一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法技术

本发明专利技术涉及对现有建筑物的施工措施技术领域，公开了一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，用于在带应力的已有承重构件上焊接新承重构件，已有承重构件为内部带有轴向应力的长条状钢构件，新承重构件与已有承重构件之间通过沿已有承重构件长度方向延伸的主焊缝固定连接，主焊缝上开设有打断缺口，主焊缝与打断缺口交界位置设置有刚度提升焊缝，两条刚度提升焊缝垂直于已有承重构件长度方向设置。且刚度提升焊缝的焊接晚于主焊缝。本发明专利技术中，主焊缝沿已有承重构件长度方向设置，不会在焊接导致已有承重构件屈服垮塌；刚度提升焊缝焊接时新承重构件让已有承重构件的荷载能够通过新承重构件传递，刚度提升焊缝焊接时也不会有危险。也不会有危险。也不会有危险。

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法


[0001]本专利技术涉及对现有建筑物的施工措施
，特别是涉及一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法。

技术介绍

[0002]建筑施工过程中，有时候会需要在使用中的钢梁/钢柱侧面安装一些别的构件，比如安装额外的梁或者斜柱。安装钢梁相对比较简单，因为钢梁传递的力的方向简单向下，连接节点强度要求不高，且梁与柱的连接节点可以是铰接节点，允许仅采用高强螺栓进行连接。
[0003]但并非所有的连接节点都可以选用铰接节点，有些场合中必须使用刚接节点，这个时候就需要涉及到大面积的带应力焊接了。
[0004]以在使用中的钢柱侧面安装斜柱为例。首先，斜柱不能发生晃动，因此斜柱下端与已有的柱的连接节点必须为刚接节点，这就要求斜柱需要在已有的钢柱中带有应力的情况下焊接在钢柱侧面，而带应力焊接是焊接操作中的一项大忌，很容易导致被焊接的钢柱在焊接过程中出现折弯垮塌；其次，由于斜柱向已有的钢柱传递的力包含竖直向下的力也包含水平方向上的力（对于已有的钢柱而言，会带来弯矩），二者之间的连接节点的强度要求非常高。
[0005]专利技术人经过模拟与试验发现，在带应力焊接过程中，如果沿应力传递的方向拉长焊缝，能够有效避免带应力焊接过程中出现的危险的可能（研究过程中发现其生效机理有二，一则使焊缝的热胀冷缩与已有承重构件的应力方向不一致，二则确保焊接时不会导致已有承重构件被临时打断），但仅有这样的焊缝的话，连接节点处的刚度不足。而如果在额外设置一道或多道垂直于已有承重构件长度方向的焊缝的话，虽然能够确保连接节点处刚度足够，但这些额外设置的焊缝会因为热胀冷缩方向以及在焊接过程中临时切断了已有承重构件而带来危险。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法。
[0007]解决的技术问题是：大面积带应力焊接为焊接施工的大忌，很容易带来安全事故。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，用于在带应力的已有承重构件上焊接新承重构件，所述已有承重构件为内部带有轴向应力的长条状钢构件，所述新承重构件与已有承重构件之间通过多条沿已有承重构件长度方向延伸的主焊缝固定连接，各主焊缝并排设置且两端对齐；各主焊缝的同一位置均开设有用于打断主焊缝并方便焊枪进入的打断缺口，主焊缝与打断缺口交界位置设置有刚度提升焊缝，两条所述刚度提升焊缝垂直于已有承重构件长度方向设置在各主焊缝之间并连接已有承重构件与新承重构件；所述施工方法包括以下步骤：
步骤一：将新承重构件拼在已有承重构件上；步骤二：主焊缝靠近已有承重构件的安装基础的一端记作起始端，自起始端同步开始焊接各主焊缝，焊接过程中各主焊缝的焊接进度一致；步骤三：焊接刚度提升焊缝。
