卓人塔工程钢结构焊接变形控制技术

宋明夏 宋统战 岳永巧

唐麟 明瑞云

卓人塔工程钢结构焊接变形控制技术

宋明夏 宋统战 岳永巧

通过对不等边四方体钢管塔形高耸钢结构制作过程工艺的分析，总结钢管筒装塔式结构焊接变形的控制技术，为类似结构形状构件的制作、保证产品质量和提高经济效益提供借鉴。

1. 工程概况

河南师大附中双语国际学校卓人塔工程位于新乡市新东大道和东文路交叉口西南角。本工程结构形式为筒状高耸结构，塔底约3 600mm×5 700mm，塔尖高度36.0m，内部中空，钢柱采用无缝钢管，钢梁采用热轧H型钢，材质均为Q235B，四边长不对称，内角度分别为：71°、91°、108°和90°。由于结构复杂，水平撑和斜撑安装难度大，故采用在工厂加工并进行预拼装、现场吊装拼装、空中焊接的施工方法。

2. 工程特点及难点

卓人塔的钢结构形式主要由H型钢、圆钢管、连接钢板焊接而成，结构复杂且不规则，平台处转角牛腿加工难度大，因此角度定位是本工程的难点。

卓人塔在标高1m处的水平截面如图1所示。由图可看出是不等边且不规则四个内角度不相等，所以如何控制其安装精度保证现场顺利吊装，是本工程的重点。

由于卓人塔是圆管柱筒状层间高耸变截面结构，每层平台梁拐角连接结构角度各不相同以及此构件在圆管上的定位存在难度，也是本工程的难点。某层牛腿部件结构如图2所示。

3. 制作及焊接变形控制措施

制作总体思路：数控切割下料、地胎分片组对、定位焊接、每段整体预拼、段之间预拼装、编号、拆分成片、焊接、除锈及涂装。

（1）主管下料 第一段管长按分段处长度（即分段处标高至柱脚板全长），但柱脚板处的坡口和角度先不要加工，确定尺寸后再加工。每段共四件，其余三段做法相同。平台梁和柱间连接板、斜撑用H型钢均按图样制作，斜撑之间先采用定位焊。

翼缘牛腿角度是关键，应采用整体数控切割下料，角度应精确控制在±0.1°范围内。两上下带圆环的翼缘之间的腹板先点焊成部件，待预拼后再焊接。

柱撑连接板按图样下料制作，按要求先定位焊在相应的位置上。

图1 卓人塔水平截面示意

图2 卓人塔牛腿构件翼缘板结构

（2）分片组装 在平整的胎架上划出两轴中心线，焊接定位块，先摆放圆管柱到位，组装示意如图3所示。然后组装平台梁、斜撑，对组装好的两片由质检部专职检验员进行检验核对尺寸，是否符合设计要求。

（3）每段预拼装 将组装好的跨度最大的一片置于平台上面，先将两片之间的平台梁相连，然后组装水平撑最后组装斜撑，需要加辅助撑以保安全，分段组装如图4所示。

（4）半自动气体保护焊焊接时为了减少热输入进而控制变形，采用成形良好和焊接飞溅量少的药芯焊丝气体保护焊，尽量采取对称、从中间向两端施焊措施，药芯CO2气体保护焊焊接参数如表1所示，焊缝力学性能如表2所示。

（5）段与段之间预拼装 为保证现场安装精度，当每节焊接完毕经检查合格后，还需要每两段之间进行工厂内预拼，确保到现场顺利吊装，两段预拼装如图5所示。先将最底一段置于胎架上，然后再将上一段吊置胎架与之对接，若误差过大可适当通过扩孔来调整。

图3 单元组装

图4 最底段预拼装

表1 焊接参数

表2 焊缝力学性能

图5 两段预拼装

经检查符合要求后，对各连接接口处做对合标记、中心线、对合线、标高线、水平线标记，并用样冲打出同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装使用。

（6）焊接结果分析 河南师大卓人塔全焊接筒状高耸变截面塔的制作和焊接，按照以上装配焊接工艺，很好地控制了其焊接变形。构件整体装配焊接后检测，其弯曲、扭曲、波浪及收缩等变形和尺寸都在设计要求和GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》范围之内，为后续现场安装工作提供了方便。

4. 结语

经过细心安排，科学管理，合理选择焊接方法、焊接顺序以及焊接参数并严格执行，是有效控制全焊接高耸塔形结构焊接变形的关键。

控制应力变形，减少矫正，保证了塔架在现场安装过程的顺利进行，赢得了工期，为今后类似工程提供了借鉴。

唐麟 明瑞云

【摘要】以贵州省铜仁市农夫山泉工厂“跨锦江钢管拱桥”工程施工为例，针对悬挂钢管产生焊接裂纹而采用马鞍型筋板加固、汽油浸泡麻绳预热加温的焊接工艺，从而有效控制了悬挂钢管的焊接质量。

宋统战、岳永巧，河南天丰钢结构有限公司。