波紋鋼板在大跨結(jié)構(gòu)抗扭措施中的應(yīng)用

孫鋒趙海鋼俞奇效陳紅梅

[摘要] 通過(guò)對(duì)天津大劇院大跨度桁架中波紋鋼板的應(yīng)用，介紹了波紋鋼板抗扭措施的應(yīng)用情況，對(duì)波紋鋼板焊接順序，焊后處理以及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了闡述。

[關(guān)鍵字] 波紋鋼板 大跨結(jié)構(gòu) 抗扭

[Abstract] Through application of corrugated steel for Long-span truss in Tianjin grand theatre，Introduced the actual application state for torsional measures of corrugated steel, expound the sequence of steel plate welding, after welding treatment and influence of the structure.

[Key Words] corrugated，Long-span structure，antitorque

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 工程背景

本應(yīng)用源于天津大劇院鋼結(jié)構(gòu)工程，該工程本工程地下一層，地上四層，主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)235.2m、寬159.6m。結(jié)構(gòu)最低點(diǎn)標(biāo)高-16m，鋼結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)標(biāo)高31.65m。由鋼筋混凝土-剪力墻及吊掛結(jié)構(gòu)及屋頂鋼桁架組合而成。鋼結(jié)構(gòu)主要由20.9m、36.9m、44.5m標(biāo)高鋼梁、21m、15.9m標(biāo)高吊掛鋼梁及30.6m標(biāo)高屋蓋桁架組成。屋蓋結(jié)構(gòu)為雙向正交雙向受力的結(jié)構(gòu)。鋼桁架的最大跨度為66.7m，高度6m。整個(gè)屋蓋主結(jié)構(gòu)有縱向28榀橫向主桁架、及50榀徑向次桁架及桁架間聯(lián)系鋼梁、支撐組成。屋蓋桁架四周均為懸挑桁架，最大懸挑長(zhǎng)度達(dá)33.6m。

2 波紋板應(yīng)用概況

大跨度桁架在受力過(guò)程中既要承受跨度66.7m桁架自重所引起的彎矩，又要承受33.6m懸挑桁架所引起的扭矩，為了增強(qiáng)桁架的抗扭作用，采用在桁架四周設(shè)置蒙皮波紋鋼板。

設(shè)置波紋鋼板蒙皮的抗扭桁架剖面

波紋板與鋼桁架桿件用全熔透焊縫連接，焊縫等級(jí)為一級(jí)。

頂面和底面波紋鋼板以3.8m×3.9m為一個(gè)單元，側(cè)面以3.84×4.65m、

3.84m×5.5m為一個(gè)單元。共計(jì)108個(gè)獨(dú)立單元。

共分割為18個(gè)區(qū)間，總長(zhǎng)度為75.6m。

單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間三維軸測(cè)圖（其中一面未顯示）

3焊接質(zhì)量保證措施

1) 波紋鋼板的總體焊接順序

由于大跨度桁架在受力過(guò)程中既要承受跨度66.7m桁架自重所引起的彎矩，又要承受33.6m懸挑桁架所引起的扭矩，為了增強(qiáng)桁架的抗扭作用，采用在桁架四周設(shè)置蒙皮波紋鋼板。

波紋鋼板每跨焊接時(shí)先焊接10-11軸之間底部，再焊接10、11軸兩側(cè)，最后焊接10-11軸之間頂部的波紋鋼板，第一跨從W軸開(kāi)始向P軸焊接。

圖：焊接順序圖

2）波紋鋼板分塊焊接順序

2.1 上下層波紋鋼板焊接順序：

上下層波紋鋼板焊接順序圖

首先焊接垂直于波紋鋼板順肋方向的焊縫，如上圖①所示，上下所標(biāo)示①焊縫必須同時(shí)施焊，焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。此目的為通過(guò)焊縫的收縮變形使波紋鋼板繃的更緊。

焊接完成標(biāo)示①焊縫之后，再同時(shí)施焊標(biāo)示②焊縫。焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。

焊接完成圖中一個(gè)獨(dú)立單元之后，其余三個(gè)獨(dú)立單元的焊接均按此順序進(jìn)行施焊。

2.2 側(cè)面波紋鋼板焊接順序

側(cè)面波紋鋼板焊接順序圖

首先焊接垂直于波紋鋼板順肋方向的焊縫，如上圖①所示，上下所標(biāo)示①焊縫必須同時(shí)施焊，焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。此目的為通過(guò)焊縫的收縮變形使波紋鋼板繃的更緊。

焊接完成標(biāo)示①焊縫之后，再同時(shí)施焊標(biāo)示②焊縫。焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。

焊接完成圖中一個(gè)獨(dú)立單元之后，其余三個(gè)獨(dú)立單元的焊接均按此順序進(jìn)行施焊。

3）波紋鋼板的焊接工藝

焊接工藝評(píng)定指導(dǎo)書(shū)

焊工的選擇 試件應(yīng)由具備相應(yīng)焊接資質(zhì)的焊工進(jìn)行焊接，其焊工應(yīng)持有相關(guān)部門(mén)頒發(fā)的資格證書(shū)，且證書(shū)應(yīng)在有效期內(nèi)。

焊接設(shè)備的選擇 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)選擇運(yùn)轉(zhuǎn)正常的焊接設(shè)備（焊機(jī)、氣源等）進(jìn)行使用，且焊接設(shè)備上的相關(guān)儀表應(yīng)保證在計(jì)量檢驗(yàn)有效期內(nèi)。

焊接材料的選用 ⑴．對(duì)于低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，焊接材料選擇遵循等強(qiáng)度、等塑性、等韌性的原則，因此，采用型號(hào)為ER50-6焊絲。

⑵．焊材應(yīng)具備有效質(zhì)量保證書(shū)。

記錄 焊接過(guò)程中應(yīng)認(rèn)真填寫(xiě)焊接參數(shù)記錄表，焊接參數(shù)應(yīng)詳實(shí)明確。

試件的標(biāo)識(shí) 試件焊接完畢后，由焊工采用記號(hào)筆在焊縫附近標(biāo)注焊工姓名。

焊縫要求：

（1）.TJDJY-01-04與TJDJY-01-03之間焊縫要求為全熔透一級(jí)，坡口形式如下圖所示：

（2）.TJDJY-01-01與TJDJY-01-03、TJDJY-01-04之間焊縫要求為全熔透一級(jí)，坡口形式如下圖所示：

焊 接 檢 驗(yàn)

圖：焊接完成后波紋鋼板成形圖

4）波紋鋼板的焊后處理

在波紋鋼板全部焊接完成后，將對(duì)波紋鋼板進(jìn)行局部的烘烤，使其產(chǎn)生微量的收縮應(yīng)力，讓四周的蒙皮波紋鋼板處于緊繃狀態(tài)，充分發(fā)揮抗扭作用。

5） 波紋鋼板應(yīng)用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

結(jié)構(gòu)卸載完成后變形云圖及預(yù)起拱參數(shù)（mm）

上圖中紅色數(shù)字為鋼屋蓋原先設(shè)定的預(yù)起拱值，先將預(yù)起拱值和卸載完成后的變形云圖疊合到一起，能直觀反映出鋼屋蓋變形值和預(yù)起拱值變化規(guī)律基本趨于一致。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)波紋鋼板在天津大劇院的實(shí)例應(yīng)用，證明了其增強(qiáng)大跨度桁架的抗扭作用是顯著的，為今后該類(lèi)結(jié)構(gòu)的安裝獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，可為其他工程的設(shè)計(jì)、施工提供重要參考。

參考文獻(xiàn)：

中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì) 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2002.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。