- 建筑鋼結構焊接新技術
- 陳振明主編
- 1834字
- 2025-02-10 15:46:12
1.2.1 超高層建筑類
1.深圳發展中心大廈
1984年,中國第一座超高層鋼結構建筑——深圳發展中心大廈(見圖1-4)破土動工。深圳發展中心大廈高度為165.3m,采用鋼框架-混凝土剪力墻結構,鋼結構用量1.15萬t,鋼板最大厚度達130mm,焊縫多達5233條,折合長度為354km。為解決厚板焊接難題,該工程在國內首次引進使用了CO2氣體保護半自動焊接工藝,大幅提高了現場焊接工效與焊接質量。

圖1-4 深圳發展中心大廈
2.深圳地王大廈
1996年,深圳地王大廈(見圖1-5)建成,高度383.95m,81層,建筑面積14.97萬m2,鋼結構用量2.45萬t。建成時為亞洲第一高建筑,創造了“兩天半”一個結構層的“新深圳速度”。深圳地王大廈采用筒中筒結構體系,長寬比1.92,高寬比9.0,創造了當時世界超高層建筑最“扁”、最“瘦”的紀錄。鋼結構最大板厚達到90mm。由于結構中有大量箱形斜撐、V形斜撐及大形A字形斜柱,在總長度600km的焊縫中,立(斜立)焊焊縫長度達到了86km。為解決大量厚板的立(斜立)焊縫焊接難題,施工方成功將CO2氣體保護焊拓展應用于立(斜立)焊縫的焊接,保證了焊接速度與質量。

圖1-5 深圳地王大廈
3.上海環球金融中心
上海環球金融中心(見圖1-6),高度為492m,鋼結構用量為6.4萬t,為當時世界結構高度最高的建筑。該建筑為典型的巨型+支撐結構體系,外圍巨型框架結構由周邊巨型柱、巨型斜撐、環帶桁架組成,芯筒為鋼骨及鋼筋混凝土混合結構。施工過程中大小構件約6萬件,包括大量傾斜、偏心、多分支接頭構件,鋼板最大厚度達到100mm,現場鋼結構施工焊條、焊絲用量達285t。
4.中央電視臺新址大樓
中央電視臺新址大樓(見圖1-7)高234m,為當時世界最大的單體鋼結構建筑,建筑面積約55萬m2,鋼結構用量達14萬t。2006年被美國《商務周刊》評為“世界十大新建筑奇跡”。中央電視臺新址大樓有“超級鋼鐵巨無霸”之稱,最大鋼板厚度達到135mm,鋼材品種主要包括:Q355B、Q355C、Q355GJC、Q390D、Q420D及Q460E等。

圖1-6 上海環球金融中心鋼結構施工全景圖

圖1-7 中央電視臺新址大樓
5.深圳平安金融中心
深圳平安金融中心項目(見圖1-8)外框4個角部間分布有V形支撐,其相交節點處用鑄鋼件連接,鑄鋼件分別位于L10層、L49層、L85層、L114層及屋頂塔尖角部對接處,材質為G20Mn5QT。該工程鑄鋼件對接處設計的厚度為200mm,構件鑄造完成后實際厚度為215mm,陽角位置處厚度達304mm,鑄鋼節點(見圖1-9)連接桿件較多,上下分叉與V形支撐連接,節點截面形狀復雜。為攻克200mm厚八面體多棱角鑄鋼件焊接難題,項目成功開發了連續焊接成形的焊接方法(見圖1-10),并先以現行GB/T 11345—2023《焊縫無損檢測 超聲檢測 技術、檢測等級和評定》進行整體檢測,再按現行GB/T 7233.1—2009《鑄鋼件 超聲檢測 第1部分:一般用途鑄鋼件》規定對缺陷部位進行復檢,形成了鑄鋼件對接焊縫的檢測驗收方法,為鑄鋼件對接焊縫的檢測提供了借鑒,該成果填補了國內外空白,經濟效益和社會效益顯著,具有廣闊的應用和推廣前景。

圖1-8 深圳平安金融中心項目施工

圖1-9 鑄鋼節點

圖1-10 鑄鋼節點焊接
6.武漢中心
武漢中心工程塔樓88層,裙樓4層,建筑高438m,結構標高410.7m,結構形式為巨柱框架+核心筒+伸臂桁架的筒體結構。整棟塔樓共有6道巨型桁架加強層,其中3道為伸臂桁架,分別位于31~33層、46~48層、63~65層,伸臂桁架節點處牛腿眾多且多為異形構件,焊接空間有限,若采用傳統的全焊接形式工藝難度極大,且焊接質量難以保證,故將該處節點優化為鍛鋼節點(見圖1-11)。鍛鋼節點主要材質為Q390GJC,最大板厚400mm,最大質量約52t。節點中心主桿件為鍛鋼件(見圖1-12),與之連接的部件為低合金高強度結構鋼,單根節點焊縫總長21940mm,熔敷金屬達到1223kg,焊縫填充量大。為滿足連接的Q390GJC鋼板強度要求,項目采用Q420材質的毛坯料進行鍛壓,再按設計要求進行機械加工;采用400mm厚鍛鋼與100mm厚Q390GJC鋼板開展焊接工藝試驗,分析焊接收縮余量,制定焊接工藝規范。采用全過程電加熱技術,保證預熱溫度和層間溫度為120~150℃,通過工藝支撐與焊接順序匹配,實現復雜鍛鋼節點焊接,并在深圳華潤總部大樓等項目得到推廣應用。

圖1-11 鍛鋼節點

圖1-12 鍛鋼件
7.中國尊
中國尊(見圖1-13)項目建筑高度達528m,地上共108層。該項目鋼結構總用鋼量達到14萬t,結構內包含大量的巨柱、桁架、巨撐及鋼板墻等超重異形復雜構件,鋼材多為Q390GJC,總焊接長度達57500m。該項目利用軟件結合“局部-整體”思想有效地對異形多腔體巨柱進行焊接裝配模擬;通過修改整體模型焊接順序進行模擬并結合現場實際數據,最終確定了“內外組合、橫立結合”的焊接順序,來減少焊后矯正時間,節省8.3%安裝時間,顯著縮短工期,提高了工程效益。圖1-14所示為中國尊多墻體巨柱焊接施工實景。

圖1-13 中國尊

圖1-14 中國尊多墻體巨柱焊接施工實景