张家口市奥林匹克体育场速度馆圆管桁架加工工艺

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0断罪犯钢结构管桁架随着经济水平的提高，人们对建筑的功能和美学的要求越来越高。有许多建筑能够突出城市文化，并没有失去建筑特色，出现了许多建筑已经建成。例如，上海新国际博览会中心、广州新白云机场玄奘门纳尔曼港口、济南东高山尼山体育中心等。钢结构管桁架因其受力性能合理，外观简洁，易于实现建筑物丰富的空间造型和立体效果;钢管截面与截面积相同的其他截面形式比回转半径大，因此具有较好的力学特性，能够满足异形结构建筑物实现安全、适用、经济的指标，符合绿色设计理念，从而在公共建筑中得到广泛应用1项目总结2结构的定位和放样本工程结构涉及钢管类型多，且结构形式复杂，在进行加工制作前必须进行深化设计，其核心是在符合规范要求的前提下充分理解结构设计师的设计意图，从结构受力特点和空间位置着手，并考虑到公司加工能力，综合分析合理的技术措施，对于难以实施部位，与设计院沟通协调，从而对结构进行详细合理的深化设计。本工程主体结构为多种圆管组成的变截面空间组合体，在深化设计中定位和放样是难点，同时相贯线切割也是加工重点。由于本工程空间造型复杂，且尺寸大，杆件全部是圆管，需要相贯线连接，要求切割下料精度高，切口尺寸准确，同时同一节点多根杆件需焊接且多为熔透焊缝，焊接量大且易产生焊接残余应力和焊接变形，使得构件制作难度加大，对焊接技术提出更高要求。3加工工艺根据工程特点和深化设计分析，提出管桁架制作工艺流程如图2所示。4加工制作工艺管桁架的上下弦杆、腹杆等切割下料、相贯线切割、管件对口定位、焊接等环节是保证异形管桁架安装精度的关键，在加工制作过程中要严格按照制作工艺流程操作，采取必要手段进行重点控制。4.1切割和切割加工施工前，由具有一定工程经验的、能熟练应用TeklaStructures程序的技术人员编制数控程序，确保下料切割程序准确。程序编制后经过严格检查方能下发车间生产。把编制无误的放样程序输入相贯线切割机对杆件进行自动切割。本工程采用林克曼PIPE2000数控相贯线切割机按照先大管后小管、先主管后支管、先厚壁管后薄壁管的顺序实现多重相贯线的切割和坡口开设，杆件长度精度控制在±1mm，坡口角度误差控制在≤4°，保证切割精度要求。管桁架上下弦杆尽量按照结构尺寸定尺采购，切割采用数控切管机和锯床，同时考虑2mm的收缩余量;腹杆用数控相贯线切割机下料，考虑到同一节点多根杆件焊接方便采取收缩余量控制在3mm，比以往工程1mm的收缩余量控制偏大。杆件切割后要立即清除熔瘤、矫正坡口，对杆件长度进行检验。对检验合格的构件做好标记，归类存放。加工中，对于同一节点处有多根腹杆连接的杆件，必须满足杆件中心线汇交于一点，以避免应力集中，相贯线切割前必须在杆件上绘出基准线，控制相贯线切割的起止点，并作为杆件拼装焊接的定位线。本工程部分节点复杂，难以避免部分斜腹杆中心线偏离杆件交汇中心，按照-0.55d4.2制作顶弯模具弯管工艺流程为放样、设定模型靠板和弯曲(冷弯、热弯)成形。本工程主要采用液压顶弯工艺，制作专用顶弯模具，对于直径大且弯曲半径较小(通常R<20m)的杆件采用中频热弯工艺。弯管前要进行控制点坐标计算，单曲率杆件控制计算点不少于5个点;曲率较大的杆件要适当增加控制点。弯曲时由液压精确控制弯曲进给量，加工质量要满足表1的加工公差要求。4.3管桁架胎架安装本工程空间结构跨度大、桁架截面大，为保证现场顺利吊装，所有主桁架均采用工厂整体预拼装、分段焊接的技术措施。每一榀桁架均为上弦杆、下弦杆和腹杆组成空间变截面结构，桁架杆件均在胎架上装配拼装后定位焊接。根据桁架的空间结构，先根据x,y投影点把焊接胎架铺设在刚性平台上，在刚性平台上放线，确定各杆件中心线、标高、检验控制线和支点位置，形成控制网格，经验收合格后，设立胎架立杆、胎架模板和斜撑杆。