![建筑钢结构焊接新技术](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/690/53287690/b_53287690.jpg)
1.2.1 超高层建筑类
1.深圳发展中心大厦
1984年,中国第一座超高层钢结构建筑——深圳发展中心大厦(见图1-4)破土动工。深圳发展中心大厦高度为165.3m,采用钢框架-混凝土剪力墙结构,钢结构用量1.15万t,钢板最大厚度达130mm,焊缝多达5233条,折合长度为354km。为解决厚板焊接难题,该工程在国内首次引进使用了CO2气体保护半自动焊接工艺,大幅提高了现场焊接工效与焊接质量。
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图1-4 深圳发展中心大厦
2.深圳地王大厦
1996年,深圳地王大厦(见图1-5)建成,高度383.95m,81层,建筑面积14.97万m2,钢结构用量2.45万t。建成时为亚洲第一高建筑,创造了“两天半”一个结构层的“新深圳速度”。深圳地王大厦采用筒中筒结构体系,长宽比1.92,高宽比9.0,创造了当时世界超高层建筑最“扁”、最“瘦”的纪录。钢结构最大板厚达到90mm。由于结构中有大量箱形斜撑、V形斜撑及大形A字形斜柱,在总长度600km的焊缝中,立(斜立)焊焊缝长度达到了86km。为解决大量厚板的立(斜立)焊缝焊接难题,施工方成功将CO2气体保护焊拓展应用于立(斜立)焊缝的焊接,保证了焊接速度与质量。
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图1-5 深圳地王大厦
3.上海环球金融中心
上海环球金融中心(见图1-6),高度为492m,钢结构用量为6.4万t,为当时世界结构高度最高的建筑。该建筑为典型的巨型+支撑结构体系,外围巨型框架结构由周边巨型柱、巨型斜撑、环带桁架组成,芯筒为钢骨及钢筋混凝土混合结构。施工过程中大小构件约6万件,包括大量倾斜、偏心、多分支接头构件,钢板最大厚度达到100mm,现场钢结构施工焊条、焊丝用量达285t。
4.中央电视台新址大楼
中央电视台新址大楼(见图1-7)高234m,为当时世界最大的单体钢结构建筑,建筑面积约55万m2,钢结构用量达14万t。2006年被美国《商务周刊》评为“世界十大新建筑奇迹”。中央电视台新址大楼有“超级钢铁巨无霸”之称,最大钢板厚度达到135mm,钢材品种主要包括:Q355B、Q355C、Q355GJC、Q390D、Q420D及Q460E等。
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图1-6 上海环球金融中心钢结构施工全景图
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图1-7 中央电视台新址大楼
5.深圳平安金融中心
深圳平安金融中心项目(见图1-8)外框4个角部间分布有V形支撑,其相交节点处用铸钢件连接,铸钢件分别位于L10层、L49层、L85层、L114层及屋顶塔尖角部对接处,材质为G20Mn5QT。该工程铸钢件对接处设计的厚度为200mm,构件铸造完成后实际厚度为215mm,阳角位置处厚度达304mm,铸钢节点(见图1-9)连接杆件较多,上下分叉与V形支撑连接,节点截面形状复杂。为攻克200mm厚八面体多棱角铸钢件焊接难题,项目成功开发了连续焊接成形的焊接方法(见图1-10),并先以现行GB/T 11345—2023《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》进行整体检测,再按现行GB/T 7233.1—2009《铸钢件 超声检测 第1部分:一般用途铸钢件》规定对缺陷部位进行复检,形成了铸钢件对接焊缝的检测验收方法,为铸钢件对接焊缝的检测提供了借鉴,该成果填补了国内外空白,经济效益和社会效益显著,具有广阔的应用和推广前景。
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图1-8 深圳平安金融中心项目施工
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图1-9 铸钢节点
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图1-10 铸钢节点焊接
6.武汉中心
武汉中心工程塔楼88层,裙楼4层,建筑高438m,结构标高410.7m,结构形式为巨柱框架+核心筒+伸臂桁架的筒体结构。整栋塔楼共有6道巨型桁架加强层,其中3道为伸臂桁架,分别位于31~33层、46~48层、63~65层,伸臂桁架节点处牛腿众多且多为异形构件,焊接空间有限,若采用传统的全焊接形式工艺难度极大,且焊接质量难以保证,故将该处节点优化为锻钢节点(见图1-11)。锻钢节点主要材质为Q390GJC,最大板厚400mm,最大质量约52t。节点中心主杆件为锻钢件(见图1-12),与之连接的部件为低合金高强度结构钢,单根节点焊缝总长21940mm,熔敷金属达到1223kg,焊缝填充量大。为满足连接的Q390GJC钢板强度要求,项目采用Q420材质的毛坯料进行锻压,再按设计要求进行机械加工;采用400mm厚锻钢与100mm厚Q390GJC钢板开展焊接工艺试验,分析焊接收缩余量,制定焊接工艺规范。采用全过程电加热技术,保证预热温度和层间温度为120~150℃,通过工艺支撑与焊接顺序匹配,实现复杂锻钢节点焊接,并在深圳华润总部大楼等项目得到推广应用。
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图1-11 锻钢节点
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图1-12 锻钢件
7.中国尊
中国尊(见图1-13)项目建筑高度达528m,地上共108层。该项目钢结构总用钢量达到14万t,结构内包含大量的巨柱、桁架、巨撑及钢板墙等超重异形复杂构件,钢材多为Q390GJC,总焊接长度达57500m。该项目利用软件结合“局部-整体”思想有效地对异形多腔体巨柱进行焊接装配模拟;通过修改整体模型焊接顺序进行模拟并结合现场实际数据,最终确定了“内外组合、橫立结合”的焊接顺序,来减少焊后矫正时间,节省8.3%安装时间,显著缩短工期,提高了工程效益。图1-14所示为中国尊多墙体巨柱焊接施工实景。
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图1-13 中国尊
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图1-14 中国尊多墙体巨柱焊接施工实景