鋼結(jié)構(gòu)彎扭構(gòu)件制作技術(shù)研究

◎王光 曹鳴習(xí)

鋼結(jié)構(gòu)彎扭構(gòu)件制作技術(shù)研究

◎王光 曹鳴習(xí)

如今現(xiàn)在建筑的造型越來越多變，常規(guī)的造型已經(jīng)不能滿足大眾對(duì)建筑的需求。在現(xiàn)代建筑中，新型建筑結(jié)構(gòu)和造型越來越來普遍，建筑的造型也變得越來越新穎，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。因此傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法滿足這種特殊的結(jié)構(gòu)要求，所以只能由鋼結(jié)構(gòu)工程來實(shí)現(xiàn)這一特點(diǎn)。本文就對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程中彎扭構(gòu)件的制作工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單的討論。

鋼結(jié)構(gòu)彎扭構(gòu)件加工及時(shí)是鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)的高難度技術(shù)， 近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，空間彎扭鋼結(jié)構(gòu)制作工藝水平得到進(jìn)一步提升，雖然鋼有計(jì)算機(jī)輔助，但是其制作工程存在著很多的難點(diǎn)，尤其是彎扭構(gòu)件的制作更是鋼結(jié)構(gòu)工程的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵工藝

彎扭構(gòu)件的裝配工藝。彎扭構(gòu)件的裝配工藝環(huán)節(jié)是鋼結(jié)構(gòu)彎扭構(gòu)件加工的重要環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)，首先需要明確彎扭構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后根據(jù)特點(diǎn)在平臺(tái)上標(biāo)出相關(guān)的投影線，且需要在控制點(diǎn)打上樣沖眼，然后按照投影線標(biāo)注的位置和設(shè)計(jì)所提供的各尺寸控制點(diǎn)坐標(biāo)來旋轉(zhuǎn)胎架。需要注意的是，要盡可能在保證裝配及焊接可操作性的前提下，降低胎架的高度。其次是下翼板就位，對(duì)下翼板進(jìn)行檢測(cè)并且合格后，將其吊到胎架上，且需要保證各重要控制點(diǎn)和胎架相接觸。經(jīng)檢測(cè)，重要控制點(diǎn)坐標(biāo)全部合格，再對(duì)下翼板與胎架進(jìn)行剛性固定。固定后，按照隔板下翼板上表面的噴粉線以及空間形位尺寸來對(duì)隔板進(jìn)行裝配工藝。此時(shí)，下翼板就位后，裝配隔板與腹板，在組立腹板時(shí)需要以隔板作為內(nèi)側(cè)靠模，而裝配外側(cè)的整體腹板和內(nèi)側(cè)節(jié)點(diǎn)處腹板分段，通過線錘與地面投影點(diǎn)的吻合和水準(zhǔn)儀對(duì)Z值的控制，調(diào)節(jié)實(shí)測(cè)重要控制點(diǎn)空間坐標(biāo)與理論重要控制點(diǎn)空間坐標(biāo)使其相吻合，從而進(jìn)行腹板精確定位。以上工作全部完成后，需要進(jìn)行整體裝配工作。為了減少焊接變形，提升制作速度，可以先牛腿小拼，經(jīng)檢查合格后，再將其與構(gòu)件整體拼裝到一起。

胎架。由于彎扭架構(gòu)件幾何尺寸各不相同，因此必須對(duì)構(gòu)件進(jìn)行切割、放樣、制作，根據(jù)不同標(biāo)高、彎度、角度等要求進(jìn)行搭設(shè)各異的胎架，之后還需進(jìn)行預(yù)拼裝，制作胎架費(fèi)時(shí)費(fèi)材料費(fèi)場(chǎng)地為加工難點(diǎn)之一。

首先在平臺(tái)上劃出構(gòu)件各控制點(diǎn)的投影點(diǎn)，用樣沖打出各定位點(diǎn)樣沖眼標(biāo)識(shí)，用白色油性筆做出明顯標(biāo)記。然后根據(jù)地樣線和控制點(diǎn)的高度搭設(shè)胎架，為保證胎架剛度，胎架使用的條料選用 25mm厚以上的條料。鋼結(jié)構(gòu)胎架必須經(jīng)過拼裝，在各部分預(yù)拼裝檢查合格后，再焊接。焊接時(shí)應(yīng)注意焊接順序，一般應(yīng)首先焊接中間節(jié)點(diǎn)，再向胎架兩端節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的焊接順序，以避免由于焊縫收縮向一端累積而引起的節(jié)點(diǎn)間尺寸誤差。焊縫坡口的根部間隙大于標(biāo)準(zhǔn)值1.5mm以上，應(yīng)按超標(biāo)間隙值增加焊腳尺寸。但間隙大于5mm時(shí)應(yīng)事先用堆焊和打磨方法修整端頭或在接口處堆焊焊道，以減少焊縫間隙。

