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钢结构重型工业厂房二节柱现场
空中对接施工工法

完成单位名称：
编写人：、孙杰、张峰、
3月18日

钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法

完成单位名称：
编写人： 孙杰、张峰、

1.序言
多年来，伴随工业经济快速发展和建筑新材料普遍应用，工业建设项目投资规模空前巨大，促进了建筑业繁荣和发展，钢结构以强度高、跨度大、投资低、工期短、可利用建筑面积大等优点逐步替换砖混、框架结构在工业厂房建设中得到广泛应用。不过重型工业钢结构厂房因为行车吨位大、跨度大、格构柱超长且自重大、现场条件等不利原因制约，造成道路运输十分困难，所以车间必需分成两节制作，现场空中对接焊接施工。承建新建厂房工程中碰到了格构柱超长（柱长32米，重18吨），道路及滚装船运输问题十分困难，我企业制作和施工技术人员经过分析，并取得设计人员同意，制订了柱分两节制作，现场空中焊接对接方案。按传统二节柱对接方法，是依据一、二节柱总长，预制胎架在地面完成对接焊整体吊装。因为该建筑杯口基础上平在-3.2米—-4.00之间，大面积开挖后施工场地没有钢结构施工工作面，在工地以外焊接吊装和运输难度大，成本高，施工周期长，经过现场施工人员反复探索论证。大胆提出了空中对接焊施工工艺，并从焊接质量工艺评定，安全保障，防护方法，吊装技术，制作工艺等各方面进行可行性论证，最终决定采取格构柱空中对接焊施工工法。
2.工法特点
2.0.1投入成本少：不需制作胎架，现场空中焊接完成施工。
2.0.2技术优异，施工速度快，经济效益好。
2.0.3 对于施工场地没有钢结构施工工作面，且工期要求紧工程能够节省工期。
2.0.4适应性和通用性强，易于推广。
3.使用范围
本施工工法适适用于柱高超出20米，道路运输困难重型钢结构工业厂房，多层及高层钢结构工程应用效果尤为突出。
4.工艺原理
本施工工法是打破传统地面胎架焊接工艺，在一节柱吊装前把施工吊蓝和登高爬梯预先绑扎好，一节柱吊装就位标高、定位测量完成后，立即进行浇注，混凝土强度达成80%后进行二节柱吊装，安装耳板临时固定后，即可摘钩，焊接完成后立即进行支撑系统安装（见图4.1）。形成空间刚度，使用本施工工法进行二节柱对焊施工，大大简化了地面胎架焊接复杂工艺过程，降低了吊车台班费、人工费约30%以上，施工进度提升40%，满足设计和规范要求，达成降低成本，缩短工期目标。（图4.2）
图4.1 焊接示意图

图4.2现场焊接图
5.施工工艺步骤及操作关键点
5.1工艺步骤
出现缺点
局部修整
预热温度测试
时间控制位置
焊中检测
低氢型焊条
预 热
坡口清理
衬板引弧板安装检测
依据测量结果确定焊接次序
焊前确定
操作平台、防风棚及吊篮就位

合格
不合格
工艺统计汇报
焊接场地清理
超声波探伤检验
打 磨
填写焊缝质量检验表
焊缝外观检验
必需时后热
碳弧气刨
砂轮打磨
局部处理
焊接完成

柱-柱接头高度、方位、间隙测定、错口检测
气侯条件检验
坡口形状、角度、钝边及切割表面精度检验、根部垫板检验、中心轴线偏差检测
焊机工作状态良好、接地安全检验
焊接材料检验（焊条烘干温度、时间、保温）确定安全施焊条件

