1、电影院屋面管桁架焊接标准技术研究 靳毅 冯尔云 共享钢构有限责任公司 摘 要： 建筑领域中, 钢桁架形式已成为钢结构屋面造型越来越普遍的结构形式之一, 常见于各类体育场馆会展中心机场车站等建筑结构。其中主要特点之一就是相贯线下料焊接及整体拼装技术。本文通过友谊广场屋面钢结构制作过程, 重点介绍管桁架结构焊接标准技术及工艺研究, 为同类项目积累工作经验。关键词： 管桁架钢结构相贯线圆管焊接技术; 作者简介：靳毅, 副高级工程师, 共享钢构有限责任公司总经理。1 工程概况本工程是我司安装完成的一个屋面管桁架工程项目, 项目位于海南省海口市;其建筑结构为地下 3 层, 地上 9 层, 建筑高度为 6
2、8m。其屋顶设计有 34m34m 钢结构倒三角形管桁架, 共为 11 榀, 每榀长 34m, 单榀重 15 吨, 总重 165 吨。整个屋顶钢结构高为 2m, 柱距为 8.4m, 室内地面距管桁架下弦为 16.5m, 项目制作过程中。通过 PIPE2002 数控相贯线切割机在车间对圆管进行相贯线圆弧切割, 通过搭建胎架在车间内整体拼装后分三段拆除发到现场。现场由于高空作业, 以满堂脚手架为平台, 通过拼装胎架在安装位置进行三段整体拼装后焊接。2 项目难点(1) 焊缝质量要求高:管管拼接及管管相贯焊缝, 且全熔透焊缝质量等级要求; (2) 坡口质量要求高:普通的坡口设备无法满足设计相贯要求及现场
3、拼接要求; (3) 现场焊接:现场高空作业, 缺乏现场拼装作业平台, 同时塔吊受限, 部分区域不能吊运。一定程度上影响了焊接的作业条件;3 工艺流程(1) 车间制作工艺流程:圆管抛丸圆管底漆喷涂相贯线切割车间胎架搭建车间桁架拼接整体尺寸检验桁架分段圆管焊接探伤检验面漆喷涂发运(2) 安装制作工艺流程:屋面高空满堂架平台搭建制作转运及门式吊运工装基础定位桁架分段拼接校准圆管焊接探伤检验3 焊接工艺3.1 相贯线切割采用 PIPE2002 数控管相贯切割机设备 (图 1) 及辅助编程系统 (图 2) , 该设备具有三维管件仿真显示, 可加工出各种角度相贯多重管件相贯的相贯体, 全面取代人工切管方式
4、。能有效的指导数控管相贯切割机完成对大型管桁架产品的制作加工。管件在切割前, 必须用墨线弹出基准线, 作为相贯线切割的起止和管件拼装的定位线。并保证相交管件的中心轴线交汇于一点。图 1 下载原图图 2 下载原图3.2 坡口形式(1) 对接坡口, 在管壁厚度6mm 时, 采用 I 形坡口, 其坡口宽度 b 应控制在4mm8mm, 见图 3。在在管壁厚度6mm 时, 采用 V 形坡口, 间隙控制在 25mm 内, 坡口角度 5560内。 (见图 4) , 同时, 内衬管选用壁厚 610mm, 长度4060mm。图 3 下载原图图 4 下载原图(2) 相贯坡口数控相贯线切割贯口时, 根据圆管大小及厚
5、度, 分别在设备上设置坡口角度3060。同时焊缝尺寸要求, 按照管管相贯圆管节点分区 (图 5) 及各细节图 (图 6-7) , 保证焊缝尺寸。图 5 下载原图图 6 下载原图图 7 下载原图3.3 车间拼装及焊接顺序(1) 胎架:根据桁架尺寸规格, 制作车间拼装胎架, 在胎架上画出各主管中心线, 及基准线; (2) 拼装:将上平面桁架拼装完成后, 与下主管分别吊至胎架定位好, 然后分别拼装腹杆; (3) 拼装顺序:采用合理的拼装顺序, 先分别拼接主管, 在拼接腹杆。同一处拼接位置, 先后相贯数量大于一次的, 要先焊接先贯的圆管, 避免后贯的圆管搭接后隐蔽焊缝位置。 (4) 整体分段:由于尺寸
6、过大不能发运, 整体桁架拼装完毕后进行尺寸检验, 合格后进行三段拆分;同时, 每处主管拼接处留有余量 3-5mm, 避免焊后整体收缩。 (5) 焊接工艺:采用 CO2气体保护焊, 由于材质为 Q235B 及 Q345B, 板厚较薄, 不做热处理要求。该类焊缝重点控制焊接顺序。焊接顺序要求如下: (1) 采用合理的双面对称焊接方式, 非对称的, 先焊接变形量大的部位, 在焊接变形量小的部位, 以减少焊后变形。 (2) 根部焊接:焊前清理焊缝部位, 为保证焊接熔透, 根部焊接时稍大电流。夹角过小的, 适当考虑气刨处理;次层焊接:小电流焊接, 尤其是爬坡焊时电流。立焊时稍微适中, 平焊时加大;填充焊
7、接:与次层相同, 仅在靠近面层时, 注意均匀流程 1.5-2mm深度, 且不伤及坡口边缘;盖面焊接:选用较小电流, 并注意在坡口边熔合时间稍长, 保证收尾焊缝。接头重新燃弧动作要快。图 8 下载原图图 9 下载原图3.4 现场拼装及焊接控制(1) 现场满堂架搭建:由于屋面高空作业, 且不具备作业平台。现场施工时直接在桁架最终安装部位下方搭建满堂架及铺设钢板, 直接在安装位置进行拼装; (2) 制作转运小车轨道及吊运工装:轨道小车 (图 10) , 解决现场塔吊臂长受限而导致的构件转运问题, 参照吊车机制制作吊运工装, 配套手拉葫芦解决桁架拼接过程中占用塔吊影响效率问题; (3) 焊接保护:高空
8、焊接, 为避免大风及小雨问题, 制作建议工装架及帆布做好焊缝保护; (4) 焊接工艺:焊接工艺及顺序基本参照车间焊接要求, 但由于现场焊接环境较差, 重点焊缝采用大西洋药芯焊丝 CHT611 进行施焊。现场拼接及焊缝效果见图 12-13。图 1 0 下载原图图 1 1 下载原图图 1 2 下载原图图 1 3 下载原图4 结语管桁架钢结构工程项目, 一般常见于造型结构, 对项目外观及尺寸要求精度较高。该类结构焊接过程中需确保以下几类关键环节才能保证最终焊缝质量: (1) 准确的相贯线尺寸; (2) 合理的拼装及焊接顺序; (3) 合适的工装胎架设计 (4) 规范的现场焊接焊缝保护。参考文献1GB/T50661-2011 钢结构焊接规范S北京中国建筑工业出版社 2011 2GB502052001.钢结构工程施工质量验收规范s.
