北京财富圆管柱制作技术探讨

【摘要】北京财富二期工程总高264m, 主要结构为圆管柱，由于钢管制作复杂，尺寸不易控制，而且焊接变形大，控制困难。本文通过采用合理的施工工艺，有效控制了制作的质量。

【关键词】圆管柱；组装；焊接；质量；控制

1 工程概况

北京财富二期工程位于北京市朝阳区东三环北路23号。结构设计：中冶京诚工程技术有限公司；结构设计顾问：奥雅纳工程咨询有限公司；监理单位：北京希地环球建设工程顾问有限公司。北京财富二期工程主体结构采用钢结构与钢筋混凝土的混合结构。办公塔楼为地面以上56层，地下4层，建筑檐高约为264m，钢结构用量约30240吨。整个平面为不规则长方形，外框为32根圆管柱，其钢管壁厚最大为50mm，管径最大为 1600，单件最重41吨。主要材质Q345GJD-Z15、Q345GJC-Z15、Q345C Q345B等。

2 工程的特点

2.1 厚板圆管卷制加工难度大，圆管柱的制作精度要求高。

2.2 整体精度和焊接变形控制，H型钢焊接完成后与其它构件焊接时变形控制方法

2.3 焊接难度大，焊缝金属填充量大、构件约束应力大，焊接应力集中，构件的角变形、扭曲变形、局部或整体变形的综合控制工艺要求高。

2.4所有圆管的焊缝、圆管柱与牛腿之间的焊缝均为一级熔透焊缝。

3 施工质量的控制

3.1 材料控制

3.1.1对母材及焊材按规定每200吨一批进行复验，对于板厚δ≥25的钢材，使用前必须进行100%超声波检测，合格后下料。

3.1.2对埋弧自动焊焊丝、CO2气体保护焊实芯焊丝进行化学性能复验，复验按焊材批号，依据焊材标准规定的熔敷金属试验方法进行化学、力学检验。

3.1.3 所有材料必须按排版图进行下料切割，对主材要做好钢材炉批号的标识转移，并用钢号在相应的钢板上规定的部位打上钢印号。

3.2焊接质量控制

3.2.1 焊接人员必须持有焊工合格证，并在上岗前进行焊工附加考试，合格后才能从事本工程的焊接工作。

3.2.2 焊接材料的选用：焊接方法采用埋弧自动焊和CO2气体保护焊，Q345、Q345GJC、Q345GJD钢材埋弧自动焊采用H08MnA焊丝，直径Φ4.8mm，焊剂为SJ101，焊剂使用前要按标准进行烘干。CO2气体保护焊采用ER50-6焊丝，直径Φ1.2mm。

3.2.3 焊接前必须经过焊接工艺评定试验，根据焊接工艺评定试验的结果编制焊接工艺，并将焊接工艺参数填写到焊接工艺卡上，焊接操作人员按工艺卡上的焊接参数进行施焊。

3.2.4 焊接预热

（1）预热温度：60℃～100℃

（2）预热方法：在焊缝两侧，每侧宽度不小于焊件厚度的2倍，且不小于100mm的范围内，采用电加热或火焰加热两种方式进行预热。

3.2.5 焊接

（1）采用多层多道焊，每一焊道完工后应将焊渣清除干净，并仔细检查和清除缺陷后再进行下一层的焊接。

（2）焊接时严禁摆宽焊道，每层的焊缝始、终端应相互错开50mm左右。

（3）焊缝层间温度应控制在60～150℃，采用红外线测温仪测量。

（4）厚板焊接应一次施焊作业完成，每条焊缝不可中途中断，转入下一班组施工。

（5）焊接过程中应采用对称焊接和多次翻个焊接的方法，以防止焊接变形。

3.2.6 后热

板厚大于40mm的板材焊后应采用电加热或火焰加热进行后热处理。后热温度为200～250℃，保温时间以母材板厚每25mm保温半小时计，且总保温时间不得小于1小时，达到保温时间后应缓冷至常温。

