京沪高铁济南西站劲性钢梁柱典型部位焊接与控制施工技术
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摘要京沪高铁济南西站主站房钢结构约2442吨，地下通廊钢结构约8350吨，高架候车厅钢结构约8572吨，地铁一号线钢结构约1598吨，共计约20963吨。钢结构工程复杂，工程量大，劲性钢梁柱结构构件的形式多样，焊接难度高。通过对典型部位的焊接与控制采取合理施工方案及技术措施，达到了预期的效果。
关键词济南西站钢结构；劲性钢梁柱；典型部位焊接
中图分类号 :TU391 文献标识码 :
京沪高铁济南西站劲性钢梁柱典型部位
焊接与控制施工技术
NAMELiJianguo
(CHINA RAILWAY 12TH BUREAU GROUP CO.,LTD.，Taiyuan，shanxi，030024，China)
Abstract.
Keywords
济南西站位于济南城区的西部，是京沪高速铁路五个始发站点之一。主站房平面投影为矩形，南北方向（平行于轨道方向）长约382米，东西方向（垂直于轨道方向）宽约55.8米，中央段站房最大标高为+44米。本工程钢结构主要分为两部分：第一部分主站房钢结构主要包括屋盖和局部夹层；第二部分钢结构主要包括高架候车厅、地下通廊、无站台柱雨棚及商业平台等，钢结构示意图见图1，本文重点介绍第二部分钢结构的施工。
本工程钢结构施工可分为先后两个阶段。一阶段以+5.2米站台层以下劲型钢柱、钢梁的安装为主，以-3.5米地下室底板为安装作业面；二阶段以站台层以上的劲型钢柱、钢梁安装为主，以站台层为安装作业面。
图1 济南西站钢结构示意图
自地铁一号线基坑起（-14.91米标高）到候车室（+17.5米标高），设计采用劲性钢管柱，劲性H型钢梁。建筑剖面见图2。
图2 剖面图
钢管柱截面从Φ2000×45到Φ1100×35不等，计54根。钢梁最大跨度达24m，局部板厚达70mm，材质为Q345B。构件规格见表1。
表1 钢梁、柱构件规格
劲性钢梁柱典型部位焊接主要有柱子焊接、钢梁焊接、梁与柱牛腿焊接和错边、大间隙焊接等。
1柱子焊接
本工程钢柱采用工厂分段加工，现场对接焊接。坡口形式见图3。
图3分段处柱子现场对接焊缝坡口形式
焊接位置
焊接位置为横焊。
焊接方法
采用半自动CO2气体保护焊（GMAW）或手工电弧焊(SMAW)。
预热
对于板厚大于36mm的Q345GJ-C或Q345C钢板焊接前要进行预热。其中，板厚小于等于50mm的钢板焊接时采用火焰预热；板厚大于50mm的钢板焊接时采用电加热片伴随预热。预热温度为120～150℃，层间温度120～200℃，预热范围为坡口两侧三倍板厚范围内，且不小于100mm，焊后缓冷。
焊接顺序
每个接口由2名焊工同时对称施焊，采用多层多道焊，且实行包角焊。接用材料、焊接工艺参数见下表2和表3。
表2 柱脚焊接用材料
2钢梁的焊接
钢梁的规格及材质钢梁的材质为Q345GJC，截面H1650～3550mm×500～700mm，板厚35～70mm。坡口形式，见图4。
图4坡口形式
2.1 焊接位置
焊接位置为平焊、立焊、平角焊、仰角焊。
2.2 焊接方法
采用半自动气体保护焊（GMAW）或手工电弧焊(SMAW)。
2.3 预热
