超高层建筑钢板剪力墙制作技术

曲直

上海楚浩建筑工程有限公司

摘要：钢板剪力墙是超高层建筑中，作为抵抗侧力的重要构件，在抵抗风荷载和地震作用上发挥着巨大的作用。由于钢板剪力墙单片尺寸大，平面内刚度较小，容易产生变形；其高度涉及多个楼层，焊缝长度长，焊接收缩变形大。因此怎样控制焊接变形，保证构件几何尺寸精度，及时消除制作误差，对钢板剪力墙的制作尤为重要。

关键词：钢板剪力墙；焊接质量；控制变形

1 前言

近年来，钢结构以其强度高、重量轻、施工工期短等优点而在建筑中迅猛发展，钢板剪力墙作为重要的抵抗侧力构件，应用越来越广泛。但钢板剪力墙因其面积大，钢板厚度方向易受力变形、长度方向受温度影响大等，使制作难度大大增加。为进一步提高车间生产效率，合理的制作工艺起着至关重要的作用。本文结合南京所街6号地块金鹰广场项目制作经验，对钢板剪力墙制作技术进行简明的阐述和总结。

南京所街6号地块金鹰广场位于河西新商业中心南端，其三栋超高层塔楼均由框架-核心筒组成，项目总建筑面积约92万m²，其中核心筒为钢板剪力墙，由钢板墙柱、暗梁组成。

2 制作关键点

1. 单片钢板剪力墙尺寸长12m宽3.4m，如何控制焊接变形，保证焊接质量及构件几何尺寸精度，是钢板剪力墙构件制作的难点之一；

2. 接驳器、栓钉数量多，如何保证装配精度及控制焊接变形是钢板剪力墙制作的又一难点；

3. 考虑施工安装的便利性，超高层建筑采用钢板与框架柱组合型式，并在每层梁部位设置水平加劲肋，加劲肋、墙板及柱相互之间在节点区域需要满足等强连接，焊接质量要求高；

4. 超宽构件运输过程中变形控制，是保证安装尺寸精度的关键点。

3 制作流程

1.搭设钢板剪力墙组装胎架，胎架经过抄平→2.墙板上胎架，定位划线→3.组装剪力钢板两侧的型钢暗柱，调整型钢暗柱与剪力钢板之间的组装间隙，然后点焊固定→4.组装第二块剪力钢板，定位无误后与型钢暗柱点焊固定→5.组装楼层梁处的剪力钢板加劲板，定位无误后点焊固定→6.焊缝焊接、检测、焊后矫正，检查尺寸，最后进行栓钉焊接。

4 控制要点

4.1 钢板墙装配

拼装胎架精度的好坏，将直接影响构件的拼装质量，所以拼装胎架必须严格按工艺要求进行搭设，胎架必须有足够的强度及刚度，且胎架不得有明显的晃动；必须保证胎架模板上口标高尺寸准确性。胎架应由专职检查员进行验收，并提交监理复验，确保拼装胎架的制作精度后，才可以对钢板墙进行装配，从而来保证钢板墙的装配质量。

零件装配前，自检其编号、材质、尺寸、数量和加工精度等，并交专职检测员检查，确保符合图纸和工艺要求后，方可进入下道工序。

4.2 钢板墙焊接

4.2.1主体焊缝要求

核心筒柱（H型钢）与钢板墙的焊接要求：核心筒柱上有筋板处及上下600范围内，以及上下端头100mm范围内为全熔透一级焊缝，其余处为部分熔透，部分熔透形式与外框柱上主焊缝的部分熔透一致。

4.2.2焊接控制要点

1. 选择与控制合理的焊接顺序，既是防止焊接应力的有效措施，也是防止焊接变形的最有效的方法之一。根据不同的焊接方法，制定不同的焊接顺序，埋弧焊一般采用逆向法、退步法；CO2气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法；编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度”。采用氧乙炔火焰进行预热的范围应为焊接坡口两侧，宽度应为焊件厚度的1.5倍以上，且不小于100㎜；测温点应在电弧经过前的焊接点各方向不小于75㎜处；当用火焰加热器预热时正面测温度在加热停止后进行，不能应用焊接过程中的热量来替代。

当焊接的两块板不等厚时，应用温控仪和红外线测温仪测量，保证较厚板的预热温度。当环境温度（或母材表面温度）低于0℃，应提高预热温度15℃～25℃。

焊接时，要采用数显测温仪，随时对焊接点的前后方向、侧面进行测温，要控制层间温度一直保持在200-220℃之间。确保预热温度和层间温度均满足要求时，才可以引弧施焊。

