论文部分内容阅读
【摘 要】 箱型钢板剪力墙作为一种新型的建筑结构形式，以其独特的优势在建筑中占有日益重要的地位，合理的选择制作及现场安装工艺，能有效的提高工作效率，降低成本，提高公司的市场竞争力。
【关键词】 箱型；剪力墙；组装；焊接；效率
1、工程概况
珠海横琴国贸大厦项目位于珠海市横琴新区口岸服务区，为一座集商业、办公等多种类型的超高层建筑，主体地下4层，地上44层，标高为199.62米。结构形式包括：箱型柱、双H型钢柱、五边形柱、十字柱、箱型钢板墙、 H型钢柱、H型钢梁及箱型梁，H型钢支撑等，其中核心筒剪力墙采用新型的箱型钢板剪力墙内灌混凝土工艺。
箱型钢板剪力墙结构形式弥补可混凝土剪力墙延性不足的弱点，且墙板厚度较钢筋混凝土墙要小很多，增加建筑使用面积，能有效降低结构自重，进而节省基础费用；同时钢板墙能缩短制作及安装时间，施工速度快。
本项目剪力墙中间部分为箱型结构，转角部分为箱型剪力墙及五边形柱组合结构（见图一），箱型截面高度为口1000*300*12～口4350*650*30～16，两侧面板为不等厚板，五边形截面为750*340*20～1100*690*40，材质为Q345GJB，剪力墙内部设纵向加劲，加劲板间距为450mm左右，剪力墙外壁一侧钢板外及箱体内部四周打设栓钉
2、箱型剪力墙的制作难点分析
本项目钢板墙截面最宽为4.35米，最高为6.6米，截面最小为400mm，内设通长隔板9道。此剪力墙对尺寸精度要求及板面平整度要求高，且隔板间距小，焊接时内部焊缝人手无法操作，焊接难度大。
3、剪力墙分段位置的确定
结合构件制作及现场安装，4.35米宽剪力墙存在问题为：
现场构件要求为两层一吊，若此6.6米长箱型梁同上节柱合为一根构件起吊，总长度为11米，其重量超过塔吊的额定起重量，需采取方案为一层一吊或将剪力墙沿宽度方向分为两段，现场吊装完毕后进行对接立焊。两种方式现场施工量对比如下：
（1）一层一吊，增加一次吊装次数，现场拼缝主要为上下段的面板及劲板的对接焊缝，焊接方式为横焊；
（2）沿宽度方向对接两层一吊，拼缝主要为两侧面板对接立缝，由于焊接收缩及内部栓钉间距的限制，板面整体不平度较难保证。
综合比较现场施工条件及同设计沟通后，将4.35米梁宽度分为3m+1.35m，长度方向按照两层一节考虑，即长度为11米，现场吊装后对接立焊。
4、制作难点的解决方案
由于剪力墙现场需宽度及高度方向对接，对对接位置的尺寸及板的平面度要求较高，且面板及劲板间距小，焊接困难，采取措施如下：
（1）由于两外侧面板为不等厚板对接而成，采取先将两侧面板焊接并校平完毕后再进行拼装；
（2）拼装在专用胎架上完成，采取整体拼装，整体焊接的方式，拼装及焊接时注意焊接顺序，焊接顺序采取从中间向两边对称焊接，防止变形；
（3）对现有气保焊机进行改造，使其能进入构件内部进行焊接；
（4）制作时严格控制上下段对接口的尺寸偏差；
（5）上下节箱体工厂内制作完毕后进行预拼装，确保接口精度；
（6）为了避免隔板偏差导致现场装配时出现错边，上段构件的底部隔板200mm，工厂内不予焊接，方便现场装配调整；
（7）为了方便运输，箱型钢板墙外侧连接牛腿采取工厂制作，现场定位安装焊接，装配位置以样冲打出定位线。
同时考虑现场的拼接方便及准确性，
（1）焊接衬垫板加厚，同下段墙的上段紧密贴合，同时应保证衬垫板的平面度；
（2）焊缝处在箱体主板内外处加设定位板，定位板内侧进行铣平，确保上下节定位尺寸的精确度；
（3）上下段隔板焊接尺寸控制；
（4）隔板焊接时主墙体需预留焊接口，焊接口的合理布设可减少主壁板的变形；
（5）隔板及主壁板采用单面焊缝，坡口角度及间隙控制，避免开设过大；
（6）焊接顺序采取从中间向两边对称焊接；
（7）选取技能水平高的焊工施焊，减少焊缝返工。
5、制作工艺
箱型钢板剪力墙制作工艺如下：
5.1 钢板采用平板机进行矫平，矫平后采用数控切割机进行面板及劲板的下料。
5.2分别拼接上下面板并焊接调平，对于需要长度方向拼接的面板，应先长度方向焊接并调形完毕后再同两侧不等厚板进行拼接，对接焊缝要求为一级全熔透焊缝。
5.3在一侧面板上从中间开始组装连接隔板，组装时控制点焊间距为500mm左右。
5.4从中间向两侧依次组装所有连接隔板，隔板宽度应一致，确保组装完成后面板的平整度。
5.5组装另一侧盖板，且盖板同加劲板间应保证贴合紧密，端头应控制截面宽度、高度、对角线尺寸及板面平整度，采用端头加设交叉形临时支撑以减少断面的变形。
5.6由于第二块盖板装配后盖板同内隔板的定位焊无法实施，为了保证内隔板的定位尺寸，在上盖板对应隔板的位置，间隔1000mm左右开设塞焊孔，塞焊孔长度为30mm.
