xx體育館空間巨型厚板桁架制作工藝摘要介紹xx體育館空間巨型厚板桁架鋼結(jié)構(gòu)制作的特點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)超大和制作要求高的情況下，通過(guò)深化設(shè)計(jì)和針對(duì)性的施工方案，最終保證工程的優(yōu)良品質(zhì)。關(guān)鍵詞鋼結(jié)構(gòu)桁架制作加工HJ-1HJ-1HJ-1HJ-1HJ-3HJ-3HJ-2HJ-2圖1三維模型圖圖1三維模型圖我公司于2004年承攬的北京xx體育館是北京市建設(shè)的第一個(gè)奧運(yùn)場(chǎng)館。該工程占地面積22556m2，平面呈橢圓形，長(zhǎng)軸256米，短軸125米。為xx自行車(chē)賽場(chǎng)改建工程，在原有的賽場(chǎng)內(nèi)增加了兩層附屬用房、鋼結(jié)構(gòu)屋蓋、室外環(huán)形走廊、入口平臺(tái)及鋼結(jié)構(gòu)雨棚。xx體育館外觀造型獨(dú)特，遠(yuǎn)看好似一艘美麗的帆船，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主次鋼桁架加巨型桅桿斜拉索結(jié)構(gòu)，屋面高26米，最大桁架跨度達(dá)到98米，重達(dá)630噸左右。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由我公司進(jìn)行加工制作，總工程量在4000噸左右，主要是由鋼管柱和巨型鋼桁架組成。本文中主要對(duì)巨型空間鋼桁架的制作進(jìn)行闡述。一、工程結(jié)構(gòu)概況桁架由主桁架、次桁架、環(huán)形桁架及封邊桁架組成。主桁架分為HJ-1、HJ-2、HJ-3，HJ-1、2、3各有2榀，次桁架分為HJ-4~HJ-9。。次桁架共有89榀。圖2平面布置圖圖2平面布置圖二、本工程鋼桁架加工的特點(diǎn)和難點(diǎn)：1、本工程中桁架種類(lèi)繁多，構(gòu)成桁架的桿件非常多，因此，在進(jìn)行前期技術(shù)準(zhǔn)備—深化設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要進(jìn)行周密的安排和仔細(xì)的審核。施工中可能出現(xiàn)的難點(diǎn)都必須在詳圖中體現(xiàn)和解決，通過(guò)詳圖的轉(zhuǎn)換，將施工的難度降到最低。2、本工程的主桁架跨度及重量均為北京市當(dāng)時(shí)同類(lèi)桁架之最。制作單元的大小直接影響到現(xiàn)場(chǎng)的吊裝及制作加工的難度，因此，制作單元的劃分成為了質(zhì)量保證的首要控制因素。加工前必須合理的選取分段單元。3、本工程中的主桁架材料均采用Q345GJC，并且部分板厚有Z15要求。由于沒(méi)有類(lèi)似材質(zhì)鋼材施工經(jīng)驗(yàn)，在材料的檢驗(yàn)、制作、焊接等方面需要進(jìn)行大量的探討、研究、試驗(yàn)等準(zhǔn)備工作，制定出合理可行的施工方法。如何在沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的條件下做好新材料的使用是本工程的關(guān)鍵。4、本工程中桁架部分的坡口焊縫均為全熔透一級(jí)焊縫。對(duì)于這么大的一個(gè)工程，如何在大量的全熔透一級(jí)焊縫的施焊過(guò)程中保證焊接質(zhì)量是質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。5、本工程桁架整體結(jié)構(gòu)的變形較大，為了滿足建筑外觀，鋼結(jié)構(gòu)的外形尺寸精度顯得尤為重要。構(gòu)件在下料、焊接、組裝、運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候都會(huì)產(chǎn)生變形。由于桁架是分段制作運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，各制作段需要嚴(yán)格控制尺寸以保證現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，因此，如何控制加工精度將是本工程的另一大難點(diǎn)。三、針對(duì)工程特點(diǎn)難點(diǎn)的控制措施上述第二點(diǎn)已經(jīng)對(duì)本工程中的特點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了闡述，針對(duì)這些特點(diǎn)和難點(diǎn)，我們重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行控制以保證質(zhì)量。1、深化設(shè)計(jì)由于本次工程中存在著大量的三維空間構(gòu)件，為了保證深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量，采用專(zhuān)業(yè)的詳圖軟件STRUCAD進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，深化設(shè)計(jì)的步驟如下：設(shè)計(jì)圖紙自審、會(huì)審與設(shè)計(jì)溝通、解決問(wèn)題建模、檢查節(jié)點(diǎn)構(gòu)造出圖、調(diào)圖報(bào)設(shè)計(jì)審核修改、詳圖成形。通過(guò)軟件制圖，可以在三維模型空間中檢查節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、各構(gòu)件之間的拼裝、碰撞等問(wèn)題，相當(dāng)于整個(gè)結(jié)構(gòu)體系在電腦中預(yù)拼裝了一遍，最大程度的降低了構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)連接不上的幾率，同時(shí)也保證了構(gòu)件的幾何精度。圖3HJ1模型示意圖3HJ1模型示意桁架的外形都是折線型的，在折點(diǎn)處的處理必須在詳圖設(shè)計(jì)的階段體現(xiàn)。圖4桁架折線處示意圖4桁架折線處示意如圖4所示，根據(jù)處理后的節(jié)點(diǎn)給出單件詳圖，這樣的處理方式還是會(huì)存在很小的錯(cuò)口問(wèn)題。但是由于相對(duì)的錯(cuò)口量非常的小，可以包含在此處的焊接預(yù)留間隙中，不會(huì)對(duì)桁架的外形尺寸造成影響。