大连期货大厦钢结构低温焊接施工技术

《大连期货大厦钢结构低温焊接施工技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、大连期货大厦钢结构低温焊接施工技术　　中图分类号：TU74文献标识码：A　　　　　　0.工程背景　　钢结构工程中的低温焊接技术历来是学术界、工程界共同关注的课题。尤其是在近年来国内建筑钢结构行业的飞速发展和大量应用下，钢结构在低温环境下的施工被提到了相当高的位置，引起了各方面的高度关注。国内各大钢结构施工企业、各大科研院所都投入了相当大的人力、物力资源研究、解决低温环境下施工技术尤其是对焊接质量所造成的直接影响。在国内外建筑钢结构发展过程中，因为焊接质量控制不好所造成的焊接质量的下降甚至造成不安全隐患，甚至

2、是因此所引起的安全事故不断发生，而由于环境所引起的焊接质量缺陷又是相当重要的一个方面。因此，国外内在此领域内的研究、试验力度不断加强。下面以大连期货大厦钢结构工程为例，对低温环境下的钢结构焊接技术进行简要的分析。　　1.工程简介　　大连期货大厦位于大连市沙河口区，主体结构为242.8m高的超高层建筑钢结构工程，工程总建筑面积为13.15万平方米，是目前东北地区已建成的结构最高的甲级写字楼。由于本工程地处渤海湾，受陆地气候和热带海洋气候的综合影响较为严重。根据大连市常年气象预报，大连市每年11月底至第二年3月

3、15日为冬季施工期，其中11月底至12月31日为初冬期，该期间平均气温在-5℃~+5℃之间，极端最低温度为-13℃；1月1日~2月底为寒冬期，平均气温为?5℃~-10℃之间，极端气温为-19℃，该期间为冬施最不利时期；3月1日~3月15日为冬末期，平均气温在-5℃~+8℃之间，极端最低温度为-15℃，主要受北风寒流影响，会出现温差较大的特殊时段。而自2008年9月份至2009年6月份为大连期货主体结构施工阶段，钢结构安装贯穿了整个低温的冬季时段。　　本工程塔楼由钢筋混凝土筒体和钢结构外框架组成，横剖面为44

4、.55m×44.55m的正方形，外框结构共设置42根由口1000×600×30×30、口800×600×30×30、口900×600×24×24、□600×600×24×24等多种截面规格组成的箱型钢柱，单根钢柱最重11.3吨；核芯筒混凝土内设12根H型钢劲性钢骨柱，为H750×400×16×16、H400×400×16×16、H250×250×12×12、H300×300×14×14、600×250×20×20；采用Q345和Q235材质组成H型钢梁主要分为以下几种规格：H800×300×14×18、H1

5、000×300×18×20、H600×350×18×22、H800×200×14×14、H800×300×14×18；钢柱对接口采用全熔透焊缝焊接，钢柱与钢梁采用单面坡口焊接，所有对接口焊缝均为一级熔透焊，现场的焊接量较大。　　2.低温焊接破坏机理　　大量焊接钢结构失效事故表明，低温是导致脆断的主要原因，特别是结构中存在着缺陷（缺口效应）则脆断效应更严重。当温度低于材料的临界转变温度时，在远小于σs的作用下，钢材的σs提高并接近于σb，出现完全无屈服的断裂。这就是进行低温焊接试验的根本原因。试验结果给我们带

6、来了很多启示，也我们冬季施工提供了理论依据和操作指南。很多低温试验是相当成功的，为我们在工程施工过程中提供了可靠的理论及技术支持，为焊接工艺评定方案的编制提供了比较可靠的试验数据。　　经过实验室的研究、分析，低温环境对焊缝金属危害的直接表征就是出现裂纹和工作状态下发生脆断，其脆断机理受温度下降的速率变化而变化，主要归纳为以下几点：　　（1）低温焊接条件下，焊缝的冷却速度较常温比较速度增加，直接后果是t8/5下降，晶粒度随之粗大，因此冷裂纹的敏感性也相应增加。　　（2）在结构拘束度很大的前提下，冷却速度过快，

7、极易造成焊缝金属偏析，在较强的拉应力场作用下，在焊缝的偏析处即焊缝中心部分发生结晶裂纹，是热裂纹的一种形式。　　（3）冷裂纹的延迟效应增加，焊缝金属在冷却过程中，游离氢的溶解度降低，冷却的速度变快，氢透出的时间变短，因此残留在金属的比例增大，使冷裂纹的效应增加。延迟效应同残留在金属中的氢含量成正比。　　（4）低温下发生脆断的可能性增加，当构件的工作温度低于材料的脆性转变温度的情况下，在拉应力和焊接残余应力共同作用下，结构的静载强度大幅度的降低，极大可能在远低于材料的σs点的外力作用下发生脆断。　　3.大连期

8、货大厦低温焊接措施　　由于我国特殊的地理环境及近年来建筑钢结构行业的快速发展，越来越多的钢结构施工尤其是钢结构焊接都要经历冬季比较漫长的低温焊接过程。通过大量的试验和分析、研究，人们逐渐总结出了一套低温焊接质量控制的要领。首先，为了消除焊接应力对施工质量造成的影响，在高层钢结构焊接过程中，通常情况下都遵循从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。平面上采用从结构中心开始向四周对称扩展焊接，为减小焊接应力