結(jié)構(gòu)工程師之GTC鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)方案及措施(3)

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$lesson$　　第三節(jié) 鋼構(gòu)件的制作工藝

　　GTC 屋頂鋼結(jié)構(gòu)工程為單層拱形鋼結(jié)構(gòu)，整個(gè)屋頂鋼結(jié)構(gòu)由14榀鋼拱架(含二組伸縮拱架)通過(guò)檁條等構(gòu)件組合而成。拱架南北方向設(shè)置，間距為18m。在拱架上部圓弧表面上自中間向二側(cè)(東西向)每間隔6。(同心角)設(shè)置主檁條一道，結(jié)構(gòu)中部最寬處設(shè)有13道。

　　一、拱架結(jié)構(gòu)

　　1 .本工程拱架是由鋼板焊接而成的拱形結(jié)構(gòu)。

　　2 .拱架橫截面呈梯形箱形結(jié)構(gòu)如下：

　　1 )上下翼緣板為一等寬的圓弧形板條。

　　2 )由于拱架高度( H 值)沿圓弧弧長(zhǎng)在不斷變化，因此其腹板為一翹曲的弧形板。

　　3 )縱向加勁肋與腹板接合面為一曲線(xiàn)。

　　4 )拱架下部區(qū)域，面積非常窄小，焊接異常困難。

　　二、拱段劃分

　　根據(jù)拱架外形尺寸及運(yùn)輸條件的許可接結(jié)合吊裝方案，現(xiàn)將拱架劃分成若干個(gè)分段?，F(xiàn)以某桁架為例進(jìn)行說(shuō)明。

　　將該拱架劃分為8～14段，單重約10.4～22噸。

　　三、放樣與號(hào)料

　　按拱架結(jié)構(gòu)圖對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行放樣、展開(kāi)，編制數(shù)控切割軟盤(pán)、號(hào)料劃線(xiàn)草圖、零件配套表及加工檢驗(yàn)樣板，并注意以下各點(diǎn)。

　　1 .在放樣前必須對(duì)各零件的焊接收縮變形進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合本公司在以往各項(xiàng)工程中的經(jīng)驗(yàn)與記錄，確定各零件的收縮變形量進(jìn)行放樣。必要時(shí)可在若干個(gè)分段的接縫處單側(cè)留有余量，在分段拼裝、總裝時(shí)給予調(diào)整、割除，以保證拱架外形尺寸的精度。

　　2 .上下翼緣板及縱向加勁肋上必須劃出中心線(xiàn)，便于在切割、彎曲過(guò)程中監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)零件的變形。

　　3 .在左右腹板展開(kāi)過(guò)程中必須在其外表面同一位置設(shè)定一根曲線(xiàn)，腹板加工成形后，該二曲線(xiàn)必須位于同一平面上且垂直于拱架中心面，在制作過(guò)程中該線(xiàn)可作為加工檢驗(yàn)樣板的定位線(xiàn)，亦可作為組裝、焊接過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)組裝精度與焊接變形的基準(zhǔn)線(xiàn)。

　　4 .縱向加勁肋二邊曲線(xiàn)偏差大小，直接關(guān)系到拱架制作后的外形質(zhì)量，因此必須編制每一塊縱向加勁肋二邊曲線(xiàn)變化的坐標(biāo)值(型值表)，便于檢驗(yàn)該板切割后的曲形偏差。

　　5 .檢驗(yàn)樣板

　　A 弧形零件加工后，檢驗(yàn)樣板的弧長(zhǎng)不得小于1500mm;

　　B 腹板加工后的檢驗(yàn)樣板采用三角樣板進(jìn)行檢驗(yàn)，沿每一塊腹板設(shè)置6～7道，間距≤1500mm。

　　6 .在正式號(hào)料、切割前必須對(duì)所用鋼板進(jìn)行確認(rèn)

　　A 鋼材的牌號(hào)與厚度必須符合圖紙要求;

　　B 所用鋼材必須經(jīng)過(guò)復(fù)驗(yàn)，并經(jīng)本工程監(jiān)理確認(rèn)合格;

　　C 若有排版要求，鋼板的外形尺寸必須對(duì)號(hào)入座，以保證各零件尺寸放樣的可靠性。

　　四、切割與加工

　　1 )本工程全部零件基本上采用火焰切割、冷加工彎曲成形。

　　2 )零件成形后必須滿(mǎn)足下列要求：

　　名稱(chēng) 允許偏差值( mm )

