中建二局三公司天津分公司 天津 300000
摘要：本工程位于吉林省长春市，总建筑面积134960.65㎡，本工程为全国最大的机械展销综合体工程，建筑功能包含机械展览大厅、千人会议大厅、综合信息服务平台等。建筑竖向结构由圆管柱、矩形管柱组成，屋架结构由90m超长大跨度张弦梁和管桁架组成；屋面为360°铝镁锰直立锁边双曲双层屋面。90m超长大跨度弧形张弦梁分段加工精度与拼装准确度是构件加工的难点是张弦梁结构质量的关键点。通过对加工工艺的分析与研究，确保张弦梁分段加工的精度直接关乎现场安装的精准性和确保双曲屋面建筑造型的流线美。
关键词：大跨度；弯弧度；预拼装
1、加工方案设计
张弦梁加工难点分析
①为确保90m超长大跨度张弦梁运输，需将张弦梁分段加工，加工后各小分段构件的精度要求较高。
②90m超长大跨度张弦梁弯弧度的精确度是后期张弦梁张拉预应力形心重合和双曲屋面造型能否实现的第一要素。
③张弦梁预拼装是检验构件厂内加工能否保证施工现场的安装质量和下道工序能否正常运转的重要因素。
通过对张弦梁构件加工要求和重难点分析，本工程张弦梁采取厂内分段加工，厂内弯弧起拱和出厂前预拼装的制作工艺。
2、加工工艺
①深化建模
采用TeKla Structures软件进行三维实体模拟建造，准确高效的搭建出与实际完全吻合的张弦梁构件三维实体模型。根据运输、安装需求进行张弦梁分段模拟，利用三维实体模型直接影射出各段构件布置图，构件图及零件图，并产生所有构件尺寸、杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度等保证深化图纸与模型的一致性，使深化图纸与原结构图完全相符。
②下料裁板
a.钢板校平
本工程张弦梁规格为□650*400*14*20~□1100x600x20x35箱型梁，钢板下料前选取复试合格的钢板采用钢板校平机对钢板进行校平，检测并处理裂缝、夹层、厚度不足等情况，确保构件钢板平整度。
b.钢板放样
结合张弦梁分段深化图纸，各段翼腹板与长肋板采用统计计算排版法，梁内内隔板等异形板采用套料法，耳板等散件采用余料统一号料法；构件放样在平整的放样台上进行并使用的钢尺丈量尺寸。复杂图形需要放大样的构件，以1：1 的比例放出实样；当构件零件较大难以制作样杆、样板时，绘制下料图。
放样的样杆、样板材料必须平直；如有弯曲或不平，在使用前予以矫正。样杆、样板制作时，按施工图和构件加工要求，作出各种加工符号、基准线、眼孔中心等标记，并按工艺要求，预放各种焊接等加工余量，然后号上冲印等印记，用磁漆（或其它材料）在样杆、样板上写出工程、构件及零件编号、零件规格、孔径、数量及标任有关符号。
c.钢板裁板
根据深化图纸设计各段梁体尺寸规格张弦梁翼腹板和长肋板采用NC数控直条切割机切割，内隔板等异形板采用数控切割法，12mm以下板材直线下料采用剪板机下料。
d.弧形板成型
本工程张弦梁为90m超长大跨度梁，梁体矢高10m；整个梁体弯弧度较大，分段后每段箱型梁体弧度仍较大，在翼腹板下料时将腹板采用三辊卷板机弯曲成型，翼缘板采用数控切割下料成型。
e.切割坡口
直线型钢板采用自动或半自动火焰切割机切割坡口，曲线型坡口采用IK-72T全方位自动气体切割机完成。破口切割一次性整条切割，中间有缺棱时，采用匹配焊材补焊并打磨平整；坡口制作后采取清理打磨毛边，并将坡口30mm范围内水、油、锈、氧化皮等清理。
③箱型构件梁组装
a.搭设组装胎架
根据分段后箱型梁体断面，尺寸在地面划线，采用H型钢焊接搭设组装架，架体高度1.0m，并满足梁体翻身和耳板焊接要求。
b.铺设梁腹板
将校平机预处理，长、宽尺寸和对角线尺寸已检验合格的分段箱型梁一侧腹板在胎架上定位，四个角临时固定；并在地面投影划上隔板的轮廓线。
c.安装横隔板
在横隔板安装前依据深化图纸设计在腹板上划线定位，并结合直角靠模板辅助定位，确保横隔板的垂直度，然后用角钢侧向临时固定（间距制作中定），保证横隔板组装精度和稳定性。横隔板临时固定焊按照零件定位焊工艺要求施工。
d.顶板安装
张弦梁外形检验并复核无误后，在胎架上依据划线要求安装顶板，并定位焊接纵隔板。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安装前上顶板长度方向预留足够的加工余量。以避免焊接收缩造成的梁体短尺。
e.两侧腹板安装
按划线定位安装两侧腹板，并用直角靠模板辅助定位，确保板的垂直度，然后用角钢侧向临时固定（间距制作中定），要保证横隔板组装精度和稳定性。两侧腹板采用千斤顶进行固定。纵腹板临时固定焊按照零件定位焊工艺要求施工。
f.节点板组装定位
按投影划线定位与深化图纸设计要求在箱型梁体上划线，并将节点板、牛腿吊上箱型梁进行组装焊接。并根据图纸要求逐个安装加劲板及牛腿。
g.测量监测
