異形雙曲面管桁架制作工藝康猛;姜殿忠;陳飛;張強(qiáng)勇【摘要】隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的迅猛發(fā)展,工業(yè)廠房、體育館、展覽館、影劇院、機(jī)場(chǎng)航站樓等屋蓋的結(jié)構(gòu)已不僅僅滿足于一般的功能,而是此前提下逐步向美觀、新穎、獨(dú)特的方向發(fā)展,跨度越來越大，外形由單一的平面規(guī)則形狀向復(fù)雜的三維空間造型邁進(jìn),工藝制作較傳統(tǒng)制作相比難度更大.以上海世博會(huì)西班牙館為例,針對(duì)曲面桁架的制作工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要剖析、闡述，為類似構(gòu)件的加工制作起引導(dǎo)和借鑒作用.【期刊名稱】《電焊機(jī)》【年(卷)，期】2016(046)011【總頁數(shù)】4頁(P111-113,122)【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);曲面桁架;制作工藝【作者】康猛;姜殿忠;陳飛漲強(qiáng)勇【作者單位】江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團(tuán)山東錦城鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司,山東淄博255100;湖北精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司，湖北武漢430311;江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團(tuán)山東錦城鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司仙東淄博255100;徐州工程機(jī)械技師學(xué)院，江蘇徐州221116【正文語種】中文【中圖分類】TG457.4近年來，隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢(shì)在建筑中所占比例越來越大，鋼管結(jié)構(gòu)也取得較大的突破。鋼管結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是能將人們對(duì)建筑物的功能要求、感觀要求以及經(jīng)濟(jì)效益要求完美地結(jié)合在一起。鋼管結(jié)構(gòu)中的管桁架結(jié)構(gòu)以其外形美觀、三維空間立體效果新穎而備受人們青睞，但是由于曲面管桁架圓管管徑大小不一、桁架長(zhǎng)短不定等多方面因素導(dǎo)致曲面管桁架在制作過程中難度加大。在此以上海世博園西班牙場(chǎng)館為例，對(duì)曲面管桁架的彎制方法及管桁架的制作過程進(jìn)行剖析，為類似構(gòu)件的加工制作提供參考。曲面桁架單根彎曲弧度的控制：利用大型水平彎管機(jī)能有效解決大弧度的圓管彎曲弧度。曲面部分桁架由于彎曲半徑小、圓管長(zhǎng)度短，利用機(jī)械彎曲無法完成，應(yīng)采取自制彎曲工裝設(shè)備用火焰熱彎方法進(jìn)行彎制。曲面桁架的焊接熱變形控制：采用熱輸入較小的高效焊接方法及合理的焊接順序，減小管桁架的焊接變形。對(duì)于超長(zhǎng)構(gòu)件的管桁架，由于運(yùn)輸原因只能工廠分段制作和焊接，現(xiàn)場(chǎng)整體合攏焊接。分段管桁架在車間分段制作和焊接，應(yīng)事先進(jìn)行預(yù)拼裝控制及測(cè)量。曲面S型桁架的彎曲：曲率半徑R>3m時(shí)，采用彎管機(jī)冷彎成型；曲率半徑Rv3m時(shí)，采用火焰熱加工成型，再輔以胎架及加工檢測(cè)樣板保證彎管精度。(2)管子對(duì)接焊接后有少量焊接變形，采用氧氣-丙烷火焰加熱校正，溫度控制在800°C以下。嚴(yán)格控制焊接順序。管子壁厚10mm采用3層焊道完成焊接，管子壁厚20mm采用6層焊道完成焊接，要求單面焊雙面成型，坡口45°預(yù)留間隙3mm。采用六軸相貫線切割機(jī)可以有效保證相貫口的三維尺寸。制定合理的焊接順序及焊接工藝可以有效保證焊接質(zhì)量，控制焊接變形。嚴(yán)格控制彎管時(shí)的火焰溫度，能夠有效保證彎管的弧度尺寸和熱影響區(qū)的母材物理性能。（7）自主制作一種檢測(cè)模板，保證桁架預(yù)拼時(shí)的整體尺寸，有效保證現(xiàn)場(chǎng)安裝的一次成功率。