　　外形尺寸 1.5

　　對(duì)角線(xiàn)差 2.0

　　曲形 1.5

　　翹曲構(gòu)件曲形 2.5

　　五、拼裝

　　為保證制作精度，根據(jù)本公司條件，整個(gè)拱架分成左右二大段(即各5小段)在剛性平臺(tái)上進(jìn)行組裝，各小段之間采用工裝板給予臨時(shí)剛性固定。組裝結(jié)束并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行打底焊，而后整體送往焊接流水線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)焊接。

　　1 .胎架

　　拱架拼裝胎架的設(shè)計(jì)十分重要，胎架模板位置必須達(dá)到：保證拱架外形的一致性;有效的增加拱架焊接過(guò)程中抗焊接變形的臨時(shí)剛度;便于在接頭部位對(duì)相應(yīng)二端接頭加工中各零件偏差的臨時(shí)調(diào)整。

　　整個(gè)胎架制作完成后既要便于拱架拼裝，又要便于在制作過(guò)程中對(duì)拱架變形及精度的監(jiān)控，且具有可操作性。為達(dá)到上述目的胎架按下列要求制作。

　　1 )胎架施工基面的考慮拱架拼裝采用將拱架側(cè)臥于平臺(tái)上，其垂直中心面呈水平狀態(tài) , 右腹板外表面為與胎架模板的接觸面。

　　如此選擇有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　A 拱架上下圓弧面在平臺(tái)上的投影為其真實(shí)外形，便于對(duì)其變形及外形尺寸的控制;

　　B 拱架接縫位置線(xiàn)在平臺(tái)上的投影為一直線(xiàn)，便于各分段翼緣板、腹板、縱向加勁肋的準(zhǔn)確定位;

　　C 拱架中心面呈水平狀態(tài)，便于對(duì)拱架側(cè)向彎曲的監(jiān)控和橫隔板的定位與測(cè)量。

　　2 )胎架模板位置

　　A 胎架模板位置設(shè)在每道橫格板位置處，由于相鄰二格板距離較大在相鄰二橫格板間增設(shè)一道模板;

　　B 各模板沿頂?shù)讏A弧向心線(xiàn)方向呈列，使其上工作表面為一直線(xiàn)。

　　3 )基面劃線(xiàn)

　　在組裝平臺(tái)上(胎架基面)，必須劃出下列各線(xiàn)：

　　a 拱架頂?shù)讏A弧線(xiàn)。

　　b 分段接縫位置線(xiàn)。

　　c 模板位置線(xiàn)。

　　d 設(shè)立標(biāo)桿，劃出拱架中心面標(biāo)高線(xiàn)，翼緣板半寬線(xiàn)。

　　以上各線(xiàn)劃線(xiàn)誤差均不得大于1mm。

　　4) 在平臺(tái)上樹(shù)立模板，模板呈垂直狀態(tài)，底部與平臺(tái)連接牢固，設(shè)置斜撐以增加剛性。

　　5) 將平臺(tái)上拱架頂?shù)讏A弧線(xiàn)移植至模板上，劃出相應(yīng)的位置的上下翼緣板半寬位置線(xiàn)，切割模板。模板劃線(xiàn)切割誤差均≤ 1mm。

　　2 .組裝

　　拱架組裝工作在胎架上進(jìn)行。

　　1 )組裝工序如下：

　　在胎架上吊裝定位右腹板→劃出縱向加勁肋與橫格板安裝位置線(xiàn)→吊裝定位上、下翼緣板、縱向加勁肋與橫格板→焊接→吊裝左腹板→焊接→檢驗(yàn)→劃出現(xiàn)場(chǎng)拼裝結(jié)合線(xiàn)→裝焊現(xiàn)場(chǎng)用的拼裝工裝卡具→解體→送流水線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)焊→檢查、矯正→驗(yàn)收→噴砂除銹→涂裝→發(fā)貨。

　　2 )組裝要求

　　A 右腹板定位必須與胎架工作表面緊貼,間隙≤1mm;

　　B 上、下翼緣板,縱向加勁肋與橫隔板定位必須保證其中心線(xiàn)位于同一水平標(biāo)高上,偏差≤2mm;

　　C 上、下翼緣板、縱向加勁肋與橫隔板定位必須保證其垂直度,偏差≤1mm;

　　D 各構(gòu)件定位,其端部位置必須對(duì)準(zhǔn)胎架基面上的接縫位置線(xiàn),偏差≤1mm;

