超高层核心筒内异形超厚钢板剪力墙施工技术

昆明春之眼项目位于昆明市东风广场工人文化宫以南，拓东路以北，盘龙江以东，北京路以西。建筑面积60.06万m2，钢结构总重量约11万t。主塔塔楼高407?m，地下5层，地上77层。副塔塔楼高299?m，分为地下5层，地上71层。

1??钢板墙参数

主塔塔楼主体采用巨柱钢框架–核心筒体系。钢板剪力墙主要分布在主塔地下室5层和主塔塔楼地上30层，每节钢板墙由H型钢柱和钢板组成 ，转角处H型钢柱为异形钢柱，翼缘板与腹板呈75°角，钢板剪力墙最大截面为700mm×500mm×80mm×80mm+40mm×2207mm，最厚的钢板厚达80mm，单节最高钢板剪力墙高度为11.8m，重34t。

2??施工难点

2.1??钢板剪力墙安装定位控制

由于钢板剪力墙截面尺寸大且不规则，支撑节点复杂，钢板墙剪力墙安装定位异常困难，需在筏形基础混凝土浇筑完成后，实测柱脚锚栓三维坐标，将实测数据反馈至加工厂。制作首节钢板墙柱脚板时，根据实测数据进行精确开孔，以保证钢板墙的精准定位。

2.2??焊接质量控制

（1）本工程钢板剪力墙全部为厚板焊接，通过在深化阶段建模时优化钢板墙分节减少竖向焊缝，达到减少焊接应力变形的目的；通过对钢板墙焊接顺序的模拟，针对利于焊接应力释放与减少焊接变形，确定焊接方法和顺序（图1），以减小应力集中的影响；制订焊接工艺技能评定计划；按焊接评定工艺流程进行前期焊接工艺评定准备。

图1??整体焊接顺序

（2）挑选经验丰富的焊工进行技能考试，合格后方能施焊；焊接前，设置约束板加固，并结合实时变形监测技术，根据实测结果对下节构件偏差进行补偿。根据经验数据值提前预留焊接变形量，以确保焊后精度；焊接时严格进行过程检查，每处焊缝和焊工均一一对应记录。

（3）钢板剪力墙所用到钢材主要为Q345C、Q345GJC，采用ER50-6型的 1.2的焊丝焊接墙柱。焊接评定工艺流程为：制作焊接工艺卡→填写焊接工艺记录表→出具无损探伤报告→发放焊接技术通知单。

（4）钢板剪力墙整体焊接顺序为先焊对接横 焊，再焊立焊，焊接完成后安装下一片钢板剪力墙。

（5）焊接横缝及立焊缝时，将焊缝自上而下分成若干个600?mm长的分段；每3个600?mm分段为一个焊工的施焊范围。一段范围内一层焊缝施焊完毕后，由第二施工段的焊工开始焊接。

3??钢板墙吊装方案

3.1??吊装顺序优化

为控制钢板剪力墙的垂直度偏差并提高安装效率，采用先安角部后安中间，依次进行固定的安装顺序（图2）。

图2 ??钢板剪力墙整体安装顺序

（a）整体安装顺序；（b）单位安装顺序

3.2??测量校核

钢板剪力墙吊装就位后，用全站仪对钢板剪力墙的定位、垂直度、上端水平度及平面弯曲项目进行校核，校核标准见表1。

表1??测量校核标准

3.3??钢板墙焊接方案

焊接前用电加热或火焰加热进行预热，经专家论证，本工程横焊缝为主要焊缝，按焊接工艺评定记录，整体遵循由多层多道、分段跳焊、从中心向边缘、先焊接主焊缝后焊接次焊缝的焊接原则。

横焊缝有H型钢柱的先焊H型钢柱，再从中间向两侧施焊，无H型钢柱，可直接从中间向两侧施焊。先进行定位焊（每500?mm焊接100?mm），完成打底2层，填充2层，盖面1层焊接后，从中间向两侧分段跳焊，方向为从左向右，以600?mm为1段，焊接1道打底，1道填充，最后盖面，H型钢柱的焊接顺序为先焊接翼缘板，后焊接腹板。

