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摘要：本文通过案例分析的方式，对立面双曲箱梁制作与安装工程的实际情况、施工程序、关键技术进行介绍，并从多个角度提出质量控制措施，力求通过保障原材料质量、科学选用焊接形式、提高材料利用率等方式，提高箱梁制作效果，取得更加理想的经济效益。
关键词：建筑工程；钢结构；箱梁施工
引言：在现代化建筑发展中，对建筑物外观艺术性的要求逐渐提升，优美的弧形设计一改以往建筑的僵硬之感，使建筑更加灵动立体，富有亮点。但是，此种外形构造钢筋混凝土难以完成，应将异型钢结构引入其中，通过此类材料的使用不但施工更加轻便，且建筑外观也更加优美、独特，在城市设计中得到广泛应用。
1.工程概况
本文以某文化馆为例，该场馆东侧表皮长度为260.4m，高度为43.3m，西侧表皮长度为260.4m，高度为45.1m，总建筑面积为25632m2，外立面的水平结构采用双曲钢结构箱梁作为支撑，构件尺寸为800×200×10mm，钢材料为Q235B。
2.工程特点
本工程的主要内容为立面双曲箱梁制作与安装，在安装过程中具有诸多难点，包括放样准确性、钢板成型、箱梁组装焊接等等。在该立面施工中，横梁尺寸为800×220×10mm，钢板较薄，在安装时一旦操作不当很容易出现变形情况；垂直箱梁为异形曲面，杆为双曲箱体构件。任何组件都是一个特殊形状的元素，节点彼此连接，需要建立BIM模型，利用钢板弯弧技术、切割技术等提高构件精确度；箱梁部分需要划分为多个阶段安装，再将各个分段合并起来安装，在组装时应利用全站仪对控制点尺寸进行检查，且测量和组装作为施工难点所在，对精度方面具有严格要求[1]。
3.工程异型钢结构箱梁施工技术
3.1施工程序
首先对控制点对进行放样画线，部件下料，对部件进行矫正使其处于平直状态，然后对钢板弯扭进行加工，对箱梁的各个部件进行拼装，最后将不同部件以正确方式焊接起来，对焊接质量进行检查，确保其符合标准。
3.2关键工艺
3.2.1放样下料
在钢板下料之前，应对钢材进行精准画线，利用BIM软件根据设计图纸，以1：1的比例构建三维模型。由专业人员在钢板加工面上进行精准放样，比例为1：1，如果尺寸过大，可分段弹出；对于三角形构件，节点只有一定的要求，所以可以减少比例使切割线弹出，但仍然要注意准确性，对于弹出的跨底对齐，横向和竖向应保持垂直，以此为依据分别画出其他点和线，并在节点附近标记尺寸，为后续复检提供便利。在放样完毕后，由专业人员负责检验，保障部件、零件、构件等在形位、尺寸、角度等方面不存在误差；切割原料时，高温氧气切割方法可以用来纠正钢板根据放样的位置，并检查是否有损坏原材料，调整跟踪位置，所以切割的时刻总能沿着切割线，并适当地调整移动位置。在切割过程中，应坚持先短后长、先小后大、先复杂后简单的原则。
3.2.2平直矫正
对于钢材来说，如若机械矫直后，仍有弯曲翘曲现象，故有必要对钢材进行矫直。在正式矫正之前，应对结构材质、特点等进行了解，明确校正参数，然后根据材料合理选择校正温度，以免校正不当而损坏材料的力学性能。在矫正过程中，温度不应超过900℃，对材料进行矫直、矫平时材料应自然冷却，禁止采用强制性手段使其冷却[2]。
3.2.3钢板弯扭加工
在本工程中，利用三辊卷板机对钢板弯扭进行加工，在局部位置采用油压机进行整形。由于卷筒的滚子轴大，端部难以转动，应采用油压机将其压紧，并利用外协加工的方式完成卷圆加工，如下图1所示。
图1 成型部件检验图
将箱梁安装在拼装架上，以卧拼方式安装，画出控制线，按照投影线位置和各尺寸放置胎架，利用水准仪找平，胎架之间的高度误差在1mm之内；根据胎架的摆放位置安装下翼板，并在其表面喷粉线位置安装内隔板，然后对两侧腹板进行安装，将非熔透内隔板和两侧腹板相连接，箱梁腹板、内隔板拼装结束后安装上翼板，在正式安装之前应对焊缝位置进行熔透，当确定接缝处质量合格后，对断开后的上翼板进行焊接，坚持先主体，后端头的原则，从而使整个双曲箱梁进行安装。
