焊接工艺在建筑幕墙工程中的应用
时间：2020-12-23 00:00:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】由于经济和文化发展的需要，人们还在不断追求宏伟而富有特色的大跨度建筑，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系，其结构形式丰富多彩、千变万化，建筑的发展趋势必然对幕墙提出新的要求，也促使幕墙设计采用更多新材料、新技术和新结构，创造出更多新的空间结构形式。在制作工艺的选择上，钢材的焊接工艺，也越来越多被选用。
【关键词】幕墙规范；钢结构；焊接；质量
从上世纪八十年代至今，随着建筑幕墙行业的崛起和高速发展，幕墙被广泛应用到越来越多的建筑中。高层、超高层的建筑，各具特色的建筑作品，其外观千姿百态，以前单一的幕墙做法，已经适应不了新型建筑的需求，各种组合幕墙应运而生，制作工艺不断更新。建筑的发展趋势必然对幕墙提出新的要求，也促使幕墙设计采用更多新材料、新技术和新结构，创造出更多新的空间结构形式。在制作工艺的选择上，钢材的焊接工艺，也越来越多被选用。
1、横梁和立柱的焊接问题
在工程设计和施工过程中，甲方和监理人员依照规范，提出幕墙工程中焊接工艺的运用是否得当，原因是在某例石材幕墙工程中，设计图纸中的节点图横梁和立柱采用焊接，而《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-2001第5.6.6条规定“横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接”，究竟能否焊接？
在工程实践中，型钢立柱和横梁采用焊接的方式连接，不仅降低了造价，而且提高了工作效率，一些复杂造型，则必须依靠全新的材料和做法来实现，所以，运用科学发展的眼光，勇于实践、摸索，通过结构分析和计算，只要满足结构安全、结合幕墙的受力特点，一些突破原有规范的做法，完全可以运用到实践中去。
从幕墙的构造特点来讲，它有许多构造环节都可以对变形和位移能力作出贡献。例如：面板之间存在板缝；面板与附框之间有弹性的胶缝；面板与挂件之间可以相对移动；挂件与横梁立柱间用长圆孔螺栓固定；横梁与立柱连接采用螺栓；上下层立柱之间设置变形用的滑动连接，不小于15mm的缝隙；立柱与角码之间用长圆孔螺栓连接；支承结构与主体结构之间采用摇臂、可动铰、辊轴和弹簧等连接等等。幕墙构件之间有许多环节提供了变形和位移的可能性，只要其中的一些环节具有变形和位移能力，就可以充分满足幕墙在各种条件下正常工作的要求。因此并不要求每一个环节都要能变形或位移，部分采用焊接等连接方式是允许的。
已经进行过许多振动台试验和平面内反复位移试验，试验结果表明：即使钢横梁和立柱之间采用焊接，钢角码和预埋件采用焊接，幕墙也可以达到1/100以上的大位移而不破损，完全满足抗风和抗震的要求。在钢结构房屋的幕墙中，采用焊接连接的部位就会更多一些。
2、连接件的焊接问题
规范规定幕墙的立柱与主体混凝土结构应通过预埋件连接，予埋件应在主体结构混凝土施工时埋入，当没有条件埋入予埋件时，应采用其他可靠的连接措施，并通过实验确定其承载力。
予埋件的锚固钢筋是锚固作用的主要来源，混凝土对锚固钢筋的粘结力是决定性的，所以予埋件必须在混凝土浇灌前埋入，施工时混凝土必须密实振捣，在实际工程中，往往由于未采取有效措施固定予埋件，导致位置偏差过大，影响了立柱的准确连接，甚至无法使用，浪费了大量的人力、物力和财力，所以大多数项目采用后加锚拴的连接方式。
采用后置钢板与主体结构连接，一般可采用化学锚拴或膨胀螺栓固定。
幕墙采用后置锚栓连接时，应符合《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003第5.5.7条的规定：产品必须有出厂合格证；碳素钢锚栓应经过防腐处理；应进行承载力现场试验，必要时应进行现场极限拉拔试验；每个连接点不应少于2个锚栓；锚栓直径应通过承载力计算确定，并不应少于10mm；不宜在化学螺栓接触的连接件上进行焊接操作；锚栓承载力设计值不应大于其极限承载力的50%。
由于化学锚栓主要靠化学粘结剂完成连接，而一般化学粘结剂对温度的耐受能力较弱，因此JGJ102-2003规范规定：在有可能导致化学锚栓温度升高的热影响区范围内，不应对钢连接件进行焊接作业。但是，如果不是进行连接焊缝施焊，而仅仅是对螺帽下的垫板进行间断、快速的少量定位点焊，不至于使化学锚栓温度升高过多，应该是允许的。
当确实需要进行连续焊接作业时，应采取相应散热措施，或采用耐热化学锚栓。
所以，连接件与后置钢板的焊接，应在钢板固定前定位焊接，以免钢板固定后再焊接时钢板受热，影响化学螺栓的锚固。
3、造型钢框架的焊接
许多建筑立面设置外凸假柱子或其它建筑造型，有时外凸尺寸很大，这时石材面板、金属面板的荷载要由造型钢框架承受后，再传给主体结构楼面梁板或剪力墙上。这种造型钢框架受力大，悬挑尺寸也大，所以往往由型钢焊接成框架后，每层一个构件再固定到主体结构上去。这些框架允许采用焊缝连接，不要求每一个地方都采用螺栓，但必须保证焊接质量。
4、幕墙钢结构与主体钢结构连接
幕墙钢结构与主体钢结构的连接应在主体钢结构设计时提出连接要求。焊转接件，钻螺栓孔等工序，均应在钢结构加工时完成，现场不宜在主体结构的梁柱上焊接其它连接件。
5、幕墙避雷网的焊接
幕墙是附属于主体结构的外围护结构，幕墙的金属框架一般不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与主体结构的防雷体系可靠连接，保持导电通畅。
在工程设计中，幕墙的铝合金立柱，在不大于10m的范围内，通常在上下立柱的套芯连接位置，采用柔性导线上下连通。在主体结构有水平均压环的楼层，对应导电通路立柱的予埋件或固定件采用直径12mm镀锌圆钢或者-5x40的镀锌扁钢，与水平均压环焊接连通，形成防雷通路，焊接前除去镀锌层，焊接后焊缝和连线应涂刷防锈漆。
由于一些大跨度、大分格的建筑设计作品越来越多，幕墙骨架材料单一采用铝合金结构，已经很难满足幕墙对骨架结构强度和刚度的要求。经过不断地分析对比，可以采用钢结构骨架、钢铝组合骨架结构等不同的方案，从而有效解决大分格、大跨度、大风压玻璃幕墙给结构所带来的种种问题。
总之，在幕墙设计、施工中会出现许多新事物、新问题，有些可能是现行规范未涉及的，也有些可能是规范的规定不合适的，这时可根据实际情况，采取实事求是的态度，找出切实可行的方案，同有关各方协商解决。
参考文献
[1]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-3003