[0009]进一步，在施工前，通过加载试验判断新承重构件上能承受的荷载的上限；加载试验包括以下步骤：步骤a：在有限元软件中建立已有承重构件与新承重构件焊接连接后的有限元模型，在已有承重构件的有限元模型中施加施工前从现场测得的已有承重构件所承受的轴向应力，然后逐渐在新承重构件的有限元模型上增加荷载，荷载的方向与施工完成后新承重构件承受的荷载方向一致，当已有承重构件的有限元模型和新承重构件的有限元模型中至少一个屈服后，记录屈服发生时屈服位置以及新承重构件的有限元模型上的荷载大小，并记作模拟屈服位置及模拟屈服极限；步骤b：搭建已有承重构件与新承重构件焊接连接后的缩尺模型，在已有承重构件的缩尺模型中施加施工前从现场测得的已有承重构件所承受的轴向应力，然后逐渐在新承重构件的缩尺模型上增加荷载，荷载的方向与施工完成后新承重构件承受的荷载方向一致，用摄像头监视模拟屈服位置，当已有承重构件的缩尺模型和新承重构件的缩尺模型中至少一个屈服后，记录屈服发生时屈服位置以及新承重构件上的荷载大小，根据缩放比例求取真实比例的已有承重构件或新承重构件屈服时，新承重构件上的荷载大小，并记作测量屈服极限；步骤c：计算施工完成后新承重构件承受的荷载大小，并记作实际荷载，比较荷载大小、模拟屈服极限、测量屈服极限的大小，若实际荷载同时小于模拟屈服极限与测量屈服极限，则说明构件强度达标，可进行施工，否则需对步骤b拍摄记录的屈服位置进行补强，然后重新进行加载试验，直到实际荷载同时小于模拟屈服极限与测量屈服极限。
[0010]进一步，主焊缝与刚度提升焊缝均为单边坡口焊，各主焊缝均为一级全熔透焊缝，至少一条刚度提升焊缝为一级全熔透焊缝。
[0011]进一步，主焊缝与刚度提升焊缝焊接过程中，通过分段打底并控制焊接速度的方式，确保焊缝的低温热影响区温度不超过100℃。
[0012]进一步，焊接前，焊缝接头先预热到40
‑
150℃，且刚度提升焊缝的焊接在主焊缝冷却到40℃以下后进行。
[0013]进一步，所述刚度提升焊缝的焊接电流为主焊缝的焊接电流的1.6
‑
1.7倍。
[0014]进一步，已有承重构件与新承重构件均为方钢管柱，所述已有承重构件为立柱，所述新承重构件为下端焊在已有承重构件侧面的斜柱；所述新承重构件的两块平行的侧板记作待延伸板，所述待延伸板与已有承重构件的两块平行的侧板对齐；所述待延伸板下部向已有承重构件延伸并与已有承重构件焊接连接，待延伸板位于已有承重构件与新承重构件之间的部分记作延伸连接板，所述延伸连接板预置在新承重构件中并与新承重构件焊接连接，所述主焊缝为延伸连接板和已有承重构件之间的焊缝，所述打断缺口开设在延伸连接板中部；每条主焊缝被打断缺口分开的两个分段中，靠近起始端的一段记作先焊段，另一段记作后焊段，后焊段的焊接电流大于先焊段的焊接电流；两个刚度提升焊缝中，上方的刚
度提升焊缝的焊接电流大于下方的刚度提升焊缝的焊接电流。
[0015]进一步，所述新承重构件侧面底部焊有用于在斜柱上安装梁的预留接口，所述预留接口的顶部与延伸连接板的顶部对齐，所述已有承重构件内水平设置有内部加强板，所述内部加强板分别与预留接口的顶部与底部对齐；步骤三完成后，所述打断缺口通过缺口补板填补，所述缺口补板边沿与打断缺口焊接连接；步骤三完成后，所述延伸连接板顶部通过水平设置的顶补板填补，所述顶补板分别与已有承重构件、新承重构件以及两块延伸连接板的顶部焊接连接。
[0016]进一步，所述打断缺口呈梯形，且打断缺口底部的宽度不小于5厘米；两个打断缺口之间设置有缺口加强板，所述缺口加强板设置在打断缺口的顶部以及底部，所述缺口加强板预置在新承重构件中并分别与两边的延伸连接板焊接连接，所述刚度提升焊缝为缺口加强板与已有承重构件之间的焊缝；且上方的刚度提升焊缝为一级全熔透焊缝。
[0017]进一步，所述已有承重构件侧面焊接有用于托住新承重构件的托台，所述托台的顶板填补在新承重构件底端；步骤一中，所述新承重构件放置在托台上并与已有承重构件拼合，然后与托台的顶板焊接连接。