2. 施焊前，用钢丝刷和砂轮机清除施焊部位及其附近30mm范围内的松散氧化皮、铁锈、水份、油污和毛刺等影响焊缝质量的杂质。待焊表面和边缘应平整、光洁，不应有对焊接质量或强度产生不良影响的飞边、裂纹或其他缺陷。

3. 严禁在焊接区以外的母材上引弧、熄弧；焊缝的起弧、收弧处必须焊满。冷却后割去引出板及引弧板，并打磨平整。焊缝区外的引弧斑痕应通过磨光完全清除，用磁粉检查裂纹显示，并按焊接工艺进行修补。

4. 应合理选择焊接电流和电压。对于无法一次焊接成型的厚板，必须进行多层多道连续施焊。每一焊道完成后应及时认其清理焊渣与飞溅物，发现存在影响焊接质量的缺陷，应采用措施清除后才可继续施焊；

5. 为防止扩散氢的聚集而产生延迟裂纹，焊后要立即对焊缝进行消氢处理，消氢处理的加热温度应为250-350℃。对接焊缝或有探伤要求的焊缝必须经探伤合格后，方可进入下道工序。焊缝经无损检测，出现超标缺陷时，焊工不得擅自处理，应及时报告焊接技术人员查清原因后，订出修补工艺措施，方可处理。同一部位的焊缝，返修次数不宜超过两次。

4.2.3接驳器施焊

接驳器材质为45#钢，属于中碳钢，可焊性较差，焊接工艺要点如下：焊材选用气体保护焊实心焊丝ER50-6。焊前必须进行预热，预热温度为150~200℃，预热范围为焊接位置150~200mm左右。采用小电流焊接，焊后进行后热、缓冷，后热温度为150℃，后热保温时间为每10mm厚度为1h左右。

接驳器焊接为一圈55°坡口（2mm钝边）加外面一圈角焊缝满焊，焊角高度等于接驳器厚度且不小于10mm，两者取较大值，饱满、均匀一致，保证抗拉强度满足国家标准。

工厂焊接接驳器内部事先塞上高温保温棉，避免焊接飞溅落入烫伤丝口，采取保护措施后内部丝口完好，保证现场可靠拧紧连接。钢构件进场验收时，对接驳器尚需进行机械接头拉拔试验。

4.2.4栓钉焊接

按照施工图，在钢板及构件表面上弹出焊接位置标距线等；焊前瓷环应按产品说明书进行烘焙；检查成品栓钉外观质量及规格尺寸是否符合要求；焊接栓钉前，应先在一块与构件厚度和性能相同的材料上试焊栓钉，并作目检和弯曲30°试验，合格后才能在构件上焊接。为避免零（部）件焊接变形与应力集中，焊接栓钉时应错开一排施工。

栓钉焊接时，焊枪要与构件表面呈90°，磁环就位，焊枪夹住栓钉放入磁环压实；施焊时，焊枪应按住不动，在控制时间内栓钉融化，随枪下压，回弹、断弧，焊接完毕。稍后，用小锤将瓷环敲掉。焊后应满足外观检查合格及打弯试验合格。

4.3 钢板墙成品发运

钢板墙在交工、倒运过程中必须保证钢板平直。构件在发运时，需要注意，当构件一端有型钢的可以不需要加垫木，在没有型钢的一边需要加垫木，垫木按照每2.5米垫一块垫木，中间3块，两端各1块，垫木的高度需要和型钢保持齐平。为能保证运输过程中不产生弯、扭，可以多加垫木，不可以依靠栓钉进行承重。

4.4 钢板墙检验标准

钢板墙构件尺寸公差：发现场后的钢板墙构件尺寸公差普遍为正公差，现场焊接间隙过小，造成构件无法全熔透焊接，要求钢板墙构件中现场对接处的钢板宽度尺寸公差可以为负公差，钢板的尺寸偏差在-2mm~0mm，绝不允许正公差；钢板墙如为厚板，则其现场焊接坡口应为X型坡口，间隙为2mm，要求构件不允许出现公差。

5 结束语

钢板剪力墙应用非常广泛，本文通过对墙板部件组立、焊接及吊运等方面总结，给出了科学合理制作技术，有效地保证了外形尺寸，提高了钢构件整体质量，并对以后类似构件的制作提供了很好的参考价值，并有利于工厂对钢板剪力墙的制作形成标准化和规范化。

参考文献：

[1]中华人民共和国建设部《钢结构工程施工质量验收规范》出版社：中国建筑工业出版社出版日期：2002年

[2]中华人民共和国建设部《钢结构焊接规范》出版社：中国建筑工业出版社出版日期：2012年

[3]中华人民共和国建设部《钢结构工程施工规范》出版社：中国建筑工业出版社出版日期：2012年

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