对于板厚大于36mm的Q345GJ-C钢板焊接时要进行预热。其中，板厚小于等于40mm的钢板焊接时采用火焰预热；板厚大于40mm的钢板焊接时采用电加热片伴随预热。预热温度为120～150℃，层间温度120～200℃，预热范围为坡口两侧三倍板厚范围内，且不小于100mm，焊后缓冷。对于板厚大于50mm的构件，焊后必须后热处理。
2.4 焊接顺序
每个接口由2名焊工同时对称施焊，采用多层多道焊，先焊T型接口，再双人同时对称焊接上下翼缘板，最后焊接腹板。焊接顺序见图5。
图5 型钢梁焊接顺序图
梁与柱牛腿焊接
本项目柱上带牛腿，主梁与柱牛腿对接焊，次梁与主梁上牛腿对接焊。主梁与柱牛腿对接，次梁与主梁牛腿对接均为等强焊接。坡口形式，见图6。
图6坡口形式
焊接位置
焊接位置为平焊、立焊。
焊接方法
采用CO2气体保护焊和手工电弧焊。
预热
对于板厚大于36mm的Q345GJC或Q345C钢板焊接时要进行预热。其中，板厚小于等于50mm的钢板焊接时采用火焰预热；板厚大于50mm的钢板焊接时采用电加热片伴随预热。预热温度为120～150℃，层间温度120～200℃，预热范围为坡口两侧三倍板厚范围内，且不小于100mm，焊后缓冷。
焊接顺序
上翼缘板平焊下翼缘平焊腹板立向上焊。
主梁与柱牛腿、次梁与主梁牛腿安装焊缝为Q345C与Q345C间的对接焊缝。焊接用材料、焊接工艺参数见下表4和表5。
表4 主梁与柱牛腿、次梁与主梁牛腿焊接用材料
表5接工艺参数（如右图）
4错边、大间隙焊接
济南西客站钢结构施工过程中，由于加工、安装偏差以及钢材热胀冷缩等原因，出现了部分钢梁对接接口错边、间隙超规范的情况。为保证此类特殊焊接条件下的焊接质量，确保100% 的满足设计力学性能要求，特制订以下专项处理措施。
如安装工或焊工发现焊缝错口过大或错边较小时（1～3mm），先沿低方向焊接20～30mm， 再用角向磨光机对补焊部分进行打磨。若错口较大，则采取打磨与焊接修补方法对错边进行处理。在焊缝表面层完成后立即进行焊缝补焊，补焊是在错口低方向的焊缝区和热影响区进行。错边焊接见图7。当焊缝温度与室温一样时， 在对错口高的位置进行打磨，保证焊口表面平滑过度，外观良好。
图7 错边焊接
如安装工或焊工发现焊缝间隙过大，则焊前按常规焊接进行坡口清理和打磨。若间隙超标，需重新设置焊接衬板，衬板选用6～8mm同母材材质钢板。且衬板与焊缝母材固定牢固。构件组对固定完毕后，对于宽间隙焊缝，先在各施焊位置上一侧堆焊至标准坡口+8mm，冷却到150℃后再进行焊接。堆焊顺序见图8。
图8大间隙焊接堆焊顺序
正式焊接前，对堆焊面按常规接坡口面的要求进行清理和打磨。堆焊时采用小热输入量焊接，每层厚度4～5mm，除立焊外不准摆动电弧， 立焊位置电弧摆动不得超过15mm,焊接过程严格执行多层多道焊，层层清渣工艺， 避免堆焊缺陷产生。
5小结
圆形钢柱对接、工字型钢梁对接、梁与柱牛腿对接等的焊接，因构件截面巨大需实施相应的特殊焊接措施。严格的管理措施和标准化的焊接施工，详细而严格的检查和返修，保证了整体工程焊接的高质量，圆满完成了该项施工任务。
参考文献
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附：作者简介
表2作者简介
序号 作者姓名 性别 学历 职称 现任职务 联系方式 专业技术领域或研究方向
1 李 建 国 男 毕业学校：
石家庄铁道学院
毕业时间：1993.07
所学专业：工业与民用建筑
高级
工程师 中铁十二局集团房地产开发有限公司副总经理