CN105269163A - 高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，属于钢结构施工方法领域。该方法包括：步骤1，将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙；步骤2，确定相邻安装的两个所述单元墙之间的焊接方式及焊接坡口形状；步骤3，确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序；步骤4，采用所述步骤2确定的焊接方式及焊接坡口形状，对焊接的单元墙设置约束结构，以所述步骤3确定的整体焊接顺序依次焊接各单元墙，直至整个钢板剪力墙焊接完成。该方法通过将钢板剪力墙分割为单元墙，并按确定的焊接方式及焊接坡口形状、焊接顺序，配合约束结构进行焊接，以相对简单方式，有效控制尺寸较大的钢板剪力墙的焊接变形，避免了因焊接变形影响钢结构工程质量。

Description

高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法

技术领域

本发明涉及钢结构施工领域，特别是涉及一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法。

背景技术

在钢结构施工中，特别是高层或超高层钢结构施工中，对于超长、超厚钢板墙施工而言，焊接中有效控制超长、超厚钢板的变形显得极为重要。而目前没有对这种超长、超厚钢板墙施工的焊接安装控制技术，存在焊接中易导致超长、超厚钢板墙易变形，影响工程质量的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，能有效控制高层或超高层钢板剪力墙变形，从而解决现有安装方法无法控制高层或超高层钢板剪力墙变形影响工程质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，包括：

步骤1，将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙；

步骤2，确定相邻安装的两个所述单元墙之间的焊接方式及焊接坡口形状；

步骤3，确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序；

步骤4，采用所述步骤2确定的焊接方式及焊接坡口形状，对焊接的单元墙设置约束结构，以所述步骤3确定的整体焊接顺序依次焊接各单元墙，直至整个钢板剪力墙焊接完成。

本发明的有益效果为：通过将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙，并按确定的焊接方式及焊接坡口形状、焊接顺序，配合设置的约束结构进行焊接，以相对简单的方式，有效控制了尺寸较大的钢板剪力墙的焊接变形，避免了因焊接变形影响钢结构工程质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的安装方法流程图；

图2为本发明实施例提供的钢板剪力墙的整体示意图；

图3为本发明实施例提供的钢板剪力墙的平面分段示意图；

图4a至图4i为本发明实施例提供的平面分段的构件GBQA1至GBQA8的示意图；

图5a至图5b为本发明实施例提供的钢板剪力墙的钢板拼接焊缝坡口形式示意图；

图6a至图6c为本发明实施例提供的钢板剪力墙的横焊K型坡口焊缝焊接方式示意图；

图7a至图7c为本发明实施例提供的钢板剪力墙的立焊X型坡口焊缝焊接方式示意图；

图8a至图8d为本发明实施例提供的第一步焊接立焊缝的示意图；

图9a至图9d为本发明实施例提供的第二步焊接立焊缝的示意图；

图10a至图10b为本发明实施例提供的第三步焊接横焊缝的示意图；

图11a至图11b为本发明实施例提供的第四步焊接横焊缝的示意图；

图12为本发明实施例提供的设置约束板的示意图；

图13为本发明实施例提供的设置约束支撑的示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1所示为本发明实施例提供的一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，可有效控制高层钢结构中钢板剪力墙的焊接变形，包括以下步骤：

步骤1，将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙；

步骤2，确定相邻安装的两个单元墙之间的焊接方式及焊接坡口形状；

步骤3，确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序；

步骤4，采用步骤2确定的焊接方式及焊接坡口形状，对焊接的单元墙设置约束结构，以步骤3确定的整体焊接顺序依次焊接各单元墙，直至整个钢板剪力墙焊接完成。

上述安装方法中，将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙为：

所分割的每个单元墙的横向长度不大于13米，竖向高度与钢结构的楼层高度一致。

上述安装方法中，所分割的每个单元墙的重量不大于40吨。

上述安装方法中，确定相邻安装的两个单元墙之间的焊接坡口形状为：

相邻单元墙之间钢板拼接焊缝采用双面焊，横焊缝为K型坡口，立焊缝为X型坡口；

双面焊为：按钢板板厚分为2/3板厚的深坡口和1/3板厚的浅坡口，焊接2/3板厚深坡口一侧的一半后，将1/3板厚浅坡口一侧焊满，之后再将2/3板厚深坡口一侧的剩余部分焊满。