3.1切割下料（1）針對(duì)圖紙給定的尺寸開始相貫線切割下料，檢查下料后的零部件，復(fù)核下料尺寸，如圖1所示。3.2彎管機(jī)圓勢(shì)按照鋼管直徑選擇相匹配的壓輥，并對(duì)壓輥進(jìn)行調(diào)整；按照?qǐng)D紙給定的尺寸和弧度，用彎管機(jī)對(duì)圓管進(jìn)行圓勢(shì)；在彎管過程中，利用自制模具對(duì)彎管的弧度進(jìn)行檢查，將弧度控制在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的公差范圍之內(nèi)，如圖2所示。3.3內(nèi)外弦桿上胎架定位（1）根據(jù)胎架底線制作胎架（見圖3），胎架模板宜設(shè)置在兩檔直腹桿之間，且必須牢固，兩檔胎架間距不超過1.5m，胎模高度為0.6m，不宜過高；如果因內(nèi)外弦桿的管徑不同而形成高低差，須對(duì)管徑較小的一側(cè)弦桿加高胎模，以保證內(nèi)外弦桿中心線水平度公差控制在±1mm以內(nèi)。（2）吊上內(nèi)外弦桿進(jìn)行定位，定對(duì)地面基線，內(nèi)弦桿加以板條固定，夕卜弦桿暫不固定，為組裝斜腹桿留出活動(dòng)空間，如圖4所示。（3）吊裝桁架內(nèi)外卜弦桿間的直腹桿、斜腹桿。組裝斜腹桿時(shí)，因兩直腹桿間的斜線尺寸已固定，而斜腹桿兩端均為相貫口，所以斜腹桿不易放入，此時(shí)須移動(dòng)夕卜弦桿以調(diào)節(jié)內(nèi)外卜弦桿間寬度，待斜腹桿放入后，夕卜弦桿再復(fù)位，進(jìn)行點(diǎn)焊固定。（4）檢查組對(duì)好的桁架，主要檢查曲率和各零部件之間尺寸以及整體尺寸，合格后進(jìn)入焊接工序。3.4焊接以2010年上海世博會(huì)的西班牙展館工程為例，本工程管桁架材質(zhì)以Q235及Q345為主，焊接方法采用氣保焊，焊絲為中1.2mmER50-6。對(duì)組裝完工的桁架進(jìn)行定位固定并焊接，焊接按先后順序先內(nèi)外弦桿對(duì)接縫、再焊直腹桿、最后焊斜腹桿，待正面焊接結(jié)束后，撤除定位并翻身進(jìn)行反面焊接。焊接結(jié)束后桁架重新復(fù)位，如有變形進(jìn)行火工校正，劃出余量并切割，做好現(xiàn)場(chǎng)焊定位標(biāo)記。（1）鋼管通過彎管機(jī)彎到一定弧面，拼裝成S形管焊接，采用標(biāo)準(zhǔn)板校正符合要求后，放地樣按1:1裝配S形管與直管拼裝，焊接完成后要保證管子角度的正確性，平整度好壞會(huì)影響后續(xù)組裝。（2）單面焊接雙面成型坡口形式。適當(dāng)切割修正管子的內(nèi)口上下每一部位的坡口角度大于45。~50。，滿足熔透一級(jí)焊縫的要求，裝配時(shí)要對(duì)坡口內(nèi)側(cè)進(jìn)行打磨，裝配間隙控制在3mm，用碼板點(diǎn)焊固定管子，以三處固定（相對(duì)等分），管子對(duì)接采用同樣規(guī)格坡口45。~50。，間隙4mm,板厚大于等于20mm時(shí)，間隙5±1mm;部分直管采用鋼襯墊焊接，如圖5所示。（3）管子壁厚10mm時(shí)，采用3層焊道完成焊接（見圖6a）;管子壁厚20mm采用6層焊道完成焊接（見圖6b）；單面焊雙面成型，坡口45°，無與屯邊間隙3mm。焊接時(shí)熔透坡口底部逐步向上勻速焊接，在準(zhǔn)備停焊之前，焊速增快，減少填充量，使坡口停頓處形成一個(gè)大于坡口間隙的熔孔，便于在焊接部位冷態(tài)情況下重新起弧，保證反面焊縫熔透成型，確保焊接接頭熔透。（4）對(duì)接焊縫適當(dāng)修磨后，進(jìn)行桁架組裝。組裝完全放在胎架上，保證水平基準(zhǔn)面在尺寸校正定位后，安裝水平腹桿、斜腹桿，裝配形成一個(gè)剛性固定構(gòu)架，隨后安裝柱底板。桁架栓在胎架上焊接時(shí)，為了控制焊接熱變形，應(yīng)先焊一側(cè)的水平腹桿和斜腹桿，采用跳躍法，先焊1、3、5;后焊2、4、6,—側(cè)焊完后再焊另一側(cè)。用此焊接順序保證最小變形量，焊接順序如圖7所示。（5）完成的管子焊接24h后進(jìn)行UT檢測(cè)，必須滿足GB11345標(biāo)準(zhǔn)的BI級(jí)要求。（6）對(duì)于管板焊接，法蘭板是盲板，裝配定位用碼板固定（見圖8）；全位置焊接技術(shù)難度增加，在焊接時(shí)盲板的熱量需求量大，坡口前端薄容易熔化，鋼管坡口和盲板熔化需要的熱量不一樣，在焊接時(shí)電弧中心