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上海浦东国际金融大厦高层钢结构工程安装焊接施工技术上海浦东国际金融大厦作为地标性建筑,其高层钢结构工程安装焊接施工技术具有重要意义。在该工程中,钢结构的安装与焊接是核心环节,直接关系到建筑的安全性和稳定性。为确保施工质量,项目采用了先进的计算机模拟技术和BIM技术进行前期设计和优化,精确计算构件尺寸及受力情况,从而减少现场调整。
在钢结构安装过程中,运用了大型起重设备和模块化施工方法,提高了施工效率并降低了安全风险。针对超高层建筑风荷载大、变形控制严格的特点,采用了全站仪实时监测系统,确保结构安装精度。
焊接施工方面,采用全自动气体保护焊和机器人焊接技术,有效提升了焊接质量和效率。同时,通过严格的焊接工艺评定和无损检测手段(如超声波探伤和射线检测),保证焊缝的强度和可靠性。此外,为应对高空作业环境复杂的问题,项目团队制定了详细的施工方案和应急预案,确保施工过程安全可控。
该工程的成功实施,不仅体现了我国在超高层钢结构施工领域的技术水平,也为类似工程积累了宝贵经验。
上海浦东国际金融大厦高层钢结构工程安装焊接施工技术 1工程概况 上海浦东国际金融大厦工程地下为钢筋混凝土结构,地上中央核心筒为钢筋混凝土结构,变截面转换部分为劲性钢筋混凝土结构,外围框架的梁为钢梁,中低层部分为劲性钢筋混凝土柱,变截面及变截面以上部分为钢柱,通过钢梁与核心筒连接。53层沿短轴方向分设4道水平桁架,塔楼顶部为纯钢镀锌钢结构直升飞机停机坪。从52层起架设一根53.3m的大型桅杆天线 本工程在地下一层插入48根H型钢柱和钢管柱,作成劲性钢筋混凝土结构,通过钢梁与核心筒连接。整个结构以钢管柱、H型钢柱和H型钢梁为主,钢结构总重量9,242t。 1.1钢材 本工程柱和大梁按设计要求采用日产SM490A、SM490B、SMK490或同等规格材料,小梁采用SS400。圆管柱壁最厚45mm,H型大梁翼缘最厚32mm。由于管柱是离心铸钢,在国内属首次使用,给焊接增加了一定难度。 上述钢材的典型化学成分和力学性能见表l。
3焊接准备 3.1构件预检 对进场的焊接圆管柱纵向焊缝两端伸出100mm范围内进行超声波探伤检测,如测出超标缺陷,则用碳弧气刨铲除后打磨干净,再按既定的焊接工艺规程补焊复原表面。检验柱、梁接头截面几何尺寸及构件长度。检查焊口几何尺寸及清理情况。 3.2焊接吊篮与平台 由于该工程柱安装和焊接需要,柱设计有牛腿时用特制吊篮,无牛腿焊接时用专用操作平台(图4、图5)。
3.3焊接设备和焊接材料 表2为焊接设备及辅助设备。本工程焊接材料均由业主和监理工程师指定(表3)。 表2焊接设备及辅助设备
4焊接施工劳动力安排 高层钢结构焊接工程专业性很强深南广场地块混凝土施工方案(19p),劳动强度大,专业管理人员及焊工都要求有较好的技术素质。已经培训持有相应施工焊接条件下的压力容器焊工或厚板钢结构合格证的焊工,还须按本工程的实际情况,在业主、监理、设计方的监督下进行附加考试,考试合格后方准土岗正式焊接。表4为焊接劳动力安排。
5焊接顺序及焊接工艺 5.1焊接顺序 根据本工程结构特点,主楼以南北轴对称为界分成东西两个区施工(图6)。在东、西工区1、2段4个节间高强度螺栓终拧且柱垂直度符合要求后,东工区选择J/8、G/8柱为基准柱,首先开始向3、4段方向焊接;西工区选择A/10、C/10柱为基准柱,首先开始向3、4段方向焊接。 图6焊接分区
6.2.2倾斜圆管柱焊接顺序和工艺参数 先在仰焊位置由A、B焊工分别从左、右方向焊接,A焊工焊接l23部位:B焊工焊接l43部位,焊接时要求基本同步。 A、B焊工第一次焊接完毕,切去吊装耳板,进行打磨修整后继续第二次焊接。每层之间焊道的接头应相互错开,两名焊工焊接的焊道接头也要注意每层错开,每道焊完要清除焊渣和飞溅物,如有焊瘤和焊接缺陷要铲磨清理后再焊,焊接过程中要注意检测和保持层间温度。焊接工艺参数见表5和表6。 表5手工电弧焊工艺参数
7焊缝质量管理措施 高层建筑钢结构安装焊接质量主要包括焊接接头质量和钢构架的尺寸精度,其质量控制是一项综合技术。焊接质量受材料性能、工艺方法、设备、工艺参数、气候和焊工技术及情绪的影响。安装尺寸精度的影响因素则有安装方法、顺序、设备仪器、构件制作、构件自重、焊接变形、气候光照等,因而必须各个环节紧密配合,并以完善的制度和组织作保证,做好质量管理工作。 施工人员在施工前应认真熟悉图纸,以便及时发现施工中出现的问题。本工程中,柱子、梁、衍架型号多,又分不同材质,使用前应特别注意。为了加强管理,制定了焊接质量管理保证体系。首层柱焊接时,由于板厚、自重大,在安装三节间的柱、梁完成后,从中间柱、梁开始焊接,焊接前重新测量偏差,根据偏差制订焊接顺序。 现场专业人员要按管理制度施工,对施工人员进行技术交底,并编制焊接工艺卡,便于每个焊接人员明确操作要领,以及材料的使用和质量要求,严格按预定的工艺施工焊接。每焊完一道焊缝都应清理,有缺陷的铲磨,这样才能保证整个焊接接头质量。施工中认真执行三检制,焊工应做好焊前和焊接中的记录,专职人员检查时应逐条焊缝检查验收,作好记录,经超声波检测人员检验合格后填写评定表。 上海浦东国际金融大厦钢结构工程从1997年5月22日至1998年6月8日,共施焊7563条焊缝,其中I级焊缝7426条,占98.18%;II级焊缝138条,占1.82%;III级焊缝34条,占0.45%,经返修有32条达到I级焊缝,2条达到II级焊缝。