煙臺(tái)潮水機(jī)場(chǎng)航站樓大跨度厚波紋腹板H型鋼梁制作施工技術(shù)

摘 要：波紋腹板H型鋼梁與傳統(tǒng)的平腹板H型鋼梁相比，既滿足功能又節(jié)重增效，在我國(guó)民用建筑鋼結(jié)構(gòu)中開始應(yīng)用，并具有廣泛的應(yīng)用前景。波紋腹板采用無牽制模壓制作技術(shù)，波形可調(diào)、截面高度可達(dá)3.5 m、波紋腹板厚度可達(dá)14 mm，比采用普通的模壓法和沖壓法成型，具有加工速度快、成型后腹板無殘余應(yīng)力、模壓回彈值易控制及成型精度高的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：波紋腹板H型鋼梁 無牽制模壓。

中圖分類號(hào)：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（b）-0079-01

1 工程概況

煙臺(tái)潮水機(jī)場(chǎng)航站樓鋼結(jié)構(gòu)最大跨度55.5 m，為單梁結(jié)構(gòu)體系。鋼梁均采用波紋腹板H型鋼梁。鋼梁截面最大3.5 m，波紋腹板厚度達(dá)14 mm，屋蓋鋼結(jié)構(gòu)約7500 t。

2 施工難點(diǎn)

普通波紋腹板H型鋼成型及制作方法只能加工截面高度1 m以內(nèi)，腹板厚度5 mm以內(nèi)的構(gòu)件，且腹板波形較少，在本工程波紋腹板H型鋼制作中無法應(yīng)用。

3 關(guān)鍵技術(shù)及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

鋼板入庫→鋼板切割下料→鋼板精裁、開坡口→波紋腹板模壓成型→波紋腹板拼接焊接→波紋腹板H型鋼梁組立→波紋腹板H型鋼梁焊接→上標(biāo)準(zhǔn)鋼平臺(tái)整形→焊接成型中檢→精磨、鉆孔→工廠內(nèi)預(yù)拼裝→拋丸除銹→防腐油漆涂裝→構(gòu)件包裝出廠。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)及操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工前熟悉設(shè)計(jì)圖紙，制定各工序作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)所有操作人員進(jìn)行交底，明確設(shè)計(jì)意圖和要求。用Tekla軟件建立結(jié)構(gòu)三維模型，進(jìn)行施工圖紙細(xì)化。制作前進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，確定焊接工藝參數(shù)。

3.2.2 鋼板數(shù)控等離子切割下料

（1）鋼板切割下料。

①切割前應(yīng)清楚母材表面的油污、鐵銹和潮氣，切割后表面應(yīng)光滑無裂紋，在切割過程中考慮割縫補(bǔ)償。②為保證下料精度、消除切割變形和應(yīng)力，厚度小于或等于20 mm的鋼板采用數(shù)控等離子水下切割。③鋼板厚度大于20 mm的采用數(shù)控火焰切割。

3.2.3 鋼板精裁、開坡口

（1）各規(guī)格的翼緣板、腹板、勁板、連接板等，根據(jù)焊接工藝和現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的要求，采用數(shù)控等離子開設(shè)所需坡口。（2）厚板切割下料后，去除切割淬硬層有利于厚板的Z向性能保證和防止厚板層狀撕裂。

3.2.4 波紋腹板無牽制模壓成型

（1）無牽制模壓機(jī)組壓制波紋鋼腹板。（2）波紋腹板成型采用無牽制模壓法，在同一橫斷面上同時(shí)不超過兩個(gè)受壓牽制區(qū)，且模壓時(shí)兩側(cè)鋼板不受牽制，可自由伸縮。（3）壓制之前必須對(duì)鋼板進(jìn)行準(zhǔn)確的定位與固定，確保壓制后波紋鋼板與設(shè)計(jì)要求一致。（4）壓制過程中，注意鋼板的壓制方向與定位，確保坡口方向與工藝要求一致。（5）壓制過程中，必須考慮到后續(xù)工藝的加工余量與焊接變形，并考慮到彎曲變形的回彈。折彎半徑按設(shè)計(jì)圖要求，折彎半徑宜大于15倍腹板厚。（6）壓制成型的波紋鋼腹板不應(yīng)有冷彎裂紋、趨勢(shì)性斷裂、浪邊、角部裂紋、角部褶皺、縱向彎曲、扭曲等缺陷。

3.2.5 波紋腹板拼接焊接

波紋腹板模壓成型后按腹板豎直方向進(jìn)行拼接焊接，焊接采用埋弧焊，焊縫質(zhì)量達(dá)到全熔透一級(jí)焊縫質(zhì)量要求。

3.2.6 波紋腹板H型鋼梁組立、焊接

（1）組立在專門的胎架上進(jìn)行，先進(jìn)行縱向臥式胎架的搭設(shè)，胎架的剛度大于梁的剛度，胎架水平度控制在2 mm以內(nèi)并檢查合格后方可使用。

（2）胎架搭設(shè)。

①組裝胎架：在較平整的水泥地面上鋪設(shè)鋼板，一側(cè)彈出一條縱向直線，并根據(jù)直線每間隔2.5 m豎直放置一根12#槽鋼，垂直于平面外側(cè)加一支斜撐，距豎直槽鋼15 cm放置一根50 cm截面的H型鋼，另一支H型鋼視梁大小確定。另一側(cè)豎直槽鋼要考慮到頂翼緣板用千斤頂?shù)某叽纭＂诤附犹ゼ埽簽椴捎?4#槽鋼搭設(shè)，兩邊45°角的胎架，組立完的H型波紋腹板梁放入該胎架內(nèi)進(jìn)行焊接。

