CN103894750B - 钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法 - Google Patents

钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢板剪力墙焊接结构及焊接方法。该钢板剪力墙焊接结构包括：夹设于钢板剪力墙和附带板两侧的第一夹板和第二夹板，其中，所述第一夹板和所述第二夹板形成有两个交叉相对连接侧，其中，一个交叉相对连接侧固接于所述钢板剪力墙和所述附带板，另一交叉相对连接侧与钢板剪力墙和附带板之间设有焊接结构；焊接结构包括第一焊接结构和第二焊接结构；所述第一焊接结构为第一连续焊层；所述第二焊接结构包括至少两层跳焊层和位于所述跳焊层之上的第二连续焊层，所述跳焊层具有交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。本发明解决了钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙发生塑性变形的问题。

Description

钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法
技术领域
本发明涉及建筑焊接结构及方法，尤指一种钢板剪力墙焊接结构及焊接方法。
背景技术
钢板剪力墙筒体抗震性能优越，变形能力大，耗能能力强，与各类构件连接方便，对超长结构温度适应能力强，施工工期较短。在钢板剪力墙实际应用中，由于施工过程中存在轴向累积压缩及加工误差，必然导致内填钢板很难实现全部栓接，较为可行的连接方式为现场焊接连接。采用焊接连接的方式虽然避免了钢板剪力墙安装精度高及受力后噪音的问题，但不可避免会对结构整体带来不可预测的焊接应力与变形。焊接作为钢结构中的重要工艺，是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，直接关系到工程质量的好坏、结构的安全。焊接过程中的加热冷却循环不可避免地导致残余应力的产生。残余应力将影响到腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能，同时也会对材料的物理机械性能产生巨大影响，对结构强度造成很大危害。故采取常规的焊接方法对焊缝较长，内嵌钢板较薄的钢板剪力墙，容易造成焊缝受热不均导致焊接瞬时应力及残余应力的产生，或焊缝和构件受热而产生的塑性变形，对结构造成的安全性危害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法，解决焊缝长造成的焊缝受热不均导致焊接瞬时应力及残余应力的产生，焊缝和构件受热产生的塑性变形，对结构造成安全性的危害等问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明一种钢板剪力墙焊接结构，连接钢板剪力墙和固接于边框柱上的附带板，
所述钢板剪力墙焊接结构包括：夹设于所述钢板剪力墙和所述附带板两侧的第一夹板和第二夹板，其中，所述第一夹板和所述第二夹板形成有两个交叉相对连接侧，其中，一个交叉相对连接侧固接于所述钢板剪力墙和所述附带板，另一交叉相对连接侧与所述钢板剪力墙和所述附带板之间设有焊接结构；所述焊接结构包括第一焊接结构和第二焊接结构；
所述第一焊接结构为第一连续焊层；
所述第二焊接结构包括至少两层跳焊层和位于所述跳焊层之上的第二连续焊层，所述跳焊层具有交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。
采用第二焊接结构分段连接，第一段焊层和第二段焊层交错设置，解决了由于钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均产生瞬时应力、残余应力，最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙结构发生塑性变形的问题。
本发明钢板剪力墙焊接结构的进一步改进在于，所述钢板剪力墙和所述附带板之间留有空隙。
