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建筑钢板剪力墙施工技术

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《建筑技术杂志》2014年第二期

1钢板剪力墙深化设计

1.1钢板连接方式深化设计钢板剪力墙由周边框架和内嵌钢板组成,具有自重轻及安装方便等特点。根据以往施工经验,钢板墙采用双面焊接工艺较多,但是,双面焊接存在诸多不利因素,如钢板内侧空间狭小,反面清根量大,施工工艺复杂,施工进度慢、全熔透焊接合格率低等。因此,结合工程实际条件,本工程深化设计采用单面焊接钢板墙连接方式。考虑到单面焊接变形大,深化设计中钢板剪力墙还采取了部分优化措施,主要为调整钢板墙分节设计、采取连接板工艺等。通过合理设置钢板分节方案,既提高了安装进度,又有效控制了钢板墙的焊接变形,从而保证了钢板墙的焊接质量。

1.2钢板剪力墙分节深化设计研究表明,焊接对钢板剪力墙应力场和温度场的影响集中在焊缝两侧一定范围内,在钢板墙四角、焊缝位置处、各条焊缝起始位置残余应力较大。因此,本工程钢板墙深化设计在钢骨柱两侧增加500mm宽钢板墙托座板,500mm宽钢板与钢骨柱在工厂加工。考虑到钢骨梁与钢板仰焊施工难度较大,深化设计将钢骨梁两侧翼缘与上下两节钢板焊接。因此,钢板墙的分节设计能最大化地减少施工现场的焊接量与焊接难度,并能有效减少钢板焊接变形及后期的残余应力(图2)。

1.3钢板墙与钢筋连接深化设计设计图纸中钢板墙与钢筋的连接方式主要为钢板上焊接直螺纹连接器、箍筋焊接、穿钢板拉钩等方式。设计的封闭箍筋为135°弯钩,穿钢板基本无法施工,而直螺纹连接的拉钩与穿钢板墙钢筋拉钩均须人工完成135°弯钩,施工效率及质量较低。因此,对钢板墙穿钢筋形式进行优化,在满足设计要求的前提下提高施工效率,保证钢筋弯钩的施工质量。

1.4钢板墙预留孔深化设计为保证钢板混凝土剪力墙的截面尺寸及观感质量,采用了大钢模板,且核心筒剪力墙采用爬模体系。因此,须考虑在钢板墙上预留模板穿墙螺栓孔、爬模机位孔等,深化设计中须提前深化设计钢板墙上预留穿孔,加工时须保证穿孔位置及精度,并满足钢板的设计强度要求。

1.5钢板墙连接板设计在钢板墙、钢骨柱及钢骨梁等构件均设置连接钢板,所有连接钢板均在加工厂组拼焊接完成,既减小了现场焊接量,又避免了现场焊接应力直接作用于钢框架体系。钢板剪力墙拼接焊缝内侧连接钢板,连接钢板按同等间距布置以控制钢板墙的焊接变形。考虑到钢骨柱长细比大,钢骨柱对接安装时采用厚度不小于20mm的连接钢板并配合高强螺栓连接稳固,以提高钢骨柱的稳定性(图3)。

2钢板墙主要施工技术

2.1钢板墙测量钢板墙的测量方法与频率将直接影响到钢板墙的施工质量,尤其钢板墙单片数量多、面积大、侧向刚度小、拼接焊缝多,在安装焊接过程中易产生弯曲与变形,所以必须进行测量预控与复测。建立平面控制轴网,按照内、外控制轴网相结合的方法进行钢板墙的坐标测量。先进行角部钢柱测量校正、加固;后进行钢板墙的测量,每节钢板墙须按基点进行复查与引测,每次1个测回须进行闭合检查。采用全站仪、铅锤仪、三角钢尺控制钢板墙侧向垂直度的测量。所有测量设备须经检验合格后方可使用,按焊前测量预控、焊中过程控制、焊后复查的顺序进行。