加工完成后对构件进行检测，梁体安装过程中测量验收应贯穿各工序的始末，采用全站仪、钢卷尺和线垂等工具进行测量。对各工序的施工测量、跟踪检测全方位进行监测。出现尺寸偏差超过规范值立即进行矫正，矫正合格后进行标记。
④构件焊接
a.焊接工艺选择
张弦梁构造为箱型结构梁，焊接主要采用CO2气体保护焊、埋弧焊二种焊接形式。
b.焊接精度控制
CO2保护焊：箱型梁定位焊接，内隔板焊接均采用CO2气体保护焊。焊接前在焊点前20mm引弧板燃弧后立即由焊点位置向前焊接，并构件两侧对称焊接。焊接选择正确的持枪姿势，操作时用身体的某个部位承担焊枪的质量，方便地观察熔池；另外保持焊枪与焊件合适的相对位置，既能
方便地观察熔池，控制焊缝形状又能可靠地保护熔池，防止出现缺陷；为确保焊缝满足规范质量要求，焊接时保持焊枪匀速向前移动施焊。焊工也可根据焊接电流的大小，熔池的形状，焊件熔合情况，装配间隙，钝边大小等情况，调整焊枪前移速度。
平焊：保持摆幅一致的横向摆动，为控制焊缝的宽度和保证熔合质量，也要做横向摆动，当坡口小时如打底焊道，可采用锯齿形较小的横向摆动，当坡口大时，可采用月牙形较大的横向摆动。填充焊道焊接时在右端开始引弧，焊枪的横向摆动幅度稍大于打底层，注意熔池两侧熔合情况，保证焊道表面平整并稍下凹，使填充焊道的高度距母材表面1.5-2.0mm左右，焊接时不得熔化坡口棱边。
立焊：采用向上立焊进行焊接，因向上立焊熔深较大，适于箱型梁体翼缘板对接等较厚工件的焊接。向上立焊时熔池较大，铁水易流失，应采用较小的焊接参数，并采用摆动式焊接法，焊枪角度倾角应保持在工件表面垂直线上下约10度的范围内。
埋弧焊接：张弦梁箱体翼腹板焊接采取自动埋弧焊接方式，埋弧焊采用多道焊接，使用气体保护焊打底机打底，从第二层开始用双丝双弧进行单层两道焊；盖面层并排焊三道。每道焊缝熔敷金属的厚度应控制在3mm以内，严禁焊道增宽大于10mm，埋弧焊中间层应严格清渣。埋弧焊焊接时，在焊缝两端设置引弧或引出板，引弧板和引出板的长度应大于或等于100mm，宽度应大于或等于80mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm，保证引弧及收弧处质量，防止引弧及收弧处焊接缺陷。
a.焊接应力消除
为消除张弦梁焊接过程因材料特性、工艺措施、外拘束度等因素产生的焊接应力，采取震动实效法，将梁体放置震动台，给被时效处理的箱型梁施加一个与其固有谐振频率相一致的周期激振力，使其产生共振，从而使箱型梁获得一定的振动能量，使工件内部产生微观的塑性变形，从而使造成残余应力的歪曲晶格被渐渐地恢复平衡状态，晶粒内部的位错逐渐滑移并重新缠绕钉扎，使得残余应力得以被消除和均化。
⑤构件预拼装
a.预拼装台划线
根据分段箱型梁尺寸设置预拼装台，并根据梁体截面、尺寸在预拼装台上按照1：1比例划出张弦梁中心线及牛腿、耳板等构件投影线，为确保构件预拼装精度应严格控制划线精度并将主要控制点打上洋冲印。根据划线位置设置重型预拼装胎架，胎架模板采用数控切割，打磨光洁，胎架上强度、刚度满足梁体拼装要求，胎架模板定位采用水平仪，激光仪联合定位，确保平整度误差<1mm；胎架设置经验收合格后使用。
b.张弦梁分段定位
梁体定位时对齐中心线，确定中心线定位点与平台基准线重合度，采用线锤测量杆件垂直度及端面企口位置线，复合弦杆上牛腿、耳板中心线和标高位置，用经纬仪和水平仪对张弦梁弯弧度、水平度、高度及角度精确调整定位，对明显超差现象进行修正，并确保张弦梁各角点水平度、中心线垂直度、弯弧节点衔接度100%吻合。确认无误后采用小铁块与胎架间临时固定。按照同样方法将整根张弦梁连续拼装完成。
c.连接耳板定位安装
整根张弦梁分段间定位固定后，将分段连接处的临时安装连接板进行定位安装，同时将分段接口的现场安装对合基准线做好洋冲标记以确保现场安装精确对接。
d.张弦梁测量检测
预拼装结束后，采用全站仪、经纬仪、水平仪等测量仪器对张弦梁外接口尺寸、标高、眼孔等进行测量检测，出现尺寸偏差超过规范值立即进行矫正，符合要求后整体验收。
e.张弦梁拆开标记
张弦梁预拼装完成并提交检测后，将分段的各杆件、节点进行标记，并拆开存放。
结束语
随着我国提出“一带一路”经济发展战略，带动国民经济发展的大型场馆类建筑将会更多的在世界各地拔地而起。结构形式简单，传力明确的张弦梁结构将更广泛的用于各大场馆建设，张弦梁构件的加工工艺提升将为张弦梁结构安全稳定及形态新颖立异的建筑造型得以实现起到积极的主导作用。
作者简介：王春艳，女，1982年12月出生，本科，辽宁工业大学，中建二局三公司天津分公司技术部技术员。
论文作者:王春艳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：构件论文; 腹板论文; 加工论文; 熔池论文; 横隔论文; 钢板论文; 尺寸论文; 《基层建设》2017年第33期论文;