4 組立方法與步驟

（1）根據(jù)組裝圖在鋼平臺(tái)上畫地樣。（2）在先組立的胎架內(nèi)吊入上翼緣板，并用豎直槽鋼垂直定位點(diǎn)焊牢固，以防側(cè)翻傷人。點(diǎn)焊采用50×50×10鋼板與槽鋼點(diǎn)焊。（3）將已拼接成型的波紋腹板吊入胎架內(nèi)定位，并與上翼緣板進(jìn)行定位。（4）吊入另一側(cè)的下翼緣板，并與腹板進(jìn)行定位，下翼緣板外側(cè)采用千斤頂頂緊并與腹板吻合，可用3～4只千斤頂同時(shí)頂緊，在腹板上面采用配重壓制及千斤頂頂緊即可。當(dāng)全部點(diǎn)焊完畢后將該波紋腹板鋼梁吊入焊接胎架內(nèi)進(jìn)行焊接。

5 焊接

（1）除節(jié)段與節(jié)段等必需的現(xiàn)場(chǎng)焊接之外，所有焊接作業(yè)應(yīng)采用工廠焊接，每個(gè)施工節(jié)段的波紋腹板梁應(yīng)在工廠內(nèi)整體制作，工廠焊接宜采用全自動(dòng)或半自動(dòng)裝備焊接。（2）波紋腹板H型鋼梁的焊接，包含連接件的焊接和節(jié)段之間的焊接。所有焊接均應(yīng)在施焊之前進(jìn)行焊接工藝檢驗(yàn)及評(píng)定。（3）波紋腹板接高焊接應(yīng)按照一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，與剪力平行方向的焊接和其他焊接按照二級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，尚需滿足設(shè)計(jì)要求。（4）正式焊接前，應(yīng)進(jìn)行與實(shí)際條件相似的焊接實(shí)驗(yàn)，并按經(jīng)評(píng)定的焊接工藝指導(dǎo)書，采用適宜的焊接時(shí)間、電流和相關(guān)工藝參數(shù)。

5.1 波紋腹板H型鋼梁整形控制

（1）成形后的波紋腹板H型鋼梁需采用專用的標(biāo)準(zhǔn)鋼平臺(tái)、工裝設(shè)備進(jìn)行整形，以滿足波紋腹板的尺寸和整體結(jié)構(gòu)要求，波紋腹板和相關(guān)連接件，采用機(jī)械整形矯正，不得采用錘擊等其他人工方法。（2）鋼梁矯正一般采用冷矯，冷矯正時(shí)環(huán)境溫度不得低于-12 ℃，矯正后的鋼材表面不得有超過標(biāo)準(zhǔn)要求的凹痕和其他損傷。（3）個(gè)別部位確需采用熱矯時(shí)，熱矯溫度應(yīng)控制在600 ℃～800 ℃，嚴(yán)禁過燒。矯正后零件溫度應(yīng)緩慢冷卻，降至室溫以前，不得錘擊鋼材工件或用水急冷。（4）鋼梁整形后尺寸允許偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)驗(yàn)收規(guī)范要求。

5.2 預(yù)拼裝

（1）鋼梁預(yù)拼裝應(yīng)按設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。（2）預(yù)拼裝場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)；預(yù)拼裝所用的臨時(shí)支撐架或平臺(tái)應(yīng)經(jīng)測(cè)量準(zhǔn)確定位，預(yù)拼裝所用的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全計(jì)算。（3）鋼梁預(yù)拼裝應(yīng)按設(shè)計(jì)圖的控制尺寸定位，對(duì)有預(yù)起拱、焊接收縮等的構(gòu)件，應(yīng)按預(yù)起拱值或收縮量的大小對(duì)尺寸定位進(jìn)行調(diào)整。

5.3 拋丸除銹及涂裝

（1）涂裝前采用拋丸工藝，對(duì)波紋腹板梁表面進(jìn)行二次除銹，將表面氧化皮和鐵銹以及其他雜物清除干凈，油污脫脂采用化學(xué)分解去除，不建議采用灼燒法。（2）拋丸處理達(dá)標(biāo)后4 h內(nèi)應(yīng)進(jìn)行涂裝作業(yè)，否則應(yīng)再次進(jìn)行前處理。

5.4 包裝出廠

涂裝完成后的波紋腹板H型鋼構(gòu)件注意成品保護(hù)，出廠前包裝好，并注意裝卸車及運(yùn)輸過程中的保護(hù)。

6 效益分析及結(jié)語

煙臺(tái)潮水機(jī)場(chǎng)航站樓工程為大跨度厚波紋腹板H型鋼梁第一次在大型公共建筑上的大規(guī)模成功應(yīng)用。采用的制作技術(shù)突破了普通波紋腹板H型鋼成型及焊接設(shè)備只能加工截面高度1 m以內(nèi)，腹板厚度5 mm以內(nèi)的構(gòu)件且腹板波形較少的局限性，能夠制作的鋼梁腹板波形可調(diào)、截面高度可達(dá)3.5 m、腹板厚度達(dá)14 mm。成功的解決了高截面厚波紋腹板H型鋼梁制作施工難題，施工全過程快速、環(huán)保、安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，得到建設(shè)、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的一致認(rèn)可。