上述安装方法中，确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序为：

整个钢板剪力墙按先焊接中心处单元墙再扩散焊接四周各单元墙的顺序；

每个单元墙的焊接顺序为：先焊接该单元墙的立焊缝再焊接横焊缝。

上述安装方法中，对焊接的单元墙设置约束结构为：

设置约束板，或设置约束板和约束支撑；

设置约束板为：将准备焊接的单元墙的焊缝两侧焊接固定约束板；

设置约束支撑为：在准备焊接的单元墙组成的十字形、T形交叉部位设置角撑作为约束支撑。

下面结合附图和具体实施例对本发明的安装方法作进一步说明。

利用本发明的安装方法，在钢结构工程中安装钢板剪力墙的过程具体如下：

(1)钢板剪力墙结构分段分节(即将钢板剪力墙分割为单元墙，如图2至图3所示)：

由于钢板剪力墙结构平面尺寸、重量较大，受运输、吊装等条件限制，构件在制作过程中不可避免的需要进行分段分节，示例某工程L1-L14层钢板剪力墙分段分节，以一个区域为例，平面分段共分8个单元(如图4a～图4i所示)，板厚有70mm、35mm两种，其中最长单元为12500mm，最重单元35.8t，竖向分段高度与楼层高度基本一致，控制在4300mm左右。

构件形式表：

(2)确定钢板剪力墙焊接坡口形式：

钢板剪力墙中70mm和35mm厚钢板属于超厚钢板，焊接量大。出于控制超厚板焊接变形的考虑，钢板拼接焊缝采用双面焊。横焊缝为K型坡口，立焊缝为X型坡口。70mm和35mm钢板拼接焊缝坡口形式如图5a、5b所示，其中，钢板剪力墙横焊坡口形式如图5a所示，钢板剪力墙立焊坡口形式如图5b所示，图5a、5b的两种钢板剪力墙焊缝坡口形式中各参数符合下述公式，H1＝2/3(t-2),H2＝1/3(t-2)，b＝4mm,p＝2mm,t＝70mm、60mm。

K型和X型坡口的双面坡口按照板厚的2/3和1/3分为两侧的深、浅坡口。针对此种双面坡口的焊接分为三个步骤：

(21)焊接2/3板厚一侧深坡口的一半；

(22)焊接人员转到1/3板厚一侧，焊缝反面清根，对1/3板厚一侧浅坡口焊满；

(23)焊接人员再次转到2/3板厚一侧，将2/3板厚一侧深坡口剩余部分焊满。

按上述步骤，横焊K型坡口焊缝焊接方式如图6a至图6c所示，其中参数为：H1＝2/3(t-2),H2＝1/3(t-2)，H3为1/3t；立焊K型坡口焊缝焊接方式如图7a至图7c所示，其中参数为：H1＝2/3(t-2),H2＝1/3(t-2)，H3为1/3t。

(3)确定钢板墙结构整体焊接顺序:

钢板剪力墙整体焊接顺序为“先中心单元再向四周扩散”，单个单元的焊接顺序为“先焊接立焊再焊接横焊”。为减少焊接变形，原则上单块剪力墙相邻两个接头不要同时开焊，待一端完成焊接后，再进行另一端的焊接。现以一个区钢板墙焊接为例，其焊接顺序、板厚、坡口形式、焊工安排如下：

第一步：焊接立焊缝LH2、LH3、LH6、LH7(焊缝位置如图8a所示)，LH3、LH6焊接坡口形式如图8b所示，LH2、LH7焊接坡口形式如图8c所示，焊工工位安排如图8d所示；

第二步：焊接立焊缝LH1、LH4、LH5(焊缝位置如图9a所示),LH1焊接坡口形式如图9b所示，LH4、LH5焊接坡口形式如图9c所示，焊工工位安排如图9d所示；

第三步：焊接横焊缝HH1、HH2、HH3(焊缝位置如图10a所示)，HH1、HH2、HH3焊接坡口形式如图10b所示，其中，HH1焊缝长度为7300mm，HH2焊缝长度为3200mmHH3焊缝长度为12765mm；

