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超大吨位复杂节点箱型柱制作技术

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：苗兴光王小强李智超高志献

[导读] 摘要：北京国家会议中心二期项目中钢柱主要截面为箱型柱，截面尺寸大、吨位重，部分构件截面尺寸突变，为小箱型插入大箱型内部，小箱型与大箱型之间通过回形隔板连接，并在小箱型与大箱型之间设置纵向筋板，操作空间小；部分箱型构件内部设置T形纵向隔板，T形隔板将横隔板断开，隔板层数多，节点形式复杂，装焊难度大。

        中建二局安装工程有限公司廊坊钢结构分公司河北省廊坊市 065000
        摘要：北京国家会议中心二期项目中钢柱主要截面为箱型柱，截面尺寸大、吨位重，部分构件截面尺寸突变，为小箱型插入大箱型内部，小箱型与大箱型之间通过回形隔板连接，并在小箱型与大箱型之间设置纵向筋板，操作空间小；部分箱型构件内部设置T形纵向隔板，T形隔板将横隔板断开，隔板层数多，节点形式复杂，装焊难度大。因此对构件复杂节点制定合理的装焊方案尤为重要。
        关键词：箱型柱；截面尺寸；操作空间；节点复杂；装焊方案
        1.工程概况
        1.1工程简介
        北京国家会议中心二期项目位于北京市朝阳区奥林匹克中心区，地下2层，地上3层，建筑总高44.85m，钢结构工程量约5万吨，其中钢柱大截面钢柱主要为箱型柱，材质为Q355C、Q345GJCZ15，截面尺寸有RHS1500*40、RHS1500*35、RHS1500*30、RHS1200*40、RHS1200*30、RHS1000*40、RHS1000*35、RHS1000*30等，最大构件单重达40.7吨。本项目钢柱截面尺寸超限、吨位大、内部操作空间狭小、节点形式复杂。项目整体如图1。

        图1 国家会议中心二期项目整体效果
        2.工程施工难点
        2.1节点形式复杂
        本工程中部分箱型构件内部设置T形纵向隔板，T形隔板将横隔板断开，隔板层数多，节点形式复杂，需按照一定的装焊顺序加工，装焊顺序错误，将导致隐蔽焊缝无法焊接。
        2.2内部操作空间狭小
        本工程部分构件截面尺寸突变，为小箱型嵌入大箱型内部结构，小箱型与大箱型之间通过回形隔板连接，并在小箱型与大箱型之间设置纵向筋板，操作空间小。
        2.3构件尺寸及重量超限
        本工程中箱型柱柱身三面有牛腿，部分构件超出打砂机械尺寸限制；箱型柱构件单重大，整体重量超过30吨，超出打砂机械最大承受能力。
        3.制作技术要点
        3.1装焊工艺
        1.复杂节点装焊
        首先纵向隔板与周围横向隔板组焊，形成组焊件（a），然后将钢柱腹板、构造隔板与组焊件整体装焊（b），然后装焊钢柱翼缘板（c），最后装焊柱身牛腿耳板等（d）。焊接时先进行钢柱主缝打底焊接，然后在进行隔板电渣焊，钢柱主缝填充盖面，构件装焊需严格按照此工艺流程，避免因内部空间狭小造成隐蔽焊缝无法焊接情况。

        图2 节点装焊顺序图
        2.小箱型嵌入大箱型装焊
        首先将上端小截面箱型柱组装（e），主焊缝气保焊打底后，采用气保焊焊接横隔板四边，再对主焊缝进行气保焊填充，埋弧焊盖面，主焊缝的焊接方向需保持一致（f）；然后采用气保焊对小截面箱型柱外围回形隔板组焊（g）；然后将大截面箱型的腹板与小箱型整体组焊并装焊隔板，柱身隔板需退装（h）；最后箱型柱装焊翼缘板、电渣焊焊接隔板及牛腿等装焊（i）。

        图3 大小箱型装焊顺序图
        3 焊接质量监控
        焊接前，需对焊接设备、焊材外观质量、零件尺寸及焊接技术文件进行检查，确保可以正常焊接。构件装焊时，严格执行焊接工艺要求焊接，进行下一步骤前，车间需自行检验该工序单元（或构件）的外观及焊缝情况，隐蔽焊缝需质保部门人员进行检测，确认质量合格后进行下一步骤。装焊完成后，先由车间自行检查构件外观和焊缝质量，再由质保部门检查，检查合格后将构件交付油漆车间进行打砂油漆。
        3.2超限构件打砂工艺
        对于截面尺寸、单重超出打砂机械限制的构件，构件加工时，根据构件的实际尺寸及重量对构件进行装焊，控制构件的尺寸及重量在打砂机械限制内。打砂工艺主要包括以下两种：①先对原材料进行打砂处理，然后再进行下料、拼装、焊接、喷漆等工序。②先对原材料进行切割、拼装、焊接，牛腿与柱身暂不组装，进行打砂，然后再将牛腿与柱身装焊，最后进行油漆等工序。
        本工程实际加工过程中，打砂机械最大通过尺寸为1800*3400mm，对于外形尺寸超过此限制的，卸下箱型一方或两方牛腿后方可通过打砂机。拆卸牛腿的构件打砂时，主体与卸下的牛腿一并交付打砂车间打砂，并检测是否满足打砂等级；打砂后装焊车间根据图纸示意标出柱身屏蔽区域，油漆车间需在4小时内喷涂一道防锈底漆。油漆干后转至制作车间装焊成品，成品交付前装焊车间对焊缝补漆处采用钢丝轮打粗，油漆车间清理油漆污损面并进行补漆，干燥后进行油漆外观及厚度检验，确保最终质量。
        4.结束语
        对于超大吨位复杂节点的构件，加工过程中易出现操作空间狭小、隐蔽焊缝无法焊接等情况，通过在构件装焊前制定合理的装焊方案，避免由于构件截面尺寸大、吨位重、操作空间狭小、节点复杂等造成的尺寸超限、隐蔽焊缝无法焊接等问题。本工程通过对构件加工难点分析，采用相应的措施，制定合理的装焊方案，避免了以上问题发生。
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