在深化設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們嚴(yán)格的按照現(xiàn)行焊接標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)要求及公司內(nèi)部的焊接工藝評(píng)定報(bào)告，針對(duì)各種不同的板厚、施焊條件等選取適當(dāng)?shù)钠驴谛问?，有利于焊接質(zhì)量的保證。同時(shí)，在深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)圖紙中有些地方對(duì)加工工藝考慮得不太周全，通過(guò)和設(shè)計(jì)院之間的溝通，達(dá)成了一致，使施工更加方便。2、制作單元的劃分制作單元的劃分遵循以下幾個(gè)原則：（1）單元重量最大化利用安裝現(xiàn)場(chǎng)的吊裝能力；（2）單元重量和尺寸需要考慮到加工制作的起重能力和場(chǎng)地限制；（3）單元尺寸需要考慮到構(gòu)件變形的大小；（4）單元尺寸需要滿足運(yùn)輸?shù)某叽缦拗啤８鶕?jù)上述四條原則，我們有針對(duì)性的對(duì)不同桁架進(jìn)行了不同單元的劃分。例如HJ1，分段單元長(zhǎng)度在20m左右，重量在70噸左右：圖5HJ1工廠制作分段示意圖圖5HJ1工廠制作分段示意圖3、新材料的焊接及焊接質(zhì)量控制本工程采用的高建鋼缺少相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，并且坡口焊縫均為熔透一級(jí)焊縫，為了保證該種材質(zhì)的大量坡口焊縫滿足設(shè)計(jì)要求，主要采取以下幾個(gè)措施進(jìn)行控制：（1）在加工前做好焊接工藝評(píng)定報(bào)告。本工程中桁架弦桿均采用Q345GJC，大于等于40mm的板還有Z15的要求。根據(jù)板厚情況和焊接經(jīng)驗(yàn)，采用的大多數(shù)單V形坡口形式。對(duì)典型板厚進(jìn)行了對(duì)接、T型連接等埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊和手工焊的焊接工藝評(píng)定。根據(jù)一次一次的焊接評(píng)定和試驗(yàn)，最終選取了恰當(dāng)?shù)暮覆摹⑵驴谠O(shè)置、操作方法等。（2）對(duì)于本工程中的厚板焊接作為重點(diǎn)控制點(diǎn)。執(zhí)行嚴(yán)格的過(guò)程監(jiān)控制度，提高焊接人員素質(zhì)。選擇正確的焊接順序，最大程度的減小變形，本次工程中鋼桁架在拼裝焊接的過(guò)程中，為了減小焊接應(yīng)力和便于調(diào)整尺寸，從中間向兩邊或者是從中間向四周發(fā)展。并且在焊接組拼的時(shí)候嚴(yán)格禁止形成封閉圈。在單片桁架焊接的時(shí)候先焊下弦，使下弦收縮而略上拱，然后焊接腹桿及上弦，即下弦→腹桿→上弦。嚴(yán)格的按照焊接工藝評(píng)定報(bào)告的各項(xiàng)焊接工藝參數(shù)執(zhí)行。做好焊前預(yù)熱、焊后保溫工作。為了減小殘余應(yīng)力，在焊接的過(guò)程中采取了必要措施，例如焊前可增加臨時(shí)支撐、焊后采取整體的熱處理等等。（3）焊接完成之后，嚴(yán)格的按照國(guó)家規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢查。對(duì)于不合格的進(jìn)行返修。（4）由于沒(méi)有相同材質(zhì)的焊接經(jīng)驗(yàn)，在施工的時(shí)候進(jìn)行了全程監(jiān)控，根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)焊接方案進(jìn)行修改。4、變形的控制變形的控制是大型桁架制作控制的重中之重。制作中變形主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：（1）桁架組裝焊接時(shí)產(chǎn)生的變形；（2）桁架的弦桿由折線段構(gòu)成，在組裝焊接的時(shí)候容易產(chǎn)生偏差；（3）工廠制作的時(shí)候吊裝翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的變形。對(duì)于上述這幾種變形，我們采取了如下的措施進(jìn)行控制：（1）在焊接的時(shí)候，采用合理的焊接工藝及焊接參數(shù)、正確的焊接順序、減小焊接應(yīng)力。在焊接制造的過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)控，并且能及時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)焊接方案進(jìn)行調(diào)整。（2）弦桿在單件制作的時(shí)候，根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)加上一定的預(yù)拱值，保證在焊接之后的幾何尺寸。（3）對(duì)于桁架的分段單元，通過(guò)計(jì)算選擇合理的吊點(diǎn)，使之在吊裝翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中保證構(gòu)件的變形最小。變形的影響因素很多，我們?cè)谥谱鞯臅r(shí)候從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，通過(guò)電腦放樣，保證底樣和必要的組裝胎架的正確；通過(guò)精密切割，保證尺寸的精度；通過(guò)質(zhì)量環(huán)節(jié)的監(jiān)控，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改糾偏。為了保證桁架在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的尺寸符合要求，在制作的時(shí)候還考慮了安裝對(duì)構(gòu)件帶來(lái)的影響，現(xiàn)場(chǎng)安裝出現(xiàn)的及時(shí)反饋到制造廠內(nèi)，廠內(nèi)根據(jù)信息調(diào)整桿件的長(zhǎng)度，盡可能的消除現(xiàn)場(chǎng)安裝的偏差。所有桁架在廠內(nèi)的制作都需要和現(xiàn)場(chǎng)安裝的實(shí)際情況結(jié)合起來(lái)，例如柱與柱之間的