第四步：焊接横焊缝HH4、HH5、HH6(焊缝位置如图11a所示)，HH4、HH5、HH6焊接坡口形式如图11b所示，其中，HH4焊缝长度为9120mm，HH5焊缝长度为10365mm，HH6焊缝长度为3305mm。

(4)“约束板+约束支撑”双重变形控制

(41)布设约束板：

钢板剪力墙在焊接前，为了减小焊接的收缩变形，需要在焊缝两侧设置约束板固定。约束板焊接在钢板焊缝两侧，待焊接完成并在焊缝冷却变形完成后将约束板割除。

焊接约束板根据现场焊接形式与临时连接位置灵活布置，以间距1.5米一道约束板为原则布设。

(42)布设临时支撑：

为了控制钢板剪力墙的整体焊接残余变形，在其“十字”形、“T”形交叉的部位还可以采用增加角撑的方法，最大限度的减小焊接变形。

钢板墙由于防止焊接变形加约束杆件，从而钢板墙的残余应力得不到充分释放，而导致钢板墙内残余应力过大，本实验通过对钢板墙残余应力的测试来确定残余应力的大小和方向并提出相应的消减方法。

与传统钢板剪力墙变形控制技术相比，本发明实施例的安装方法可实现钢板墙防变形能力强、操作灵活，并具有良好的安全性等特点，具有以下有益效果：(1)通过合理的对结构进行分段，有效的避免焊缝过度集中造成焊接变形大，焊接应力集中的情况；(2)焊接顺序和焊接工艺的选取，有效的减小焊接变形和残余应力，节省了焊后校正的时间；(3)“约束板加约束支撑”双重控制减小了焊接的收缩变形，并在焊接后通过对残余应力的测试来确定残余应力的大小和方向，来提出相应的消除方法。通过上述控制钢板剪力墙变形方式的配合，有效解决了超长、超厚板焊接变形等施工难题，赢得了施工的主动性，还在施工协调上达到了前所未有的完美结合，并对推进标准化施工起到了良好的实践性效果。对于目前在高层及高层钢结构施工中，越来越多采用钢板剪力墙结构，对于钢结构焊接过程中变形和残余应力的控制是质量管理重要指标之一，本发明的安装方法，针对超长、超厚钢板剪力墙结构的特点进行探究，既能有效的提高了焊接质量，又能大量的减少人工和材料的投入，具有良好的推广前景。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，包括：

步骤1，将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙；

步骤2，确定相邻安装的两个所述单元墙之间的焊接方式及焊接坡口形状；

步骤3，确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序；

步骤4，采用所述步骤2确定的焊接方式及焊接坡口形状，对焊接的单元墙设置约束结构，以所述步骤3确定的整体焊接顺序依次焊接各单元墙，直至整个钢板剪力墙焊接完成。

2.根据权利要求1所述的高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，所述将准备安装的钢板剪力墙分割为单元墙为：

所分割的每个单元墙的横向长度不大于13米，竖向高度与钢结构的楼层高度一致。

3.根据权利要求2所述的高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，所分割的每个单元墙的重量不大于40吨。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，所述确定相邻安装的两个所述单元墙之间的焊接坡口形状为：

相邻单元墙之间钢板拼接焊缝采用双面焊，横焊缝为K型坡口，立焊缝为X型坡口；

所述双面焊为：按钢板板厚分为2/3板厚的深坡口和1/3板厚的浅坡口，焊接2/3板厚深坡口一侧的一半后，将1/3板厚浅坡口一侧焊满，之后在将2/3板厚深坡口一侧的剩余部分焊满。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，所述确定整个钢板剪力墙的各单元墙的焊接顺序为：

整个钢板剪力墙按先焊接中心处单元墙再扩散焊接四周各单元墙的顺序；

每个单元墙的焊接顺序为：先焊接该单元墙的立焊缝再焊接横焊缝。

6.根据权利要求1至3任一项所述的高层钢结构中钢板剪力墙防变形安装方法，其特征在于，所述对焊接的单元墙设置约束结构为：

设置约束板，或设置约束板和约束支撑；

所述设置约束板为：将准备焊接的单元墙的焊缝两侧焊接固定约束板；

所述设置约束支撑为：在准备焊接的单元墙的焊缝为十字形、T形交叉部位设置角撑作为约束支撑。