[0018]本专利技术一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法与现有技术相比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，用于在带应力的已有承重构件（1）上焊接新承重构件（2），所述已有承重构件（1）为内部带有轴向应力的长条状钢构件，其特征在于：所述新承重构件（2）与已有承重构件（1）之间通过多条沿已有承重构件（1）长度方向延伸的主焊缝（22）固定连接，各主焊缝（22）并排设置且两端对齐；各主焊缝（22）的同一位置均开设有用于打断主焊缝（22）并方便焊枪进入的打断缺口（31），主焊缝（22）与打断缺口（31）交界位置设置有刚度提升焊缝（41），两条所述刚度提升焊缝（41）垂直于已有承重构件（1）长度方向设置在各主焊缝（22）之间并连接已有承重构件（1）与新承重构件（2）；所述施工方法包括以下步骤：步骤一：将新承重构件（2）拼在已有承重构件（1）上；步骤二：主焊缝（22）靠近已有承重构件（1）的安装基础的一端记作起始端，自起始端同步开始焊接各主焊缝（22），焊接过程中各主焊缝（22）的焊接进度一致；步骤三：焊接刚度提升焊缝（41）。2.根据权利要求1所述的一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，其特征在于：在施工前，通过加载试验判断新承重构件（2）上能承受的荷载的上限；加载试验包括以下步骤：步骤a：在有限元软件中建立已有承重构件（1）与新承重构件（2）焊接连接后的有限元模型，在已有承重构件（1）的有限元模型中施加施工前从现场测得的已有承重构件（1）所承受的轴向应力，然后逐渐在新承重构件（2）的有限元模型上增加荷载，荷载的方向与施工完成后新承重构件（2）承受的荷载方向一致，当已有承重构件（1）的有限元模型和新承重构件（2）的有限元模型中至少一个屈服后，记录屈服发生时屈服位置以及新承重构件（2）的有限元模型上的荷载大小，并记作模拟屈服位置及模拟屈服极限；步骤b：搭建已有承重构件（1）与新承重构件（2）焊接连接后的缩尺模型，在已有承重构件（1）的缩尺模型中施加施工前从现场测得的已有承重构件（1）所承受的轴向应力，然后逐渐在新承重构件（2）的缩尺模型上增加荷载，荷载的方向与施工完成后新承重构件（2）承受的荷载方向一致，用摄像头监视模拟屈服位置，当已有承重构件（1）的缩尺模型和新承重构件（2）的缩尺模型中至少一个屈服后，记录屈服发生时屈服位置以及新承重构件（2）上的荷载大小，根据缩放比例求取真实比例的已有承重构件（1）或新承重构件（2）屈服时，新承重构件（2）上的荷载大小，并记作测量屈服极限；步骤c：计算施工完成后新承重构件（2）承受的荷载大小，并记作实际荷载，比较荷载大小、模拟屈服极限、测量屈服极限的大小，若实际荷载同时小于模拟屈服极限与测量屈服极限，则说明构件强度达标，可进行施工，否则需对步骤b拍摄记录的屈服位置进行补强，然后重新进行加载试验，直到实际荷载同时小于模拟屈服极限与测量屈服极限。3.根据权利要求1所述的一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，其特征在于：主焊缝（22）与刚度提升焊缝（41）均为单边坡口焊，各主焊缝（22）均为一级全熔透焊缝，至少一条刚度提升焊缝（41）为一级全熔透焊缝。4.根据权利要求1所述的一种用于建筑改造的大面积带应力焊接施工方法，其特征在于：主焊缝（22）与刚度提升焊缝（41）焊接过程中，通过分段打底并控制焊接速度的方式，确保焊缝的低...

【专利技术属性】
技术研发人员：初子华，徐岩，于宗飞，全柱，张越，肖慧鹏，张海龙，吴晨曦，王亮，张霄，刘庆伟，岳支港，兰春光，
申请(专利权)人：北京金隅地产开发集团有限公司，
类型：发明
国别省市：