本发明钢板剪力墙焊接结构的进一步改进在于，所述第一夹板的第一端与所述钢板剪力墙的侧面固接，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合；所述第二夹板的第一端与所述附带板的侧面固接，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合。
本发明钢板剪力墙焊接结构的进一步改进在于，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合处设有第一焊接结构，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合处设有第二焊接结构。
本发明钢板剪力墙焊接结构的进一步改进在于，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合处设有第二焊接结构，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合处设有第一焊接结构。
本发明一种钢板剪力墙焊接施工方法，
提供边框柱和钢板剪力墙，所述边框柱上固接有附带板，所述附带板上固接有第二夹板，所述钢板剪力墙上固接有第一夹板；
吊装所述钢板剪力墙，使得所述钢板剪力墙与所述附带板对接之后所述第一夹板和所述第二夹板夹设于所述附带板和所述钢板剪力墙的两侧；
于所述第二夹板中夹持于所述钢板剪力墙的连接侧和所述第一夹板中夹持于所述附带板的连接侧同时进行对称焊，其中，一个连接侧采用连续焊施工方法以形成第一连续焊接层，另一连接侧采用跳焊施工方法以形成第二焊接结构，所述第二焊接结构包括至少两层跳焊层和位于所述跳焊层之上的第二连续焊层，所述跳焊层具有交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。
本发明钢板剪力墙焊接施工方法的进一步改进在于，所述跳焊施工方法包括：
首先，形成至少两层跳焊层，其中每一层的跳焊层的形成均包括：以一定间隔进行焊接，形成具有等间隔第一段焊层；再对第一段焊层之间留有的间隔进行焊接，形成第二段焊层；
然后，在所述跳焊层的顶面进行连续焊，形成第二连续焊层。
利用合理的焊接顺序及施工工艺做法，采用跳焊施工方法，解决了由于钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均产生瞬时应力、残余应力，最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙结构发生塑性变形的问题。
本发明钢板剪力墙焊接施工方法的进一步改进在于，于所述第一夹板和所述附带板之间采用连续焊施工方法，于所述第二夹板和所述钢板剪力墙之间采用跳焊施工方法。
本发明钢板剪力墙焊接施工方法的进一步改进在于，于所述第一夹板和所述附带板之间采用跳焊施工方法，于所述第二夹板和所述钢板剪力墙之间采用连续焊施工方法。本发明钢板剪力墙焊接施工方法的进一步改进在于，实施焊接前，于所述第二夹板中夹持于所述钢板剪力墙的连接侧和所述第一夹板中夹持于所述附带板的连接侧用螺栓临时固定。
附图说明
图1为本发明钢板剪力墙吊装时的俯视图；
图2为本发明钢板剪力墙焊接结构的俯视图；
图3为本发明钢板剪力墙焊接结构的正视图；
图4为本发明钢板剪力墙焊接结构的后视图；
图5为本发明钢板剪力墙焊接结构中第二焊接结构一较佳实施方式的结构示意图；
图6为本发明钢板剪力墙焊接施工方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，显示了本发明钢板剪力墙吊装时的俯视图。图2为本发明钢板剪力墙焊接结构的俯视图。本发明钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法，提出了一种两侧同时对称焊，一侧采用连续焊的施工方法形成连续的焊接层，另一侧采用跳焊施工的方法，以一定间隔进行施焊，然后再对未焊的间隔进行焊接，循环进行多层的间隔焊接操作，在最后一层实施连续焊，形成连续的焊接层覆于间隔的焊接层之上。利用合理的焊接顺序及施工工艺做法，采用跳焊施工方法，解决了由于钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均产生瞬时应力、残余应力，最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙结构发生塑性变形的问题。下面结合附图对本发明钢板剪力墙焊接结构及焊接施工方法进行说明。