6、焊接工艺
6.1 面板不等厚板对接采用气保焊打底埋弧焊盖面，焊缝为一级全熔透焊缝，焊后进行100%超声波探伤。
6.2劲板焊缝为角焊缝，考虑到焊接空间狭窄，两端头500mm长焊缝可采用气保焊机进行焊接，中间位置采用我司自主研发的专利号为201420202664.1的箱型内部焊接设备进行施焊。此设备工作原理为两侧车体通过中间带弹簧的拉杆进行固定，车体距离可调；车体侧面装有定位滚轮，通过弹簧的弹力可保证滚轮同竖直劲板可靠贴合，车体前端设有可旋转的焊枪定位装置，可调整焊枪角度，同时两侧均可安置焊枪，可满足两条焊缝同时施焊；车体高度可通过螺丝进行调节，适用于施焊接区域焊接栓钉的箱体焊接；车体同自动焊机相连，通过调整焊机的行走速度控制焊接速度。由于内部焊接时质量无法直接观察，施焊前应先在试件上进行试焊，确保焊接质量后再进行构件焊接。同时为了避免焊接过程中出现堵丝现象，焊接时加设水冷管及使用￠1.6枪嘴及￠1.2焊丝焊接。
7、端部处理
7.1 为了保证上下段柱的有效连接，及保证柱的垂直度，对下段柱的上端進行铣平处理。
7.2为了保证现场上下段定位的准确，除外部加上下连接耳板外，在上段墙内表面加设导向固定块，导向块尺寸约为20*50*150，导向块底部30mm设为楔形，楔形块贴紧墙板一侧进行铣平，方便上下安装定位。
8、结束语
我司已采用此种工艺成功加工剪力墙数十件，工厂焊接采用半自动化，提高了工作效率；且现场安装方便、快速，大大节省了现场工作量，提升工作效率，项目成本有效降低。
参考文献：
GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范
GB 50661-2011 钢结构焊接规范
【关键词】 箱型；剪力墙；组装；焊接；效率
1、工程概况
珠海横琴国贸大厦项目位于珠海市横琴新区口岸服务区，为一座集商业、办公等多种类型的超高层建筑，主体地下4层，地上44层，标高为199.62米。结构形式包括：箱型柱、双H型钢柱、五边形柱、十字柱、箱型钢板墙、 H型钢柱、H型钢梁及箱型梁，H型钢支撑等，其中核心筒剪力墙采用新型的箱型钢板剪力墙内灌混凝土工艺。
箱型钢板剪力墙结构形式弥补可混凝土剪力墙延性不足的弱点，且墙板厚度较钢筋混凝土墙要小很多，增加建筑使用面积，能有效降低结构自重，进而节省基础费用；同时钢板墙能缩短制作及安装时间，施工速度快。
本项目剪力墙中间部分为箱型结构，转角部分为箱型剪力墙及五边形柱组合结构（见图一），箱型截面高度为口1000*300*12～口4350*650*30～16，两侧面板为不等厚板，五边形截面为750*340*20～1100*690*40，材质为Q345GJB，剪力墙内部设纵向加劲，加劲板间距为450mm左右，剪力墙外壁一侧钢板外及箱体内部四周打设栓钉
2、箱型剪力墙的制作难点分析
本项目钢板墙截面最宽为4.35米，最高为6.6米，截面最小为400mm，内设通长隔板9道。此剪力墙对尺寸精度要求及板面平整度要求高，且隔板间距小，焊接时内部焊缝人手无法操作，焊接难度大。
3、剪力墙分段位置的确定
结合构件制作及现场安装，4.35米宽剪力墙存在问题为：
现场构件要求为两层一吊，若此6.6米长箱型梁同上节柱合为一根构件起吊，总长度为11米，其重量超过塔吊的额定起重量，需采取方案为一层一吊或将剪力墙沿宽度方向分为两段，现场吊装完毕后进行对接立焊。两种方式现场施工量对比如下：
（1）一层一吊，增加一次吊装次数，现场拼缝主要为上下段的面板及劲板的对接焊缝，焊接方式为横焊；
（2）沿宽度方向对接两层一吊，拼缝主要为两侧面板对接立缝，由于焊接收缩及内部栓钉间距的限制，板面整体不平度较难保证。
综合比较现场施工条件及同设计沟通后，将4.35米梁宽度分为3m+1.35m，长度方向按照两层一节考虑，即长度为11米，现场吊装后对接立焊。
4、制作难点的解决方案
