于此，本文着重分析高 层钢结构焊接现场的施工工艺。
关键词:高层建筑；钢结构；焊接
2引言
2某高层建筑 242m，从地下负 3 层柱脚往上外围四角分布有 8 根组合
柱和对称的 8 根十字柱，内圈核心筒四角则为 4 根十字柱和 2 根 H 形柱。
随着层高，外围十字柱分 4 次截面变化，中间多层腰桁架，内圈核心筒起始剪力墙，设备层、结构封顶停机坪都有加密梁，设计用钢总量逾1.6 万t。该工程主构件形式多变、焊接时机要求严格，焊材消耗量大，且高空操作与防护困难，因此，焊接是个极其重要的环节。
21、我国钢结构焊接技术的现状
2随着现代人们对建筑审美的提高，钢结构工程越来越受到人们的青睐，最具代表性的当属国家体育场———鸟巢，国家游泳中心———水立方，还有广州歌剧院，电视塔，沈阳国际金融中心等建筑，超高层、大跨度钢结构工程一次又一次出现在人们的视野中，新颖独特，独具美感。但是， 结构复杂，节点繁多，对焊接技术的超高要求也随之而来，比如，“鸟巢” 中空间弯扭构件多分支节点，“水立方”中非对称、不规则球状节点，广州歌剧院的树枝状节点，广州电视塔耐候性钢结构节点，这些都对钢结构的焊接技术提出了高难度挑战。但也可以从这些成功建成的建筑中看到， 我们钢结构焊接技术人员克服了一个又一个技术难题，也展现了我国在钢结构焊接工艺的技术水准已然达到了世界先进水平，甚至在有些技术上拥有世界专利。
22、建筑钢结构的基本结构形式及复杂节点
2近年来我国的建筑对建筑结构、外观的要求越来越高，新奇的创意层出不穷，超高层、结构壮大、外观宏伟的大型建筑频频现世，强烈的视觉冲击效果使人们越来越青睐大型建筑。然而随之而来的问题也越来越多。大型建筑其钢结构较复杂，节点构造重叠，接头对接形式繁多，钢材的研发和现场施工中焊接技术难度越来越高。如国家游泳中心“水立方”的非对称、不规则球管节点；国家体育场“鸟巢”的空间弯扭构件多分支节点； 广州歌剧院的树支状铸钢节点；广州电视塔耐候钢结构及深圳大运会超大型铸钢节点等。这些建筑在带来美轮美奂的视觉效果的同时，也以其施工的高难度著称。
2随着建筑高度的增加、结构跨度的增大，抗震性能设计对主要钢结构焊接质量要求随之升高。框架梁与柱的连接焊缝、剪力板与柱的连接焊缝、梁腹板与柱的连接焊缝和柱的拼接焊缝等都是结构的主要部位，基本上都是坡口熔透一级焊缝，100% 超声波探伤，对焊接质量要求非常高。
23、焊接工艺
23.1、焊接方法的选择
2考虑钢结构工程焊接熔敷量大、工序衔接紧，因此选用了半自动 CO2 气体保护焊作为主要的焊接方法：一是变形小，焊接效率高；二是相对灵活性大且具有一定的抗表面锈能力；三是气保护相对廉价且避免了烘焙、过程熔渣处理等工序。
其主要缺点是气保护受风影响大，容易出气孔等缺陷。因此，以环境恶劣程度可换用药芯焊丝或加大过程中的防护措施来补偿。
23.2、焊材的选择
2根据钢结构使用钢材 Q345B 选用实芯焊丝 ER50-6（Φ1.2mm）和药芯焊丝E501T-1（Φ1.2mm）。过程焊条手工焊焊条用E5015（Φ3.2mm、4.0mm）。
23.3、坡口形式
2以中厚板为主的高层钢结构焊接量大、变形控制难度高，所以坡口的设计对工程的进度和质量起着关键的作用。其原因有：
2（1）坡口角度小，则不能满足熔合比要求，有时出现根部未焊透等缺陷，而加大组对间隙则在增加熔敷量的同时收缩应力也相应增大。且窄而深的焊缝成形系数偏小，影响一次结晶，容易产生区域偏析，在拘束应力大的情况下进而导致焊接热裂纹的产生；
2（2）坡口角度大，则焊接量增加，焊缝角变形收缩过程的残余应力也大大增加，容易引起变形。这不仅对钢结构体系初始应力的控制极为不利，同时也给后续的安装精度带来困难；
2（3）坡口形式不合适，则不仅给控制变形和降低残余应力增加难度， 同时也限制了焊工操作空间的有效利用和人员的布置。
鉴于梁、柱翼缘板较短，且截面较为对称，决定采用单 V 形坡口。组合柱腹板长缝 3360mm、通长半熔透立缝采用 K 形坡口，坡口角度为40° ±2°，如图 1 所示。
.jpg)
图 1 主要坡口形式
24、高层钢结构焊接现场质量控制的措施分析
24.1、建立完善的钢结构焊接施工制度与准则
2我们通过建立完善的钢结构焊接施工制度与准则真正做到从源头上保证钢结构焊接质量。建立完善的人员管理、材料管理、焊接方法管理制度加强对于焊接质量的监督。
24.2、加强对于焊接材料以及焊件的管理
