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武汉新芯FAB12B钢桁架制作技术
来源:建筑钢结构网  作者:  时间:2009-12-22   关键词:  

摘要:

摘 要:本文介绍大跨度钢桁架的加工工艺及成型后的预拼装等新技术。
关键词:钢桁架 预拼装

一、工程概况
武汉新芯集成电路制造有限公司FAB12B钢结构工程为钢桁架结构,其钢桁架位于15.5m标高砼结构楼层上,桁架下弦做为设备技术层、上弦做为屋盖。工程建筑总长126米,跨度94米,柱距8.4米,钢桁架高度8-9米,建筑面积约12000平方米,屋面坡度1:30。主体结构采用焊接H型钢组合式桁架,桁架之间设置水平支撑体系及垂直支撑体系,所有坡口及节点区焊缝均为熔透焊缝,焊缝等级为一级,焊接要求较高。钢桁架材质均采用Q345B,结构总用钢量为3200吨。

二、工程特点及难点分析
本工程结构用钢量大,其结构特点、设计理念、建筑使用要求,使其钢结构工程富有个性,特别是桁架结构其独特的技术层构造,更显示钢结构造型的独有风格,也造成了其制造难度的增大。现从结构制造的角度浅析其技术难度,总结如下:
1.由于主桁架、次桁架的纵横交错,组成桁架的杆件规格多样,星罗棋布的结构式特点,使结构的形式变得复杂多样,致使多腹杆交汇处的处理较为复杂。对于节点处的杆件重叠,分主次焊接,主焊缝先焊,再装次杆件。
2.钢结构加工焊缝技术难度较大
由于本工程屋面钢桁架上下弦杆均采用焊接H型钢,且对接焊缝均为一级焊缝,构件加工制作焊接要求较高。同时,由于构件截面存在部分厚板与薄板焊接,焊接时需考虑厚板焊接工艺。所有坡口焊均为全熔透等强焊缝,焊缝等级为一级。
3.本工程桁架跨度为94m,在制作前须预先确定起拱值,并且针对本工程桁架挠度控制,经过和设计及安装单位协商讨论、荷载分析后,给出了每个桁架各个部分的起拱值,相对于其正常标高有正有负,并确定了在桁架节点处实施挠度控制的原则。在桁架制作前,根据各节点挠度控制值,同时在制作时根据工艺考虑焊接收缩量,在放样、下料组装时加入,这样可有效的解决找度控制的难题。
4.构件加工制作精度控制
桁架弦杆在工厂分段制作,长度不大于18m,腹杆散件加工,每榀桁架在生产车间均实行整体预拼装,且桁架起拱及标识均在车间制作完成。

三、桁架的制作工艺
1.制作准备
1.1桁架制作前必须熟悉图纸,仔细核对零件的几何尺寸和零件之间的连接尺寸;核对零件的编号、材质、数量等,熟悉相应的制造工艺和焊接工艺,以便明确各构件的加工精度和焊接要求。
1.2制作用的工具(卷尺、角尺等)必须事先检验合格,组装用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求(胎具的水平应在0~2mm之间)并具有足够的强度和刚度。
1.3构件制作前要按照工艺流程进行,零件连接处的焊缝两则各30~50mm范围以内的毛刺、水份、氧化皮、油污和垃圾等应清理干净。
1.4零、部件在装配前的加工中发生了变形时,如该变形量不能确保所定的制品精度,要在无损于材质的情况下用加压矫正、加热法矫正,常温加压矫正可用翼缘矫正机或1400t油压机;加热矫正可采用火焰矫或电加热,但加热温度不得超过800℃,加热矫正应避开蓝脆区温度(200℃~400℃)。
1.5构件制作时应进行自检和互检,准确无误后再提交专检人员验收,若在检验中发现问题,应及时向上反映,待处理方法确定后进行修理和矫正。
1.6 H型钢的焊接应优先在焊接生产线上进行,构件的外形尺寸超出BH生产线范围时,在组装胎架上进行组装,组装后按焊接工艺进行焊接和矫正,然后在翼板上标出中心线的位置作为构件组装时的基准。
2. 放样与下料
2.1三维空间放样
2.1.1依据设计图和节点图,,采用电脑绘制桁架的整体空间图形,确定各杆件的具体尺寸和相交节点的零件外形。
2.1.2桁架整体放样时,水平方向以桁架底面与独立柱之间的连接节点为基准,垂直方向以轴线中心为基准。将起拱值计入上、下弦杆节点处的放样,以节点起拱控制整个桁架的起拱值。
2.1.3弦杆在不同节点处分别加放不同的焊接收缩量,与弦杆焊接的腹杆装有节点板并要求全熔透时,腹杆节点处加放0.5mm焊接收缩量,未要求全熔透时长度可不加余量。
2.2下料
下料前检查材料的牌号、规格、厚度是否满足设计要求,长、宽是否与领料单相符,材料表面是否有超出标准的缺陷,确认后方可下料。并做炉批号移植,下料后按原尺寸资料打钢印,并用白漆圈出。
2.2.1按照批准的工厂加工图,用数控装置制作样板,样板检查合格后划线;下料要按照先大后小、大中套小的原则合理配料套裁,并预留焊接收缩余量和切割加工余量;
2.2.2需拼接的钢板接口为全溶透焊缝,在对接接口焊接完毕,外观处理、变形矫正后进行超声波探伤检查,合格后焊缝磨平,以备拼装;
2.2.3检查板件宽度、长度、对角线和加工边直线度,合格后统一编号、合理堆放备拼装;
2.3 H型钢制作顺序如下图:

[img]2009102172082.gif[/img]

2.4 H型构件焊接
2.4.1H型构件的焊接工作在H型钢焊接生产线上进行。
2.4.2对有坡口的焊缝在流水线上构件倾斜角度以α=25~35º为宜,无坡口的焊缝以35~45º为宜。
3.桁架预拼装
3.1预拼装目的
预拼装目的在于检验工厂加工的构件能否保证现场拼装、安装的质量要求,确保下道工序的正常运转和安装质量达到规范、设计要求,能满足现场一次吊装成功率,减少现场安装误差。
3.2预拼装要求
构件进行预拼装时,要求在保证构件外形尺寸的前提下,将主要的拼接接口进行试组装,检查所有连接接口的板边差、坡口间隙尺寸、截面的错位、划出构件预拼装后的现场组拼对合线、定位中心线,水平检验线等标记以此作为现场拼装的基准。
3.3 桁架工厂整体预拼装
3.3.1 整体预拼装胎架面的选择及胎架的设置
桁架预拼装在专用的拼装场内进行,桁架拼装采用卧式拼装的方法进行拼装。在车间平台上划出预拼桁架平面投影线(中心线、标高线、端部企口线及构件位置线)形成田字形控制网,并提交验收,然后竖胎架直杆,根据支点处的标高设置胎架模板及斜撑,模板上口水平度控制在1mm以内,胎架搭设后不得有明显的晃动状,并经验收合格后方可使用。如图1所示:
3.3.2桁架水平钢梁的定位
上、下弦水平钢梁用行车吊上胎架定位安装,定位时必须定对平台上的水平投影线,组装顺序先组对下弦杆,后上弦杆,后腹杆,如下图示。
[img]2009102126378.gif[/img]

3.3.3桁架的斜撑(直撑)的安装
腹杆(直撑)H型钢的定位安装必须定对平台上的水平投影中心线,并注意与上下弦杆牛腿的组装间隙,并保证其接口的错边量≤2mm,腹杆组对按每段桁架从中心各两边组装。如下图示。
[img]2009102179261.gif[/img]

3.3.4桁架预拼装的测量验收
桁架整体预拼装结束后,进行整体检查组装尺寸,包括:分段接缝处坡口、安装间隙尺寸及外形尺寸,以上检验内容必须提交专职检查员进行验收,并作好试组装记录。检验合格后焊接,焊接参数及操作规程按焊接工艺要求进行,焊接顺序从每段中心向两边施焊,以减小焊接变形。在分段拆开前,将所有分段上的中心线驳至分段上下端口处,同时作出各个分段间的对合标记线(间距统一定为200mm)和水平标记线,并敲上洋冲印,作为现场组装的定位依据。
[img]2009102171149.gif[/img]

3.4焊后检验、测量和变形矫正
3.4.1焊接完毕,图1平面桁架现场拼装胎架设置示意图
缝磁粉探伤,抽检率为10%;对接焊缝进行超声波探伤,抽检率为每条焊缝的100%;
3.3.3分段端口截面用型材固定,保持断口截面形状呈等腰三角形,利于整体吊装和拼装;
3.4.4上弦平面在吊点位置适当加强,采用多吊点捆绑吊索,减少变形并防止吊离胎架时扭曲失稳;
4.标识发运
出厂桁架杆件按工作图和原图资料的编号办法打钢印和对中标记,并用白色油漆在构件醒目处书写杆件编号,发运至施工现场。

四、结束语
武汉新芯FAB12B钢大跨度桁架工程按照上述工艺制作完成后,在现场一次安装成功。在结构安装完成后,桁架各项标高完全达到设计要求,赢得了设计、监理及业主的高度好评。本工程在制作过程中,除采取先进合理的制作工艺,而且构件加工过程中没有仅考虑制作,而是为了安装及使用后效果,最终确定先进制作工艺的通盘考虑方案,把构件在安装中可能出现的问题完全控制中在制作过程中,保证了现场安装的顺利进行。

参考文献:
1、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205
2、马武社,《首都博物馆新馆钢结构工程大跨度钢桁架制作难点分析及对策》,2006年全国建筑钢结构行业大会论文集
3、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-91)北京:中国建筑工业出版社
4、《建筑钢结构施工手册》北京:中国计划出版社,2002
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