工艺、电流、电压检测
焊道清渣、外观检验

图5.1 焊接工艺步骤图
5.2施工关键点
5.2.1基础交接检验，做好检验统计，依据控制订位轴线把纵横轴线引到杯口基
础上，定位轴线必需重合封闭。再依据定位线尺寸误差不得超出探测线，定位轴
线必需重合或平行，定位轴线应有业主、监理、土建、安装联合检验验收，依据吊
装次序，安装一节柱，标高及偏移找正后，土建方立即进行二次浇注，砼强度超出
80%后，进行二节柱吊装。
5.2.2垂直起吊钢柱至安装位置和下节柱对正就位用安装耳板连接，M20螺栓临时固定，先调标高，在对正上下接头错位、扭转，再校正柱子垂直度，偏差到规范许可范围内，拧紧螺栓，拉紧缆风绳，摘吊钩支撑系统连接。本工程主构件材质为Q345B，钢柱连接采取坡口全熔透焊接，在焊接工艺评定基础上，确定焊接电焊条，焊接技术参数。
5.2.3根据《建筑钢结构焊接规程》（JCJ81—91）焊工考试要求，组织焊工进行考评，取得平焊、立焊、横焊合格证焊工进行焊接，考试合格后发给合格证、胸卡、钢印登记立案。
5.2.4接头坡口处理，在吊装之前进行检验对坡口角度和平直度进行检验，对受损和达不到要求部位进行打磨和修补处理，合格后，在对接头部位坡口和周围20mm范围内打磨处理，直至露出金属光泽，焊接时两焊工在相对位置等速施焊，降低焊接变形和焊接应力。
5.2.5第二遍离第一遍起弧点50—100mm，拐角放慢焊条移动速度，圆滑过渡，一个接头连续不中止焊完，焊工焊完每个节点将自己钢印打在焊接部位。全部对接点，焊缝完成外观检验后进行100%超声波无损探伤，检测实施标准《钢结构焊缝和超声波探伤方法和结果分析》（GB11345—89）。
5.2.6焊接过程中如发觉焊缝存在缺点，立即终止焊接，进行碳弧气刨清除缺点，待缺点完全清理后再进行焊接。
5.2.7对不合格焊缝，依据其缺点位置、深度，采取碳弧气刨切除，超声波探伤检验存在缺点焊缝，从缺点两端各加50mm作为清除部位，用焊缝相同焊接工艺进行补焊，一样方法和标准进行检验，同一部位返修不超出两次。
6.材料和设备
6.1材料
6.1.1 Q235钢构件，选择Φ4~Φ6低氢型E4315、E4316型焊条。
6.1.2 Q345钢构件，先用Φ4~Φ6低氢型E5015、E5016型焊条。
6.1.3 Q235钢构件和Q345钢构件焊接，选择Φ4~Φ6低氢型E4315、E4316型焊条。（见图6.1.3-1，图6.1.3-2）
6.1.4 电焊条应有合格证书，且符合对应国家标准。
6.1.5焊条使用前要按要求进行烘陪，焊工用保温筒存放焊条。
6.1.6 引弧板及垫板选择：材质应和母材一致由构件加工厂提供。
焊条直径
（mm）
焊接电流（A）
平焊
横焊
立焊
仰焊
Φ3.2
120—140
100—130
85—120
90—120
Φ4
160—180
150—170
140—170
140—170
Φ5
190—240
170—220
—
—
图6.1.3-1 焊接参数见表

