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摘要：徐州地铁1号线全长21.967km，是徐州主城区东西向的骨干线路，全长有18站，起于龟山北侧的路窝站，止于高铁徐州东站。本文仅阐述是彭城广场站的圆管柱，由于受现场施工条件和吊装吨位的影响，圆管柱主体和外部牛腿不能做成焊接整体连接件，故而选用外部牛腿的套管和主管采用全螺栓等效法兰连接，在国内钢结构设计中，比较罕见和新颖，且具有一定的加工难度。针对本工程的圆管柱的结构特点，主要采用卷管成型配钻、间隙辅助定位块、专用胎架、整体放样装配等措施进行构件加工制作。
关键词：配钻孔；内外管间隙控制；整体装配；专用滚轮胎架
1、工程概况
徐州地铁1号线全长21.967km，是徐州主城区东西向的骨干线路，全长有18站，起于龟山北侧的路窝站，止于高铁徐州东站，其中地下站17座，高架站1座，换乘站6座，平均站间距1.25km。联系了老城区、坝山片区和城东新区，衔接人民广场、淮海广场和彭城广场三大老城商业中心，快速联系铁路徐州站和京沪高铁徐州东站两大综合客运枢纽。
彭城广场站的钢结构部位采用圆管柱，规格为?1000*20、?609*16。钢柱采用外套管与混凝凝土梁连接，且外套管与钢柱采用四周高强螺栓连接，圆管柱间通过法兰板螺栓连接。
2、加工难点
2.1圆管柱和外侧牛腿通过套管全螺栓连接，内外管的密集螺栓孔群如何保证100%的穿孔率。
2.2外侧套管牛腿从主管柱顶套入并滑动到相应长度标高位置处。
2.3管制件的螺栓孔是采用成型前的展开板钻孔，还是成型管钻孔，如何保证内外管的螺栓孔同心度，孔内壁不偏差问题。若成型管钻孔，如何保证钻孔的质量和钻孔的效率。
2.4套管外部的环板、加劲的焊接对成型孔穿孔率的影响控制问题。
以上四点是本工程圆管柱的主要加工难点和控制点。
3、加工方法
3.1 下料
根据图纸，进行钢板下料，其中圆管采用中心直径展开下料，管壁为最大20mm厚，无需加放卷管滚圆的驳头余量。
为了解决内外管现场安装相对滑动，外壁套管需比原图纸管直径加大6mm中心放样（即每边预留3mm现场安装内外管滑动净空间隙）。
卷管接长的每条对接缝加放2mm的焊接收缩余量。
3.2卷管成型
内外卷管均采用卷管机辊压成型，且管壁的螺栓孔采用成型管后制孔技术，而非一般的辊压成型前的胚料钢板预先制孔。以保证成型孔的圆度和垂直度。
卷管过程中，需控制好驳头处的圆管椭圆度，以及纵缝错边情况，同时用样板靠膜检验其卷管的圆度。如下图
3.3内外管的制孔
a.将内管外壁的环峰、纵缝的外表面磨平去除余高，外套管的内壁的纵缝磨平去除余高，便于内外管相对滑动。
b.将成型外管套在主管外壁对应位置处，并将主管两端搭设在专用滚轮胎具上，利用千斤顶和楔形辅助铁块，将外套管与内侧主管调整为同心圆，即内外管直径的理论间隙3mm，随后在外套管端部四周用辅助铁块定位点焊牢固。
c.划出内外管整体合拢件的外壁正交四分线，先磁力钻象限的四分线的螺栓孔，可先钻2~3个孔，并及时利用定位销把内外螺栓孔充紧，以防止后续大面积孔群钻孔的套管移位。
d.划线外套管的螺栓孔群定位线，钻上部内外管的叠加管壁的螺栓孔，即配钻。然后通过滚轮胎架进行主管滚动，便于磁力钻始终在管壁正上部的钻孔作业，保证孔的钻孔质量。依次配钻整个内外管的所有螺栓群孔。
3.4外部牛腿的环板及加劲的装焊
a.外部环板、加劲下料，由于环板内直径较大，考虑材料使用率，外环板可采用3块拼接成型的数控板。在外套管上划出环板定位线以及纵劲定位线，需注意多层外环板的上下穿筋孔的对中，依据环板加劲定位线，外部加劲拼装成整体，装配尺寸无误后，再进行点焊牢固，最后对称焊接外环板与套管间的焊缝，以及三角加劲连接缝。
b.依图工厂装配柱顶法兰板。
4、上下柱的现场安装的法兰板的尺寸保证
a.上下法兰板均采用套膜配钻孔，钻孔成型后并标明上下节柱的每对法兰板的使用位置号，如2GZ1-上和3GZ1-下，即为现场真实安装的配对法兰，以保证钻孔、装配、现场安装等工序环节均不会混乱，最终保证现场的螺栓孔的穿孔率。
b.结构设计采用柱底法兰现场焊接，柱顶法兰工厂焊接。首先，上节柱柱底法兰和下节柱柱顶法兰现场先用螺栓3~4颗临时定位；然后，上节柱和外部牛腿的螺栓连接合拢件以管中心为旋转轴，把牛腿旋转到图纸标注的方向位置；最后，再焊接柱底下口与柱底法兰板的连接焊缝，从而保证了柱的牛腿标高以及水平方向尺寸。即主要依据配对法兰中预留一个法兰板留作现场焊，待柱本体方向旋转到位，再进行法兰的环焊作业的方法，最终保证了整个管柱的现场吊装焊接尺寸控制。
5、结论
本文介绍管柱与套管牛腿的全螺栓连接的一种加工工艺。通过滚轮胎架滚动主管，解决了正面钻孔的效率和正面钻孔的质量等问题；通过内外管的间隙设计，保证了内外管的相对滑动；采用内外管配钻技术，解决了穿孔率、孔的同心度问题；通过整体划线和整体装配、以及对称焊接，提高了装配精度和减小了焊接手缩的影响；柱两端法兰配钻和工厂、现场焊的法兰，解决了现场管柱高精度安装的问题。
通过本文的加工技术，完成了构件的工厂加工、现场的安装，使得工程的竣工验收得以顺利通过。本文提供的管柱加工技术方案，不仅解决了本工程的管柱的加工制作，同时也为同类型的结构设计提供了实践基础，从而便于新型工艺的加工制作的推广使用。
参考文献
[1] 《钢结构质量验收规范》……………………GB50205-2001
[2] 《钢结构工程施工规范》……………………GB50755-2012
[3] 《钢结构设计规范》…………………………GB50017-2003
[4]朱觉新.实用铂金技术手册.机械工业出版社.2001.5
论文作者:于杰,周继志
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/10
标签：螺栓论文; 法兰论文; 钻孔论文; 圆管论文; 套管论文; 徐州论文; 现场论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;