参阅图1，显示了本发明钢板剪力墙吊装时的俯视图。下面结合图1对本发明钢板剪力墙焊接结构进行说明。
如图1所示，本发明钢板剪力墙焊接结构包括：边框柱10、附带板101、钢板剪力墙20、第一夹板30以及第二夹板40，边框柱10设于钢板剪力墙20的端部，用于支撑连接钢板剪力墙20，边框柱10固接有附带板101，附带板101一端设于边框柱10的内部，另一端穿设边框柱10，并与边框柱10的侧板焊接连接。第一夹板30和第二夹板40夹设于附带板101和钢板剪力墙20的两侧。作为本发明的一较佳实施方式为：附带板101穿过边框柱10的端部于侧面焊接于第二夹板40的第一端，钢板剪力墙20的另一侧面焊接于第一夹板30的第一端，第一夹板30和第二夹板40的厚度为钢板剪力墙20内钢板的厚度的0.7倍。吊装钢板剪力墙20，使得第一夹板30的第二端紧靠于附带板101上与第二夹板40相对的侧面，第二夹板40的第二端紧靠于钢板剪力墙20上与第一夹板30相对的侧面。
结合图2所示，为钢板剪力墙焊接结构的俯视图。吊装时，钢板剪力墙20和附带板101之间留有空隙50，然后于第一夹板30的第二端与附带板101的连接侧和第二夹板40的第二端与钢板剪力墙20的连接侧同时进行焊接，形成焊接结构。该焊接结构包括第一焊接结构和第二焊接结构，其中，第一焊接结构为第一连续焊接层，第二焊接结构包括至少两层跳焊层和设有跳焊层之上的第二连续焊层。该跳焊层包括交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。
吊装钢板剪力墙20时的具体结构为：结合图3所示，为本发明钢板剪力墙焊接结构的正视图。显示了第一夹板30连接附带板101和钢板剪力墙20的结构示意图。吊装钢板剪力墙20之前，先将钢板剪力墙20与第一夹板30焊接连接，钢板剪力墙20的顶部与钢框梁90拼装固定，上述两个步骤可以在加工厂内完成，直接送至施工现场进行吊装。吊装钢板剪力墙20，将第一夹板30紧靠于附带板101时，焊接之前先用螺栓80进行临时固定，临时将第一夹板30和附带板101固定，结合图4所示，为本发明钢板剪力墙焊接结构的后视图。同样背面的第二夹板40和钢板剪力墙20之间在焊接之前也采用螺栓80进行临时固定。然后再对第一夹板30的第二端与附带板101的连接侧和第二夹板40的第二端与钢板剪力墙20的连接处进行同时对称焊接施工，形成第二焊接结构70和第一焊接结构60，第一焊接结构60采用连续焊施工，形成第一连续焊接层，第二焊接结构70采用跳焊施工，包括至少两层跳焊层和覆于跳焊层之上的第二连续焊层，跳焊层为交错设置且首尾相接的第一段焊层701和第二段焊层702，其形成的顺序为先以一定间隔704形成第一段焊层701，结合图5所示，为第二焊接结构的一较佳实施方式的结构示意图。然后在对间隔704处施焊，形成第二段焊层702。间隔704的长度即第二段焊层702的长度为300毫米至600毫米，较佳选用500毫米。第一段焊层701的长度为300毫米至600毫米，较佳为500毫米。然后至少重复上述跳焊步骤一次，形成两层跳焊层，在本实施例中，重复上述步骤两次，形成三层跳焊层，具体为：第一段焊层701之上形成有第一段焊层701′，第一段焊层701′之上形成有第一段焊层701″，第二段焊层702之上形成有第二段焊层702′，第二段焊层702′之上形成有第二段焊层702″。然后在第一段焊层701″和第二段焊层702″之上进行连续焊接施工，形成第二连续焊层703。
作为本发明的一较佳实施方式，于第一夹板30的第二端和附带板101的连接侧采用连续焊施工方法，形成第一连续焊接层，于第二夹板40的第二端和钢板剪力墙20的连接侧采用跳焊施工方法，形成第二焊接结构。
本发明钢板剪力墙焊接结构的有益效果为：