2.2钢板墙安装与连接钢板墙安装前,对钢板墙的规格尺寸、平整度、钢骨柱垂直度以及预留螺栓孔等进行验收,合格后方可吊装。钢板墙起吊前在底部设安全牵引绳,吊钩处安装防坠器以保证施工安全。利用吊装设备采用单机回转的方法从外向内将钢板墙安装在钢骨柱之间,钢板墙与钢骨柱之间通过接板钢板与高强螺栓相互配合临时连接。用撬棍和三角楔铁调整横、竖拼接焊缝的安装间隙,经全站仪监测无误后进行螺栓初拧、终拧。将连接钢板进行双面焊接,增加了连接强度,在提高钢板墙安装进度的同时起到了焊接控制变形的目的。

2.3钢板墙焊接钢板墙2条竖向焊缝与1条横向缝均采用单面坡口带衬板形式,既可减小焊接作业时间,又可避免反面清根的工序,提高了施工效率。钢骨柱对接接口焊缝应同时、同向、对称焊接。钢板墙焊接时,两侧焊缝应先焊接一侧,待冷却收缩完成后再焊接另一侧。采用多人、对称跳焊的工艺,能有效控制钢板墙不均匀变形。为减小焊接变形,层间温度控制在120~150℃,采用多层焊接,焊接层数控制在3~9层,相临层搭接50mm左右,这样焊缝既起到预热,又具有后热的效果,确保了焊接质量。

2.4钢板墙变形监测钢板墙变形监测主要采用全站仪配合贴片进行踪监测,监测部位按层高均匀布置,焊接时变形收缩量超过规范要求后停止焊接,通过调整焊接工艺参数与焊接顺序减小焊接变形量,监测点位如图4所示。检测钢骨柱身的监测点,以控制钢板墙身左右安装间隙变形量;检测钢板墙身的监测点,以确保整体框架的垂直弯曲变形量。跟踪控制每块钢板墙的焊接变形收缩量,在钢板墙焊接时采用全站仪检测,若局部变形值超过规范要求须马上停止焊接,调整工艺参数与焊接方法,以保证钢板墙变形值控制在规范规定范围内。

3注意事项

3.1质量控制

3.1.1进场检验根据深化图纸放样,严格控制钢板墙、钢骨柱以及约束板间距、长度、外观质量、检查预留安装螺栓孔与钢筋孔位,正确无误后方可进行下道工序。采用靠尺检查钢板墙平整度,重点检查钢板4个角部的弯曲值,必要时采用人工校正的方法。

3.1.2焊接工艺钢骨柱约束构件安装时应严格控制每根约束构件的标高与垂直度,检查相邻钢骨柱身约束板的间距与标高、方向是否正确,最后在钢骨柱约束构件对接接口处连接夹板焊接牢固,并用缆风绳固定。钢骨柱组焊时,严格控制焊接工艺参数,防止构件扭曲变形。利用全站仪对每块钢板墙坐标进行监控,偏差值偏大立即停止施焊,重新进行锚固和调整焊接工艺参数。钢板墙所有焊缝须进行无损超声波探伤检测,合格后方可进行下道工序。

3.2安全防护措施

钢板墙焊接量大、焊缝分布广,需多人同时焊接。为保证焊接质量,采用外挂钢筋梯笼代替传统的外脚手架平台,既方便了拆除,又达到了焊接操作平台的效果,确保了安全施工。实行安全员旁站管理,对施工焊接操作区、易燃区、防火区进行跟踪管理,确保施工的防火及人员安全。钢结构焊接作业时须设置接火盆及防火布,避免焊渣飞溅引燃周转材料等。钢板墙焊接量大,应避免与钢筋绑扎等工序进行交叉作业,以免烫伤其他作业人员。

4结语

北京绿地中心工程钢板墙施工工艺复杂,其中钢板墙与钢筋穿插多、连接节点复杂、深化难度大;钢板面积大、焊接量大,焊接变形及残余应力控制难度大。工程中对钢板墙进行了科学合理的深化设计,并制订了有效控制焊接变形的措施。在焊接过程中对钢板进行变形监测,通过监测数据总结焊接变形的规律,制订措施调整焊接工艺,使钢板焊接变形满足要求。

作者:张莉莉张良张玉品吴华李杰单位:北京六建集团有限责任公司北京市机械施工有限公司

建筑技术杂志责任编辑:田老师    阅读:人次