3.2.7 焊缝层间撕裂控制

（1）采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。

（2）严格控制坡口的间隙和坡口角度的大小。

（3）控制焊前预热温度、层间温度及后热温度。

（4）严格控制焊缝的焊接顺序。

3.3圆管的下料控制

3.3.1对复杂节点及节点连接件进行1：1放样，放样时应根据设计图确定各构件的实际尺寸，放样工作完成后，对所放大样和样板进行检验。

3.3.2 相邻两节圆管纵缝接料拼接缝的间距不应小于200mm，并与加劲板错开200mm以上。

3.3.3号料时长度方向必须留焊接收缩余量，宽度方向留切割余量。

3.3.4圆管板材的下料：

（1）考虑到滚圆时母材有一定的伸长率, 通过试验Φ1600*50的圆管压制后周长将会增长10～15mm,焊缝收缩量2～3mm。一般管径越小，壁厚越大， 滚圆时伸长率越大。

（2）为保证切割的尺寸准确，我们严格按照排版图进行号料、标识，并标识50mm检查线。

3.4 圆管的曲元控制：

3.4.1为保证钢管曲元的园度，我们采用压力机先压头，后曲元的方法进行滚圆。

3.4.2曲元时必须用卡样板对圆弧进行检查，保证卷制后的圆管管口椭圆度。筒体加工过程中和加工成型及纵缝焊接后均需采用专用样板进行检查筒体的成型，加工样板采用木板材制作，每节筒体应用样板进行检查，检查部位不少于三处。筒体加工成型后应直立于水平平台上进行检查，其精度要求应达到下述要求：

上、下端面平面平行度偏差≤2mm； 上、下端面圆心垂直偏差≤ 2mm；

上、下端面平面椭圆度偏差≤5mm； 上、下端面平面周长偏差≤5mm；

圆弧偏差用周长为1米的圆弧样板检验，偏差≤ 1.5mm，为于纵缝两侧的圆弧偏差只允许外凸，不允许内凹。对接缝板边偏差≤1.5mm。

3.5 圆管柱的组焊控制

3.5.1 圆管表面四条中心线的定位：

（1）制作放线的胎具，在胎架平台及地板上利用经纬仪放出一条直线作为圆管中心线，然后在胎架平台上放样两条间距为10米垂直于中心线的直线作为胎架的垂直定位线，按圆管的外径尺寸调整支座定位板的距离。放样完成后用洋冲留点，并用油漆笔做好标记。

（2）将圆管放置在胎架平台上，以地板打好的钢管中心线为基准在钢管端面上吊线锤，线锤静止后得到钢管上、下表面的中心线的交点，将事先做好的模板固定在钢管的端头，使其一条垂直边与上、下表面的中心线的交点连线重合，以交点连线的中点做一垂直焦点连线的垂直平分线与圆管交于两点，这样就找出圆管两端四条中心线的端点，连接两端四条中心线的端点，就得到钢管四条中心线。注意放四条中心线时，应保证各短节纵缝符合制作要求。制作时以圆管四条中心线为基准线放样。

3.5.2牛腿的组焊控制：

（1）先将牛腿三块板组对成工字型，高度控制在0～2mm以内，腹板偏心控制在0～2mm以内。合格后进行焊接修理。

（2）以圆管表面四条中心线为基准，在圆管外表面画出各层牛腿的位置线，由于每节钢柱都装配三层牛腿，而且各层牛腿腹板在一侧都在一条直线上，为保证各层牛腿的装配尺寸，我们在圆管两端各放置一样杆，让样杆在牛腿腹板延长线上，在样杆上拉上钢丝线，距离为两端面管心到牛图最外侧的距离，装配牛腿时以此为基准控制牛腿的角度和长度以及牛腿腹板外侧的孔尺寸。

（3）焊接采用CO2气体保护焊，焊接时，先焊牛腿腹板与圆管之间的焊缝，焊接采用两人对称焊接。焊完腹板在焊接牛腿上下翼缘板与圆管之间的焊缝。

4 总结

在施工中，采用合理的施工工艺，对圆管柱的各个流程进行控制，有效的控制了圆管的下料尺寸、曲元精度、牛腿的装配尺寸和精度；而且在施工中采用合理的焊接顺序有效的控制了构件的变形，保证了构件的整体制作质量。