某工程钢板剪力墙焊接技术管理研究

2020-11-09中铁建设集团有限公司北京100040

建筑 2020年20期

关键词：钢柱剪力墙偏差

王凯中铁建设集团有限公司，北京 100040

1 工程概况

某超高层住宅项目，总建筑面积约199636.01m2，主体结构形式为型钢混凝土框架剪力墙结构，钢结构包括组合钢板剪力墙+ 劲性钢柱钢结构主要采用Q235B 和Q345B，项目总用钢量约为2912t。

图1 钢板剪力墙结构BIM 三维图

2 焊接技术质量管理问题分析

现场钢结构焊缝施焊有水平焊缝和竖向焊缝，仰焊、俯焊等不易操作工序，使焊接难度高，焊接缓慢。其次，构件高度以及焊缝长度过长，温度应力大，焊接完成后钢板墙偏差严重[1]。如何保证并提高钢板剪力墙焊接合格率，以确保后期钢板安装顺利及结构安全，是工程现场必须解决的重点和难点问题。本文将采用“头脑风暴法”，根据5W1H 原则，运用关联图对钢板剪力墙焊接技术影响因素进行分析[2]。

2.1 现场钢构施工情况说明

根据前期地下室及地上1～4 层的墙钢板施工情况，发现部分钢板剪力墙存在焊接质量的 “单层垂直度偏差大” 和 “平面弯曲超标”。部分钢板剪力墙出现翘曲，钢柱、钢板剪力墙未能在同一个平面内等问题[3]，焊接后需要返工重新矫正钢板墙导致工期每层延误2～6 天，后期钢板剪力墙竖向钢筋安装完成后与模板冲突导致部分墙体变形严重等质量问题。

2.2 施工影响因素

经过现场实测、调查和统计，共检查了250 处，根据规范及设计要求，确定合格203 处，不合格47 处，安装质量合格率为：（203/250）×100%=81.2%。

运用关联图进行分析，分别从人、机、料、法、环、测6 个方面分析了可能影响质量问题的原因，并归纳整理绘制关联图[4]（图2）。

图2 关联图

通过关联图分析，共有末端因素10 个，见表1。

表1 末端因素

经过整理分析，归纳总结出钢板剪力墙焊接的质量问题，见钢板剪力墙焊接质量问题分析统计表2。

表2 钢板剪力墙焊接质量问题统计

根据上述施工质量问题表，作出了如下排列图3。

图3 钢板墙焊接质量问题排列图

根据钢板剪力墙焊接质量问题统计表及排列图可知，“钢板剪力墙单层垂直度偏差大” 问题点数为17 个，“平面弯曲超标” 问题占总问题数的27.66%，是影响钢板剪力墙焊接质量的主要原因，“钢板剪力墙单层垂直度偏差大” 和 “钢板剪力墙平面弯曲超标” 是影响钢板剪力墙焊接质量的主要问题。

3 质量管理措施

3.1 制定对策

找到问题关键所在后，针对钢板剪力墙焊接方案不合理这个要因，根据5W1H 原则，最后制定了以下对策分析评价表3。

表3 对策分析评价

3.2 实施对策

3.2.1 加设定位板及连接板

已运输至现场的钢板，利用工厂焊接的钢柱定位板，在钢板剪力墙焊接前，先将钢板剪力墙安装到位后，与钢柱上定位板点焊固定，保证钢板剪力墙在焊接过程中不出现与钢柱的相对错位。在钢板剪力墙焊接前，先将钢板剪力墙安装到位后，与钢柱上定位板点焊固定，如下图4。

钢板剪力墙之间的对接焊缝，每隔一段距离加设一道临时连接板，正反两面对称布置，在钢板剪力墙拼装到位校正后点焊固定，保证相邻两块剪力墙之间无相对位移。

图4 钢柱与钢板剪力墙间的定位板布置图

3.2.2 剪力墙设置水平工艺梁相互连接

本工程为单片式钢板剪力墙，由于没有约束，导致焊接过程中变形严重，因此必须制定相应的施工工艺去约束单片式钢板剪力墙的自由位移。采用相邻剪力墙之间设置水平工艺梁相互连接的形式保证整体刚度，确保焊接减少变形位移。部分钢板剪力墙由于缺少有效的平面外支撑，因此为确保钢板剪力墙在焊接过程中无自由变形，在钢板剪力墙、钢柱吊装到位并校正完成后，相邻剪力墙之间设置水平工艺梁相互连接，控制钢板剪力墙在焊接过程中的自由变形。工艺梁现场效果图如图5。

工艺梁在钢板剪力墙焊接冷却后，先测量钢板剪力墙的实际偏差，当安装偏差满足施工精度要求时，进行后续阶段的施工；当安装偏差不能满足施工精度要求时，可临时拆除校正当前钢板剪力墙偏差后，再进行后续阶段的施工。

图5 现场工艺梁效果图

3.2.3 钢板现场焊接工艺调整

由于立缝和水平缝过长，导致钢板现场焊接容易变形，如果采取常规焊接工艺，则温度应力过大产生变形严重。钢板剪力墙在工厂开好坡口。钢板剪力墙焊接时，先焊接水平钢梁与钢柱的焊缝，再焊钢柱对接焊缝，接着焊接竖向焊缝，最后焊接横向焊缝的顺序进行焊接，整体按1、2、3、4、5 的顺序焊接，每条焊缝采取对称间断焊再满焊的方式施工，即每条焊缝按下图6 标号顺序。采用小热输入量，小焊道，多道多层焊接方法以减少收缩量。

图6 钢板剪力墙焊接顺序示意图

3.2.4 增加水平加强角钢

为了增强钢板整体刚度，安装前在两块钢板对接位置上下300mm 位置对称布置加强角钢，角钢规格为L80×5mm，使用间断角焊缝与钢板剪力墙固定。水平焊缝过长，同样导致钢板现场焊接容易变形，焊缝周围均为20mm 厚的钢板，在温度应力下容易产生扭曲变形，因此需要将水平焊缝部位钢板剪力墙的刚度增加。见图7。