接头形式
材 质
厚 度
(mm)
焊接工艺
预热温度
(℃)
梁-柱、
柱-柱
Q345
34-45
手工电弧焊
100-120
22-45
手工电弧焊
80-100
图6.1.3-2 碳弧气刨工艺参数
6.2机具设备
6.2.1测量设备：经纬仪DJ2—1、水准仪SZ3、钢卷尺30m／50m、焊接检测尺
6.2.2运输及起吊设备：QY50吨汽车吊
6.2.3焊接设备：交流焊机BX—300、烘干箱ZKN—100、保温桶
6.2.4探伤设备：超声波探伤仪
6.2.5切割设备：角磨机、碳弧气刨、气割设备
6.2.6多种质量检测设备。
7.质量控制
7.0.1钢结构工程质量应遵照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-及其它相关要求。
7.0.2依据工程实际情况，编制作业指导书，进行严格过程控制和全方面质量管。
7.0.3依据工程特点，将焊接工艺及标准向操作人员交底、讨论、分析，加强该工法工艺管理，确保工艺过程优异、合理，提升一次检验合格率。
7.0.4参与工程施工焊工必需持有焊工合格证，严禁无证件焊工上岗施焊。
7.0.5现场使用焊条必需有质量证实文件，并对全部焊条进行外观检验，对不符合要求焊条严禁使用。
7.0.6焊条使用前应依据质量证实书要求进行烘焙和保温，烘焙次数不超出两次。
7.0.7施焊前应将焊条边缘30-50mm范围内铁锈、毛刺、油污等清理洁净，以降低产生焊接气孔缺点原因。外层施焊应连续施焊，一层焊缝完成后应立即清理，焊缝出现裂纹时，焊工不应私自处理，应申报技术责任人，查清原因，提出修补方法后方可处理。
7.0.8焊工施焊完成后，应立即清理焊渣，进行外观检验，要求焊缝金属表面焊接均匀，不得有裂纹夹渣、焊瘤、烧孔、弧坑、针状气孔等缺点，并清除焊接区飞溅物，使焊缝质量达成设计和规范要求。
8.安全方法
8.0.1施工机械操作必需符合《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-）要求，同时必需按操作规程进行使用，严防伤及自己和她人。
8.0.2进行高空施工作业时，必需遵守国家现行《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91要求。
8.0.3电工、电焊工操作须持证上岗，且上岗前必需进行安全技术培训和交底。
8.0.4项目安全员和技术员对全部垂直运输机械、临时用电等编写对应施工组织设计并进行安全检验和整改，直至消亡安全隐患后才能进行两节柱焊接施工。
8.0.5登高焊接作业人员必需带好符合要求安全帽，使用标准防火安全带（安全带应符合GB6095-1985《安全带》要求），长度不超出2米，穿防护胶鞋。安全带上安全绳挂钩应挂牢。
8.0.6临时用电必需采取TN-S接地、接零保护系统，用电器必需采取三级配电两级保护。
8.0.7六级以上大风、雨、雪、雾等恶劣气候条件下，严禁登高焊接作业。
9.环境保护方法
9.0.1施工中必需注意控制噪音，依据要求在城市建成区内，严禁中午和夜间进行生产噪音建筑施工（中午12时至下午2时，晚上10时至第二天早上7时）.因为施工不停中止技术原因和其它特殊情况，确需中午和夜间连续施工作业，应向建设行政主管部门和环境保护部门申请。
9.0.2加强对作业人员环境保护意识教育，钢构件运输、装卸、加工预防无须要噪音产生，最大程度降低施工噪音污染。
9.0.3使用手持电动工具角磨机、切割机时、周围设围挡隔音，使用设备性能优良，并合理安排工序不集中使用。
9.0.4废旧钢筋头、点焊条头等立即搜集清理，保持工完场清。
9.0.5油漆、稀料等有机物废弃物，须统一回收处理。
9.0.6工地施工中产生建筑垃圾必需采取密闭容器调运至地面分类定点存放，严禁直接向外扬弃。
10.效益分析
10.1经济效益
10.1.1本工法在大连凯斯克工厂栋厂房利用，取得了显著经济效益，本工程共有230根钢柱需现场对接，根据传统地面胎架工法施工，施工难度大，周期长，吊车台班多，二次运输费用高，使用本工法后大大降低了施工成本和工期，且质量更有利于保障。
10.1.2经济效益分析：
（1）、节省人工费：（按50天计算）30人 ×50天×平均工资70元=105000元
（2）、节省吊车费用： 6台×50天×1300=390000元
（3）、节省二次运输费和胎架制作费：110000元
工程结束后经企业财务成本核实对比共节省资金605000元。
10.2社会效益：
钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法，处理了因为受构件制作、运输、施工方法和现场条件制约而造成二节柱问题影响了施工进度这一矛盾，缩短了施工工期，降低了工程成本，提升了安装质量；已列入我企业安装指导手册并制订本工艺企业技术标准，得到了推广应用。同时也得到了质监站、建设单位、设计单位、监理单位等相关单位一致好评，取得了显著经济效益和社会效益。钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法应用成功不仅提升了本企业施工技术水平，也为我企业在社会上树立了良好企业形象。经过本工法应用，我企业深刻认识到创新工法带来好处，在以后工程安装中不停创新，勇于探索，为提升钢结构重型工业厂房安装工艺作出应有贡献。
11.应用实例
实例一：
新建厂房工程，结构类型为单层钢结构工业厂房，跨度30米，柱高27米，建筑面积：4852㎡，工程造价：727.8万元，用钢量：890吨。开工日期：10月10日，完工时间：12月25日。
实例二：
钢铁连铸车间技改项目，结构类型：单层工业厂房，跨度21米，柱高29.5米，建筑面积：4200㎡，工程造价：609万元，用钢量：756吨。开工日期：5月8日，完工日期：9月1日。