采用第二焊接层分段连接，第一段焊层和第二段焊层交错设置并首尾相接，解决了由于钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均产生瞬时应力、残余应力，最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙结构发生塑性变形的问题。
参阅图6所示，为本发明钢板剪力墙焊接施工方法的流程图。下面结合图6，对本发明钢板剪力墙焊接施工方法进行说明。
如图6所示，本发明钢板剪力墙焊接施工方法包括：
执行步骤S10，安装钢板剪力墙端部的边框柱，结合图1所示，按照设计图纸要求，将边框柱10设置到位，边框柱10设于钢板剪力墙20的端部，实际为两端均设置边框柱10，为钢板剪力墙20提供支撑。边框柱10相对钢板剪力墙20的一侧固接有附带板101，钢板剪力墙20通过与附带板101连接固定。接着执行步骤S11。
执行步骤S11，钢板剪力墙的侧面焊接第一夹板，结合图1所示，钢板剪力墙20的侧面焊接第一夹板30，该焊接操作可在工厂完成，施工现场直接使用带有第一夹板30的钢板剪力墙20。接着执行步骤S12。
执行步骤S12，边框柱上的附带板侧面焊接第二夹板，结合图1所示，附带板101的侧面焊接第二夹板40，该焊接操作可以在工厂完成，施工现场直接使用带有第二夹板40的边框柱10。接着执行步骤S13。
执行步骤S13，吊装钢板剪力墙，结合图2所示，按照设计图纸要求，将钢板剪力墙吊装到位，使得第一夹板30和第二夹板40夹设于附带板101和钢板剪力墙20，结合图3至图4所示，采用螺栓80对第一夹板30夹持于附带板101的连接侧进行临时固定，同样对第二夹板40夹持于钢板剪力墙20的连接侧进行临时固定。钢板剪力墙20与钢框梁90在工厂已拼装好，施工现场只吊装到设定位置即可。接着执行步骤S14。
执行步骤S14，对第一夹板与附带板的连接侧和第二夹板与钢板剪力墙的连接侧进行对称焊，一侧采用连续焊，一侧采用跳焊。钢板剪力墙与周边钢结构构件安装完毕，两边的夹板通过螺栓临时固定，待全部钢板剪力墙吊装安装完成后，进行焊接。在实施焊接前，对焊接处进行打磨除锈，以及预热处理。钢板剪力墙与边框柱的竖向焊接长度大于3.2米。结合图3至图5所示，于第一夹板30与附带板101的连接侧和第二夹板40与钢板剪力墙20的连接侧进行同时对称焊，其中一个连接侧采用连续焊接施工方法，形成第一焊接结构，即第一连续焊接层。另一连接侧采用跳焊施工方法，形成第二焊接结构。第二焊接结构包括至少两层跳焊层和覆于跳焊层之上的第二连续焊层，跳焊层包括交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。其中，连续焊和跳焊同时进行，跳焊施工方法具体步骤为：以一定间隔704进行焊接，形成第一段焊层701，第一段焊层701内预留的间隔704等间距设置，第一段焊层701的长度为300毫米至600毫米，较佳为500毫米。间隔704的长度为300毫米至600毫米，较佳为500毫米。然后在对间隔704处施焊，形成第二段焊层702，第一段焊层701和第二段焊层702交错设置且首尾相接。施工完第二段焊层702后，在重复进行跳焊施工，于第一段焊层701之上继续施焊，形成第一段焊层701′。接着于第二段焊层702之上施焊，形成第二段焊层702′。继续循环，于第一段焊层701′之上施焊，形成第一段焊层701″，于第二段焊层702′之上施焊，形成第二段焊层702″。在跳焊施工时，循环形成多层跳焊层，至少形成两层跳焊层。接着执行步骤S15。
执行步骤S15，采用跳焊的这一侧最后一层为连续焊。结合图5所示，在跳焊施工的这一侧焊接最后一层时需一次焊完，不得分段焊接。在第一段焊层701″和第二段焊层702″之上进行连续焊，形成第二连续焊层703。待全部焊接完毕后，取出临时固定用的螺栓80，焊接完成。
作为本发明的一较佳实施方式，于第一夹板30夹持于附带板101的连接侧采用连续焊接施工方法，形成第一连续焊接层，于第二夹板40夹持于钢板剪力墙20的连接侧采用跳焊施工方法，形成第二焊接结构。
作为本发明的另一较佳实施方式，于第一夹板30夹持于附带板101的连接侧采用跳焊施工方法，形成第二焊接结构，于第二夹板40夹持于钢板剪力墙20的连接侧采用连续焊施工方法，形成第一连续焊接层。