由于剪力墙现场需宽度及高度方向对接，对对接位置的尺寸及板的平面度要求较高，且面板及劲板间距小，焊接困难，采取措施如下：
（1）由于两外侧面板为不等厚板对接而成，采取先将两侧面板焊接并校平完毕后再进行拼装；
（2）拼装在专用胎架上完成，采取整体拼装，整体焊接的方式，拼装及焊接时注意焊接顺序，焊接顺序采取从中间向两边对称焊接，防止变形；
（3）对现有气保焊机进行改造，使其能进入构件内部进行焊接；
（4）制作时严格控制上下段对接口的尺寸偏差；
（5）上下节箱体工厂内制作完毕后进行预拼装，确保接口精度；
（6）为了避免隔板偏差导致现场装配时出现错边，上段构件的底部隔板200mm，工厂内不予焊接，方便现场装配调整；
（7）为了方便运输，箱型钢板墙外侧连接牛腿采取工厂制作，现场定位安装焊接，装配位置以样冲打出定位线。
同时考虑现场的拼接方便及准确性，
（1）焊接衬垫板加厚，同下段墙的上段紧密贴合，同时应保证衬垫板的平面度；
（2）焊缝处在箱体主板内外处加设定位板，定位板内侧进行铣平，确保上下节定位尺寸的精确度；
（3）上下段隔板焊接尺寸控制；
（4）隔板焊接时主墙体需预留焊接口，焊接口的合理布设可减少主壁板的变形；
（5）隔板及主壁板采用单面焊缝，坡口角度及间隙控制，避免开设过大；
（6）焊接顺序采取从中间向两边对称焊接；
（7）选取技能水平高的焊工施焊，减少焊缝返工。
5、制作工艺
箱型钢板剪力墙制作工艺如下：
5.1 钢板采用平板机进行矫平，矫平后采用数控切割机进行面板及劲板的下料。
5.2分别拼接上下面板并焊接调平，对于需要长度方向拼接的面板，应先长度方向焊接并调形完毕后再同两侧不等厚板进行拼接，对接焊缝要求为一级全熔透焊缝。
5.3在一侧面板上从中间开始组装连接隔板，组装时控制点焊间距为500mm左右。
5.4从中间向两侧依次组装所有连接隔板，隔板宽度应一致，确保组装完成后面板的平整度。
5.5组装另一侧盖板，且盖板同加劲板间应保证贴合紧密，端头应控制截面宽度、高度、对角线尺寸及板面平整度，采用端头加设交叉形临时支撑以减少断面的变形。
5.6由于第二块盖板装配后盖板同内隔板的定位焊无法实施，为了保证内隔板的定位尺寸，在上盖板对应隔板的位置，间隔1000mm左右开设塞焊孔，塞焊孔长度为30mm.
6、焊接工艺
6.1 面板不等厚板对接采用气保焊打底埋弧焊盖面，焊缝为一级全熔透焊缝，焊后进行100%超声波探伤。
6.2劲板焊缝为角焊缝，考虑到焊接空间狭窄，两端头500mm长焊缝可采用气保焊机进行焊接，中间位置采用我司自主研发的专利号为201420202664.1的箱型内部焊接设备进行施焊。此设备工作原理为两侧车体通过中间带弹簧的拉杆进行固定，车体距离可调；车体侧面装有定位滚轮，通过弹簧的弹力可保证滚轮同竖直劲板可靠贴合，车体前端设有可旋转的焊枪定位装置，可调整焊枪角度，同时两侧均可安置焊枪，可满足两条焊缝同时施焊；车体高度可通过螺丝进行调节，适用于施焊接区域焊接栓钉的箱体焊接；车体同自动焊机相连，通过调整焊机的行走速度控制焊接速度。由于内部焊接时质量无法直接观察，施焊前应先在试件上进行试焊，确保焊接质量后再进行构件焊接。同时为了避免焊接过程中出现堵丝现象，焊接时加设水冷管及使用￠1.6枪嘴及￠1.2焊丝焊接。
7、端部处理
7.1 为了保证上下段柱的有效连接，及保证柱的垂直度，对下段柱的上端進行铣平处理。
7.2为了保证现场上下段定位的准确，除外部加上下连接耳板外，在上段墙内表面加设导向固定块，导向块尺寸约为20*50*150，导向块底部30mm设为楔形，楔形块贴紧墙板一侧进行铣平，方便上下安装定位。
8、结束语
我司已采用此种工艺成功加工剪力墙数十件，工厂焊接采用半自动化，提高了工作效率；且现场安装方便、快速，大大节省了现场工作量，提升工作效率，项目成本有效降低。
参考文献：
GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范
GB 50661-2011 钢结构焊接规范