下料。由于彎扭構(gòu)件的各點(diǎn)空間三維坐標(biāo)的至少要有兩個(gè)基本點(diǎn)變量的特殊性，就很難通過平面來表示，且對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐也有一定的難度，所以可以采用專業(yè)化的軟件來控制其精確度。

零件板可以根據(jù)深化圖的指示采用數(shù)控切割機(jī)下料，對(duì)零件板的寬度方向預(yù)留0余量，長(zhǎng)度方向則按照零件板的長(zhǎng)度留余量，每1m的長(zhǎng)度設(shè)置1mm的縱向焊縫收縮余量；對(duì)于弧度大的零件板，可以在編程的時(shí)候進(jìn)行分段，下料后在拼接成形；下料后對(duì)板件方向及時(shí)做標(biāo)記，對(duì)于比較容易組裝的板件要快速辨別弧形板的方向。

板件成型。制作彎扭構(gòu)件是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作，而板件成型則是這項(xiàng)工作的一道極為關(guān)鍵的工序。本文結(jié)合了構(gòu)件的特點(diǎn)和工廠設(shè)備的條件，在保障板件成型的精度和外觀的前提下，選用了強(qiáng)制成型、卷圓成型和火焰加工裝設(shè)備強(qiáng)制成型三種方式。

強(qiáng)制成型：適用于長(zhǎng)度較長(zhǎng)、彎度較小、板厚較薄的零件板，直接在工裝胎架上壓制到位，強(qiáng)制成型；

卷圓成型：適用于彎度較大的零件，要達(dá)到降低組裝難度，減少應(yīng)力的目的，可以利用卷板機(jī)初步卷制，將零件的彎弧貼近加工要求的彎度；

火焰加工裝設(shè)備強(qiáng)制成型：適用于牛腿或者長(zhǎng)度較短、彎扭較大的零件。

焊接與反彈變形的控制。由于彎扭構(gòu)件是強(qiáng)制彎扭到位，所以構(gòu)件下胎架后反彈變形是時(shí)有發(fā)生的情況，況且構(gòu)件的形狀非常復(fù)雜多樣，焊接工藝和焊接順序不一，都會(huì)造成各種各樣的焊接變形，所以有必要對(duì)此作出合理的對(duì)策。

從焊接順序上進(jìn)行規(guī)范化合理化控制。同時(shí)，構(gòu)件組合焊縫的焊接盡量在胎架上進(jìn)行，順序上按照先焊接彎扭較大的部位，后焊接彎扭小的部位的原則進(jìn)行。如有部分焊縫需要進(jìn)行翻身焊接，則可以在卸胎架后焊接，焊接順序及原則同上。

局部加熱退火法消除應(yīng)力。在構(gòu)件下胎架之前，盡可能的采用局部加熱退火法，以達(dá)到降低強(qiáng)制到位構(gòu)件的應(yīng)力高峰值的目的，并最終對(duì)構(gòu)件下胎架后的反彈變形量進(jìn)行有效控制。

嚴(yán)格控制焊接工藝。由于隔板與腹板的連接均采用了焊接處理，所以就需要對(duì)構(gòu)件的焊接變形進(jìn)行必要的控制措施，從焊接工藝上進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)與控制是最有效的辦法。首先，在焊接之前，對(duì)焊接區(qū)域內(nèi)的水、油污、氧化皮等可能會(huì)影響到焊接質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)行徹底的清楚，并對(duì)其進(jìn)行打磨，露出良好的金屬光澤。而彎扭構(gòu)件的焊縫大多數(shù)都是呈曲線起伏形，所以盡可能的使需要焊接的位置處于水平位置，如果無法翻身或受限于操作空間，可采用橫焊或立焊位置焊接，堅(jiān)決不能采用仰焊位置焊接。同時(shí)在焊接時(shí)還要對(duì)焊接順序做合理的規(guī)劃，盡可能的采用對(duì)稱施焊的方法，避免構(gòu)件的整體變形，降低焊接應(yīng)力。

通過工程實(shí)例，我們總結(jié)出一套硬件設(shè)施有限的條件下制作彎扭構(gòu)件的制造技術(shù)，通過以上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)彎扭構(gòu)件的制作及精度控制的分析，我們可以制作出良好的彎扭構(gòu)件，且制作精度高，工效較高，實(shí)施性強(qiáng)。

（作者單位：上海建工（江蘇）鋼結(jié)構(gòu)有限公司）