焊接胎架的设置和桁架结构大样进行全面优化，确保胎架最低处满足施焊空间要求。对搭设的胎架进行稳定性检验，验收合格方可使用。管桁架上下弦杆和腹杆在胎架定位拼接时要确保杆件对准各自在刚性平台上的投影中心线，同时为保证施焊空间，腹杆定位时要考虑加放腹杆焊接变形余量。拼装验收合格后先进行定位焊，再吊至焊接胎架进行各杆件施焊，焊接完成后在接口处做出对合标记线，以确保现场安装对接良好，方便施工。4.4熔透对接焊缝的焊接管桁架节点是多杆件相贯线连接节点，焊接时严格依据焊接工艺确定焊接材料、施焊方法和工艺参数。施焊前要清理杆件坡口周围20～30mm范围内的氧化层、油污、毛刺等。施焊时不能在杆件坡口处点焊或引弧，防止杆件坡口受到损伤。用专门器具对杆件的同轴度、圆度进行检查，坡口角度、钝边和间隙要符合规范要求。一般来说，直杆件连接采用加内衬管和隔板焊的等强度全熔透对接焊缝，焊缝质量等级要满足规范和设计要求。本工程施焊时根据弦杆杆件直径和壁厚选用厚4～10mm，长40～60mm的内衬管，相贯接头的拼焊如图3所示。腹杆两端相贯线贯口根据圆管直径大小和管壁厚度设置坡口角度30°～60°，按照图3的杆件相贯线节点焊缝分区，根据图4管材相贯接头焊缝的各区坡口施焊细节图进行焊接。本工程相贯节点多且多管相贯，焊接处理措施不当会引起较大的焊接残余应力和焊接变形，严重影响构件尺寸精度，影响到结构的外观和工程质量，因此焊接中必须采用减小焊缝残余应力及变形的措施:(1)焊缝从中间向两边对称施焊，先焊接尺寸大的杆件，后焊接尺寸小的杆件，以减小杆件对焊缝的约束;(2)对厚度较大的焊缝采用多层多道焊，有效改善焊接应力分布;(3)尽量选用较小焊接电流在管与管相贯处面层焊接，并适当延长坡口边熔合时间，保证焊接接头圆滑平整;(4)确保一次完成一条焊缝连续施焊，若不能一次施焊完成，则在重新焊接前要做好预热，使层间温度适宜;(5)根据所采用的焊接方法按照规程确定焊接顺序，尽量减小焊接残余应力和焊接变形。5桁架结构布置体育馆为了实现丰富的建筑造型往往采用异形曲面管桁架结构，对构件的外观和尺寸精度要求较高，给工厂加工制作带来困难。本工程针对深化设计、施工技术难点控制，在加工制作中尽量避免相贯线超出切割维数，并且在焊接过程中严控相贯线切割精度，合理安排拼装和施焊顺序，完全保证相贯线焊接质量，使管桁架的精度达到现场安装要求，为类似工程的管桁架加工制作提供参考。张家口市奥林匹克体育中心速滑馆屋盖外形接近于椭球壳，平面投影短轴151m，长轴250m，如图1所示。屋盖短轴剖面的矢跨比约1ue4d410(上弦)、1ue4d47(下弦)，长轴剖面的矢跨比约1ue4d420(上弦)、1ue4d414(下弦)，屋盖结构最高点标高32m。结合屋盖贝壳状起伏棱线的建筑方案，沿屋盖短轴主受力方向(即南北向)布置25道拱形钢结构空间管桁架主梁，屋盖支座将南北向桁架主梁分为3跨，中间主跨度为94.8m，两端跨跨度均为12.6～23.6m。桁架主梁断面为2个三角形共用1条侧边(该边)而形成的四边形。四边形的上部3个顶点分别对应屋盖贝壳状起伏棱线的1条棱线、2条谷线，均为桁架主梁的上弦杆(称为上弦脊杆和上弦谷杆)。四边形的下部1个顶点为桁架主梁的下弦杆，与屋盖脊线同在一个铅垂面内。桁架主梁结构高度(上弦脊杆至下弦杆轴线距离)为5.5～5.0m。2个相邻桁架主梁共用一道上弦谷杆，形成连续受力体系。屋盖东西两端在内外圈支座之间局部设置主受力方向为长轴方向(即东西向)的空间桁架。体育馆采用钢结构管桁架采用变截面三角形结构形式，采用Q345B热轧无缝钢管ue788530mm×20mm，ue788402mm×20mm，ue788402mm×16mm，ue788351mm×20mm，ue788351mm×16mm，ue788351mm×12mm，ue788273mm×12mm，ue788273mm×10mm，ue788245mm×12mm，ue788245