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多高层劲性砼柱钢骨螺柱焊接制作施工工法
2010年 6月
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会签日期:2010 年 6月
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多高层劲性砼柱钢骨螺柱焊接制作施工工法
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前言
多高层劲性钢骨砼柱,钢骨部分和砼的传力有焊接与钢骨上的螺柱完成,本文主要讨论,钢骨制作中的螺柱焊接制作工艺;螺柱焊接技术最早(1915~1918)由英国工程师 Harold Martin提出,主要用于解决造船中固定大量的螺柱紧固件。20世纪30年代,当时处于二战时期的英国、美国船舶战舰毁坏严重,出于战争需要,急需在短时期内新造或修复大量舰船,作为造船技术之一的螺柱焊接技术在美国人 Ted Nelson的进一步研究下就应运而生并得到普遍应用。它利用螺柱本身作为金属电极,通过短时间的电弧燃烧使螺柱和母材同时熔化,然后将螺柱压入熔池,冷却后形成焊接接头。这是一种短时高效的全截面焊接方法,在船舶修造中主要用于固定焊接螺柱紧固件。随着工业技术的不断发展,除造船外,螺柱焊接方法也逐渐开始在其他领域得到应用,如炉窑保温层挂件、汽车螺柱、建筑锚栓等。现就螺栓焊接在建筑钢结构工程中的应用工艺技术做一点介绍。我司在多个工程施工的基础上,通过技术创新、工法提炼,逐步完善了工艺,编制了《多高层劲性砼柱钢骨螺柱焊接制作施工工法》,取得了较好的社会效益和经济效益。
工法特点
螺柱焊接技术在建筑工程中的应用是伴随着钢、混凝土组合结构的发展而发展的。钢、混凝土组合结构中,两种不同材性的物质组合充分发挥了钢的抗拉特性和混凝土的抗压特性,作为两者组合的连接件——
、混凝土水平位移的抗剪切作用,二是防止钢、混凝土垂直剥离的抗掀起作用。
传统的锚栓做法费工耗时,焊接量大时质量得不到保证,而采用螺柱焊接技术,不但实现了标准作业(抗剪圆柱头栓钉为标准件供应),而且是短时高效的全截面焊接方法,效率高(4~8 个/ min),质量可靠。
由于螺柱焊接技术具有以上的优点,因而在钢、混凝土组合结构中,抗剪圆柱头栓钉焊接逐渐成为主流的锚固方式。需要说明的是,从焊接技术本身的发展历史来讲,短时高效的全截面焊接方法通称为螺柱焊接技术,而在建筑钢结构工程应用中,螺柱焊接技术主要用于焊接固定圆柱头建筑栓钉,在这一特定场合,我们又将螺柱焊接技术称为栓钉焊接技术或简称栓钉焊。
适用范围
随着钢结构的大量推广使用,螺柱焊也被广泛采用,主要用于以下三个方面:
(1)抗剪连接件:主要用于钢骨+钢筋混凝土组合柱、梁及组合楼板的抗剪连接件,如大跨公路铁路桥梁、市政立交桥、高层钢结构建筑等。
(2)栓钉锚固件:用于预制混凝土墙、柱埋设件的锚固件;现浇混凝土堤岸等包角锚固件;混凝土墙、柱座及牛腿垫板锚固件等;
(3)栓钉墙体、壳体、罐壁的固定件:可供做轻型保温、隔音墙体的固定件,如高炉、电站等。其形式有叉型栓钉、伞型栓钉、弯钩栓钉等。
工艺原理
它利用螺柱本身作为金属电极,通过短时间的电弧燃烧使螺柱和母材同时熔化
,然后将螺柱压入熔池,冷却后形成焊接接头。这是一种短时高效的全截面焊接方法。在建筑工程中,我们把剪力钉的焊接方法统称为拉弧式螺柱焊,简称螺柱焊。
施工工艺流程及操作要点
电弧螺柱焊实际上就是一个杆与板或其他型体的电弧压力焊过程。由于电容储能螺柱焊功率有限,只适于小直径杆件的瞬时快速焊接,对较大直径杆件则用电弧螺柱焊,-1所示。
-1(螺柱焊接流程示意图)
整个焊接循环过程包括如下几个阶段:
第一阶段:准备; 剪力钉外套瓷环保护圈,其端部与母材表面接触;
第二阶段:提起引弧;接通电流后,在瞬间大电流下接触点被熔化,在小间隙处产生电弧,随后电弧被提升,拉弧至稳定燃弧状态;
第三阶段:电弧熔化金属形成熔池;在焊接阶段,电弧稳定燃烧,螺柱端部和母材表面被高温电弧熔化
。
第四阶段:压下并挤出熔池的熔化金属,螺柱向母材表面送进,熔融的螺柱和母材顶锻在一起;。
第五阶段:停压断电形成焊缝;顶锻结束后,部分熔化金属被挤出,在陶瓷保护圈的约束下冷凝形成角焊缝。
第六阶段:冷却结晶完成焊接
螺柱拉弧焊接过程其中值得注意的地方是:为方便引弧,加引弧结或将杆件待焊端部加工成带锥度和小接触面;为了使电弧气流压力阻止空气侵入