3.2.4焊接与探伤
正面焊接。把焊接小车在跑道上，安装线板，通量倒入，将焊丝在焊缝的位置，将焊接接头平行于焊缝的中心，释放离合器，推动焊接汽车来回人力和尝试沿着焊缝位置，确保汽车总是在正常行走过程中焊缝的中心。离合器合上后，使小车行走一段距离，测量焊接速度，然后将焊接速度调整到规定值。推动电车焊接的起始点，中间的弧形导板，关闭焊丝的离合器和发送，以便焊丝可以与钢板接触，打开流量和阀件发送。使焊缝完全覆盖。焊接启动电流按下后自动焊接，观察电弧、电流、电压的实际情况，并进行调整；
反面焊接。钢板的吊装、车削、吊装应采用驱动方式完成。在转变的过程中，要注意每一个点的统一的力量，以避免钢板的弯曲，然后焊接治疗应进行碳弧气刨对焊缝背面的位置，应按照规定进行的深度和宽度。
超声波探伤。所有焊缝均采用超声波探伤，以探伤产生的脉冲波为标准，对焊缝缺陷大小、位置进行判断，并以此为依据判断结构质量情况，对于结构质量不产生不良影响的焊缝为合格，反之为不合格，对于不合格的焊缝需要重新焊接[3]。
3.3质量控制
在钢结构箱梁制作安装时，为了提高工艺质量，应对原材料、下料和焊接质量进行有效控制，具体措施如下：对原材料、钢涂层材料和连接材料用于项目应提供质量证明文件，以及钢类型、规格、模型和其他方面应按照设计标准，和标准采购的钢材质量应严格按照国家规定。并对原始材料进行抽样并送至现场，检验结果要求与相应指标相一致。
对于下料、部件组装来说，应以图纸为依据，提高材料利用率，对焊接收缩量、气割余量等因素进行综合考虑，在校验过程中采用的计量器应合格，禁止不合格产品投入使用。在钢板对接过程中应细致操作，以免不良因素导致焊接变形情况发生，必要的情况下还可采用强制性、反变形等方式对其进行固定。在组装过程中，应根据图纸对基准线进行绘制，确保定位装置数量充足，对装置外形尺寸等进行检查，在点焊之前调整完毕。在焊接过程中，可根据实际情况对焊接类型进行选择，如对称式、小规模式、分段式等等，使加工精度得以保障。在焊接过程中采用反变形方式，如靠、夹、预留等，在正式焊接之前对坡口表面杂物进行处理，并将氧化皮、气渣等处理干净，以免对焊缝强度产生不良影响。
3.4应用效果
该项目完成后，由甲方、设计单位、监理单位共同验收合格，流水外立面双曲箱梁制作与安装的整体效果受到一致好评，使设计大师的作品圆满的落实到实际。双曲箱梁总质量约10t，安装成本为1.7万元/t，项目工期为26天，市场上钢结构制作单位的平均价格为3.1万元/t，工期为30天。综合对比，该工程共计节约资金（3.1-1.7）×10＝16万元，工期与市面相比缩短4天。
结论：综上所述，本工程为钢结构箱梁为主的外立面造型设计，具有施工便捷、造型优美、维护费用低、环保性强等特征。在实际施工中，通过提高原材料、组装和焊接质量等方式，使各项资源得到优化利用，项目经济性得到显著提升。
参考文献：
[1]王炳岩. 异形双曲面拱桁架空间网格结构施工技术的应用[J]. 安徽建筑，2018，19（2）：163-165.
[2]胡小勇，周发榜，段其磊. 武汉火车站大跨度异形空间曲面钢结构变形控制技术[J]. 施工技术，2017，40（18）：42-44.
[3]孔德法. 异形钢结构“飘带”景观桥关键施工技术[J]. 国防交通工程与技术，2016，14（3）.
论文作者:李桃利
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第27期
论文发表时间:2019/8/15
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