立焊缝从中间开始焊接，分段跳焊（分段距离为600?mm），由下向上进行焊接，打底2层填充2层后，开始另一侧反面清根，由中间向两侧，完成清根后，按之前的焊接顺序，打底2层，填充2层，最后完成两侧焊缝的盖面焊接。

焊接引弧及收弧处需避开对接口，若横向及立向焊缝同时存在，应遵循“先横后立”的焊接顺序。

4??防止焊接变形的加固措施

4.1??中部平直段立焊缝加固措施。

在钢板墙平直段连接位置每500?mm设一道16?mm×250?mm的卡板与钢板墙连接，以控制钢板墙垂直方向的扭曲变形，顶部立焊缝的第一道约束板应加厚至30?mm，加长到450?mm，且前三道码板间距缩短至400?mm（图3）。

图3??平直段立焊缝加固措施

4.2??钢板墙拐角处立焊缝加固措施 

在钢板墙拐角连接位置，使用对顶槽钢+500?mm一道约束板的形式进行加固（图4）。

图4??拐角处立焊缝加固措施

4.3??横焊缝加固措施

横焊缝码板间距缩短至500?mm，布置于焊缝坡口背侧，坡口正面无H型钢柱端部均需增加约束板。

5??钢板剪力墙焊接工艺及操作要点

钢板剪力墙所用钢板最厚达80?mm，焊接位置及焊接接头形式复杂，通过有限元分析，异形柱位置接头焊接表现为不均匀变形，现场焊接难度大；且厚钢板变形矫正较困难，因此针对厚板焊接制订如下工艺。

5.1??焊前处理

焊接前应检测构件尺寸，利用肋板对接板预留反变形，角度控制在5°~10°，每600?mm设一道约束板，每3×600mm为焊接施工段。  

5.2??焊前预热

施焊前进行预热，以减小焊缝区与焊件其他部分的温差。具体做法为在焊缝两侧母材通电加热或乙炔焰加热，构件焊接区域加热至80~120℃。

5.3??层间温度控制

焊缝层间温度控制在120~250℃。每道焊缝完成后须进行层间清理打磨，每处均匀锤击，以减少残余应力。用红外线测温仪测量温度，严格控制层间温度。红外线测温点为以焊缝为中心的100?mm范围。

5.4??预留焊接反变形量

根据应力分析软件对应力变形进行模拟分析，预留适当的反变形量，以补偿焊后变形。

5.5??焊接工艺要求

（1）焊接过程中应注意层间清理打磨，焊缝层间和背缝清根后均用砂轮机将坡口打磨干净。

（2）先焊接主缝，待焊缝厚度达到40?mm时进行清根和打磨，每道焊缝的起弧和收弧点应避免出现在相同位置。 

（3）所有焊缝均采用多层多道焊，层间起弧点应错开30?mm以上。最后一道焊缝应避免靠近母材两侧，焊接工作须连续进行不得间断。

（4）焊后立即开始局部消氢处理，用保温材料覆盖3?h，降低焊缝区的冷却速度，使焊件较均匀冷却至室温，降温期间用温度仪进行间断测量，以控制焊接应力。

每层钢板剪力墙焊接完成自然冷却后，应复核钢板剪力墙标高，若标高低于或高于设计标高，需在下节钢板剪力墙安装前在工厂调整钢板剪力墙尺寸，或通过调整焊缝间隙。

6??安装前防变形措施

（1）钢板剪力墙在装运时，应单个装运，在钢板剪力墙与货箱及钢丝绳之间放置枕木，防止颠簸碰撞变形。

（2）钢板剪力墙卸车前堆放应准备枕木，根据钢板剪力墙的尺寸将最下层枕木平稳整齐地放置到场地上。

（3）由于钢板剪力墙在翻身时起重机动作应尽量缓慢，起吊前应横放在木方上，钢板墙底部应放置一块不小于500?mm 的木板；起吊时离地20?cm悬停至不晃动，且不得在地面上拖拉。

7??质量控制

7.1??质量控制标准

参照现行标准及专家意见，本项目钢结构执行标准见表2。

表2??钢结构执行标准

7.2??外观质量标准

钢板剪力墙外观尺寸偏差应满足表3规定。应检查成品装运、卸货等造成的构件变形，并及时校正。

表3  外观尺寸允许偏差