本发明钢板剪力墙焊接施工方法的有益效果为：
利用合理的焊接顺序及施工工艺做法，采用跳焊施工方法，形成了交错设置的第一段焊层和第二段焊层，解决了由于钢板剪力墙焊缝过长，连续施焊时造成的受热不均产生瞬时应力、残余应力，最终导致焊缝撕裂，钢板剪力墙结构发生塑性变形的问题。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢板剪力墙焊接结构，连接钢板剪力墙和固接于边框柱上的附带板，其特征在于，所述钢板剪力墙焊接结构包括：
夹设于所述钢板剪力墙和所述附带板两侧的第一夹板和第二夹板，其中，所述第一夹板和所述第二夹板形成有两个交叉相对连接侧，其中，一个交叉相对连接侧固接于所述钢板剪力墙和所述附带板，另一交叉相对连接侧与所述钢板剪力墙和所述附带板之间设有焊接结构；
所述焊接结构包括第一焊接结构和第二焊接结构；所述第一焊接结构为第一连续焊层；所述第二焊接结构包括至少两层跳焊层和位于所述跳焊层之上的第二连续焊层，所述跳焊层具有交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。
2.如权利要求1所述的钢板剪力墙焊接结构，其特征在于，所述钢板剪力墙和所述附带板之间留有空隙。
3.如权利要求1所述的钢板剪力墙焊接结构，其特征在于，所述第一夹板的第一端与所述钢板剪力墙的侧面固接，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合；所述第二夹板的第一端与所述附带板的侧面固接，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合。
4.如权利要求3所述的钢板剪力墙焊接结构，其特征在于，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合处设有第一焊接结构，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合处设有第二焊接结构。
5.如权利要求3所述的钢板剪力墙焊接结构，其特征在于，所述第一夹板的第二端与所述附带板贴合处设有第二焊接结构，所述第二夹板的第二端与所述钢板剪力墙贴合处设有第一焊接结构。
6.一种钢板剪力墙焊接施工方法，其特征在于，
提供边框柱和钢板剪力墙，所述边框柱上固接有附带板，所述附带板上固接有第二夹板，所述钢板剪力墙上固接有第一夹板；
吊装所述钢板剪力墙，使得所述钢板剪力墙与所述附带板对接之后所述第一夹板和所述第二夹板夹设于所述附带板和所述钢板剪力墙的两侧；
于所述第二夹板中夹持于所述钢板剪力墙的连接侧和所述第一夹板中夹持于所述附带板的连接侧同时进行对称焊，其中，一个连接侧采用连续焊施工方法以形成第一连续焊接层，另一连接侧采用跳焊施工方法以形成第二焊接结构，所述第二焊接结构包括至少两层跳焊层和位于所述跳焊层之上的第二连续焊层，所述跳焊层具有交错设置且首尾相接的第一段焊层和第二段焊层。
7.如权利要求6所述的钢板剪力墙焊接施工方法，其特征在于，
所述跳焊施工方法包括：
首先，形成至少两层跳焊层，其中每一层的跳焊层的形成均包括：以一定间隔进行焊接，形成具有等间隔的第一段焊层；再对第一段焊层之间留有的间隔进行焊接，形成第二段焊层；
然后，在所述跳焊层的顶面进行连续焊，形成第二连续焊层。
8.如权利要求7所述的钢板剪力墙焊接施工方法，其特征在于，于所述第一夹板和所述附带板之间采用连续焊施工方法，于所述第二夹板和所述钢板剪力墙之间采用跳焊施工方法。
9.如权利要求7所述的钢板剪力墙焊接施工方法，其特征在于，于所述第一夹板和所述附带板之间采用跳焊施工方法，于所述第二夹板和所述钢板剪力墙之间采用连续焊施工方法。
10.如权利要求8或9所述的钢板剪力墙焊接施工方法，其特征在于，实施焊接前，于所述第二夹板中夹持于所述钢板剪力墙的连接侧和所述第一夹板中夹持于所述附带板的连接侧用螺栓临时固定。
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