安徽马钢工程技术集团钢结构分公司 安徽马鞍山 243000
摘要：介绍了翼缘板为弧形的十字柱制作工艺，以及在制作过程中的重点和难点。具体从下料、装配、焊接、变形校正等方面进行阐述，在生产类似钢构件时具有参考作用；
关键词：钢结构；十字柱；弧形翼缘板
Abstract：This paper introduces the production process of the arc column flange to the cross，and in the production process of the key and difficult point.It is detailed from the aspects of feeding，assembly，welding and deformation correction.It has a reference role in the production of similar steel.
Keywords：steel structure；cross column；arc flange
1 前言
钢结构在建筑行业里已占有越来越重要的地位，现如今不止是在工业领域，在高层建筑、高铁站、飞机场等都不同程度的采用钢结构。钢结构中十字形截面钢柱因为其双向受力性能好，制作技术成熟，在高层建筑中应用尤其广泛，本文介绍的弧形翼缘板十字柱为某一高铁站预埋钢骨架。
2 弧形翼缘十字柱概况
十字柱长5060mm（其中底板为60mm钢板），翼缘为1/6圆周，外径φ1600mm，板厚60mm，腹板30mm，四边均有高度800mm的牛腿，圆弧加劲板厚度60mm，钢柱顶部往下250mm处设4块工艺隔板，控制端头尺寸，保证与上柱的对接精度。由于卷板机宽度有限，弧形翼缘板需对中分两段卷，再对接，坡口采用X型，焊缝等级全熔透，剖面如图1。
图1 弧形翼缘板断面图
3 下料、对接
3.1 弧形翼缘板下料
弧形翼缘板的下料可以分为先下料后对接和对接完之后再下料两种方式。
3.1.1先下料后对接
钢板定宽2500mm，长度10970mm，下两段圆周和2块600mm压头，圆周再切割成6段瓦片进行对接，压头可下2块圆弧加劲板，充分利用材料，降低损耗。上下弧形翼缘板对接采用X型坡口，下弧形翼缘板与柱底板为熔透焊缝，坡口为单边30°，故卷板提前开坡口时，一张钢板一边开坡口，一张钢板两边开坡口（均为长度方向），交替卷弧，以便下料、对接，满足工期，同时在瓦片分割处打好钢印，卷板后直接按照钢印位置切割下料。
3.1.2 对接完之后再下料
在钢板卷弧完成之后，可将两段圆周在胎架上整体对接，完成焊接之后再进行开料。但此种方法对两段圆周的精度要求较高，稍微有一点偏差将会产生错边现象，在上一种方法中，圆弧段的微小偏差可在各瓦片之中进行消化。
3.2 圆弧加劲板下料
为提高效率，圆弧加劲板采用数控下料，下料之后再采用半自动切割机开坡口不允许采用手把切割。
3.3 弧形翼缘板对接
弧形翼缘板对接之前对圆弧半径进行检查，若上下瓦片圆弧半径相差超过2mm，对接之后将产生错变，故需要二次加工，保证对接质量。
弧形翼缘板对接采用X型坡口，正反面交替焊接4-5遍，每层之间采用气铲清理焊道，层间温度控制在180~250℃范围已内，超过250℃应停止焊接，冷却10~20分钟后再进行焊接，以减少变形。焊接完成之后，冷却24小时，对焊缝进行超声波探伤检测，确保焊缝达到全熔透。
4 装配与焊接
4.1 H型钢焊接
按照焊接H型钢制作工艺，将对接好的弧形翼缘板与腹板进行组装、焊接。焊接采用气体保护焊打底、填充，焊丝采用ER50系列，直径1.2mm，埋弧自动焊盖面，焊丝采用H08MnA，在两端设置引弧板和收弧板，钢板与母材等厚。焊接前对焊丝和相应焊机进行烘干。为防止翼缘板变形过大，每隔1m设置1道刚性固定板，如图2，在上龙门式自动埋弧焊台架之前，割除此钢板。
图2 H型钢焊接刚性固定示意图
4.2变形校正
4.2.1 H型钢的校正
对于H型钢焊接完成之后的变形采用火焰校正，根据弧形翼缘变形的方向和大小确定加热的位置，若单边翼缘变形弯曲，则在背面翼缘加热，若翼缘整体向一边弯曲，则在腹板焊缝处加热。加热方式为线状加热，温度750℃，注意同一位置不得加热两次，不得有过烧现象。
4.2.2 牛腿翼缘、柱底板的校正
在焊接过程中，牛腿翼缘和柱底板都会产生不同程度的变形，同样采用火焰线状加热进行校正。
4.3十字大组装
将H型钢放平，先安装圆弧加劲板，点焊牢固之后，插入T型钢，最后安装牛腿和柱底板。
4.4焊接
焊接采用气体保护焊，对于圆弧内隔板和柱底板等全熔透焊缝，需在正面焊接之后，反面进行清根处理。为便于焊接，且钢柱仅5m长，可利用生产厂房行车配合，将钢柱直立起来，避免了较多的立焊缝和仰焊缝，保证焊缝能达到要求。
4.5尺寸复核
在保证构件质量的同时，到工地现场能够顺利的安装是主要目的。重点保证钢柱上端与上节柱对接的截面尺寸，可以通过弧形样板、对角线尺寸、标高进行复核，超过允许范围及时返修。
5 结论
钢结构普通十字柱的制作工艺已经比较成熟，本文论述的弧形翼缘板的十字柱的制作难点在于焊接和变形控制，由于钢板较厚，受热较多，不但要保证焊缝质量，还要严格控制焊接变形带来的尺寸偏差，最终能够在现场工地顺利安装。以上所介绍的制作工艺和技术要点已通过了多次的实践验证，可供生产类似钢构件时参考借鉴。
参考文献
【1】中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50755-2012 钢结构工程施工规范；
【2】中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范；
【3】张发荣 何志涛 姜殿忠 程登 《钢结构十字柱制作工艺的改进》；2014-09-08
论文作者:张云威
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/20
标签：弧形论文; 圆弧论文; 翼缘板论文; 型钢论文; 钢板论文; 钢结构论文; 底板论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;