2制定焊接材料的订货、入库等规章制度对焊接材料进行管理保障材料的订货、入库、保管、使用等各个环节都合理准确。
24.3、对焊工进行资格审查
2焊工是钢结构焊接施工的主要执行者胭结构焊接施工质量很大程度上的受焊工的综合素质水平的影响提高钢结构焊接施工质量应加强焊工综合素质的培训提高他们的专业技能。
24.4、焊接参数控制
2按照焊接工艺评定报告给出的焊接工艺指导书或焊接工艺卡，针对不同位置给出特定的参数范围，见表 1。
表 1 半自动 CO2 气体保护焊参数
.jpg)
24.5、操作环境控制
2高层钢结构焊接工作大部分在高空进行，新金陵饭店地处高楼集中地段，因此容易造成环形的气流，风从各个方向吹向焊道，且楼层越高受风的影响越大，焊缝的冷却速度也就越快，而这正是 CO2 气体保护焊的弱点。所以采取相应的防护措施是很关键的本工程在普通风速的影响下采取
（下转第204页）
药芯焊丝替换实芯焊丝、增大气体流量及焊道短防护等措施，但在秋冬季节则必须加装防风平台，以实现环境、操作人员与周边人员安全的三防护。
4.6、加强焊接过程以及焊接之后的质量控制。
若要保证焊接施工的质量焊接工人需严格按照焊接施工进度计划焊接施工艺指导书执行工作除此之外还要严格按照焊接电源、电弧电压、焊接速度、前层的焊缝状态、焊条或焊丝直径的选择、后热保温这个施工工序进行才能保证焊接施工的质量。
4.7、焊接变形的处理和控制
在钢结构的焊接工艺中，控制焊接变形是非常重要的一项工作，这主要是由于焊接过程中温度变化不均形成的塑性或刚性形变，会影响接头的韧性和疲劳强度，降低其抗腐蚀性能，是焊接施工中不可避免也是产生后果很严重的问题之一。避免焊接变形的主要措施有 : 合理设置焊接坡口， 减少焊接形变 ; 合理安排焊接顺序，减少集中应力的出现 ; 在角焊缝焊接中采用反变形措施，对于对称构件的焊接采用同时对称施焊，都可以有效预防焊接形变。此外，合适的焊接材料、合理的焊接工艺都是减少焊接应力产生的基础。
4.8、加强焊接从业人员的培训管理
保证钢结构质量的关键在焊接技术，而焊接技术则需要靠从业人员的技术水平与焊接工艺来保证。目前我国评定是否具有操作能力的方式主要是资格证的考取，主要包括焊工合格证、职业技能鉴定等级证、特种作业人员安全操作证，而在 2008 年“鸟巢”“水立方”的建设中，不仅需要三证齐全，而且还对所有的焊接操作人员进行了强化式的培训和学习， 只有通过了考试者才给予录用，足见对其综合素质的要求是相当严格的， 这也是保证工程质量的重要举措。
结束语
焊接作为高层钢结构施工中的一道关键工序，是影响工程整体质量、安全及施工进度的重要因素。南京新金陵饭店作为具有代表性的钢结构高层建筑，分析并总结了其施工过程中的焊接节点形式、工艺方法、工艺评定、过程控制、高空防护等一系列关键技术，为后续此类施工提供借鉴。在钢结构的施工过程中，焊接技术可以说是核心技术之一。通过焊接技术可以把两个无关联的单体合并，整合，继而组合成整个钢结构工程。因而， 焊接技术的质量高低关乎着整个钢结构工程的质量水平。
参考文献：
[1]王建兴 . 浅析高层钢结构焊接现场的施工工艺 [J]. 江西建材 ,2014,02:102.
[2]刘晓斌. 超高层建筑钢结构施工焊接关键技术[J]. 金属加工( 热加工 ),2014,18:20-23.
[3]蔡学彬 . 阐述高层钢结构焊接现场施工工艺 [J]. 四川建材 ,2010,02:202+204.
[4]徐鹏毅 . 钢结构焊接现场施工工艺探讨 [J]. 中国高新技术企业 ,2008,10:205-206.
[5]刘锡山 . 浅析高层钢结构的施工及焊接技术 [J]. 中小企业管理与科技 ( 上旬刊 ),2011,05:152.
[6]杜曰武 . 高层钢结构施工工艺及焊接技术的应用 [J]. 绵阳师范学院学报 ,2011,05:44-46+49.
[7]朱曦. 浅析建筑钢结构焊接施工工艺[J]. 科技资讯,2013,19:50-51.
[8]樊警雷 , 苏春虎 , 李善文 . 高层建筑钢结构焊接施工技术 [J]. 建筑施工 ,2014,12:1373-1374.
论文作者:冯林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/24
标签：钢结构论文; 节点论文; 高层论文; 焊接技术论文; 焊丝论文; 质量论文; 建筑论文; 《防护工程》2018年第13期论文;