　　E 左腹板定位必須與內(nèi)部各加勁肋橫格板結(jié)合面貼緊,間隙≤1.5mm。

　　3 )焊接

　　A 焊接工作必須嚴(yán)格按焊接工藝文件所規(guī)定的工序與要求對(duì)各焊縫逐一進(jìn)行焊接;

　　B 拱架解體后各分段進(jìn)行

　　4 )劃線(xiàn)

　　拱架解體前除上、下翼緣板中心線(xiàn)外還必須劃出下列各線(xiàn)，以留作現(xiàn)場(chǎng)拼裝定位用。

　　5 )解體前現(xiàn)場(chǎng)工裝卡具的設(shè)計(jì)安裝必須達(dá)到下列要求：

　　A 能快速、簡(jiǎn)便的進(jìn)行操作。

　　B 能有效的對(duì)各分段接頭進(jìn)行定位，并使接頭精度達(dá)到工藝要求。

　　C 工裝卡具去除后殘留工作量少，不影響構(gòu)件外觀質(zhì)量。

　　六、拱架工廠拼裝

　　1 .工廠拼裝工序如下：

　　鋪設(shè)路基板→劃線(xiàn)→制作胎架→單側(cè)分段定位→去除接頭余量→另一側(cè)分段定位→焊接→驗(yàn)收→裝焊吊耳→油漆修補(bǔ)→現(xiàn)場(chǎng)吊裝。

　　2 .注意事項(xiàng)：

　　1 )鋪設(shè)路基板的地面必須夯實(shí)、平整，與路基板緊貼;

　　2 )胎架劃線(xiàn)與制作可參照上述工藝要求進(jìn)行施工;

　　3 ) 各分段定位后，必須對(duì)上、下翼緣板中心線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量與調(diào)整，務(wù)必使其位于同一水平面上，避免因路基板下沉而帶來(lái)偏差造成拱架變形;

　　4 )接頭余量的劃線(xiàn)必須考慮以下各項(xiàng)因素，經(jīng)綜合研究后給予劃線(xiàn)、切割。

　　A 各分段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與圖示尺寸偏差 .

　　B 現(xiàn)場(chǎng)即將進(jìn)行的焊接工作可能產(chǎn)生的焊接收縮余量 .

　　七、焊接部位的考慮

　　對(duì)局部窄小、難以進(jìn)行焊接工作的部位和現(xiàn)場(chǎng)接頭中縱向加勁肋焊接工作如何進(jìn)行的考慮：

　　1.分段接頭處的上、下翼緣板自接縫向兩邊各300設(shè)置一塊嵌補(bǔ)板留待該部位縱向焊后進(jìn)行裝焊;

　　2 .橫格板與上、下翼緣板相交處抽空50mm;

　　3 .腹板中部(位于構(gòu)件中和軸)開(kāi)設(shè)工藝孔，讓施工人員入內(nèi)進(jìn)行焊接，橫格板與下翼緣接縫采用電渣焊;

　　4 .局部窄小處人員確實(shí)無(wú)法入內(nèi)進(jìn)行焊接的部位建議橫隔板單邊(與左腹板相交側(cè))外伸至腹板外表面平齊，腹板開(kāi)槽進(jìn)行焊接，該處焊縫焊后磨光。

　　八、對(duì)于拱架橫截面結(jié)構(gòu)形式的建議

　　基于目前本工程拱架外形尺寸及截面形狀已經(jīng)確定而又存在以上諸多的施工困難之現(xiàn)狀，在保證原設(shè)計(jì)建筑風(fēng)貌的原則下提出如下建議：

　　1 .拱架截面中縱向加勁肋向二側(cè)外伸，腹板分割成2-3塊。由于腹板計(jì)算長(zhǎng)度縮短，且將原一個(gè)大梯形截面改變成三個(gè)小梯形截面組合，因此可將橫隔板取消(不排除局部設(shè)置加勁板)。

　　2 .在主檁條與拱架腹板相交部位設(shè)置加強(qiáng)板(厚度與檁條同厚)，以作間隔避免部分焊縫重疊。

　　3 .拱架作上述改動(dòng)后具有以下特點(diǎn)：

　　1 ) 原整塊腹板分隔成三塊后，對(duì)其曲形加工提出了更高的要求，根據(jù)本公司綜合加工能力，能滿(mǎn)足這一要求;施焊的可能，改善了焊接工作環(huán)境，有利于焊接質(zhì)量的提高;動(dòng)焊設(shè)備進(jìn)行焊接，對(duì)焊接質(zhì)量的提高與保證提供了最大的可能。

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