洛阳“新天堂”箱形转换桁架预拼装工艺设计.doc

洛阳“新天堂”箱形转换桁架预拼装工艺设计
摘要：工厂内预拼装的目的在于检验构件加工制作后能否保证工地现场拼装、安装的质量要求，确保安装质量达到规范及设计要求，满足现场一次拼装和吊装成功率，减少现场拼装和吊安装的误差。通过洛阳新天堂大型箱形转换桁架预拼装方案及工艺介绍，为以后同类工程提供理论依据和实际操作方法。
关键词：箱形转换桁架 预拼装 工艺设计
1、前言
“新天堂”位于洛阳市唐宫路与定鼎路交叉口东北角，原唐古城宫城遗址上，建筑主体设计为地上九层，建筑物高度约80 m ，主体结构采用钢结构，屋面采用坡屋顶，建筑檐口高度约60 m，“新天堂”效果图见图1所示。主体结构在转换层以上采用实腹式钢梁呈放射状布置。转换层采用箱形钢管桁架结构，转换层中心设上下两层箱形截面压力环。
转换桁架主要由圆弧箱梁和箱形桁架组成，其桁架跨度21.395m，上下弦杆规格为□800×1000×60 mm，中间直腹杆规格为□800×800×40 mm，斜腹杆规格为□600×800×40 mm两种，材质均为q420d-z15，桁架共12榀，用钢量达2300 t。转换桁架结构见图2示意。
12榀转换桁架在-0.55 m处布置见图3所示。
2、预拼装方案
为了达到拼接的实际效果，确保现场的安装质量，拼装前绘制出牛腿节点与桁架及钢柱理论预拼装的工艺图。拼装时仅将桁架的上下弦杆与牛腿以及圆弧梁、k型柱进行预拼装，将拼装后测量的各种数据以及节点处的完整性验收的各控制点的坐标值输入电脑进行建模，而后根据实测数据所建模型进行检验桁架与接节点的拼接质量。
拼装时采用卧造法进行，这样在水平位置，胎架容易设置，减少了拼装难度。
3、预拼装工艺流程
在地面上划出预拼装底线→制作拼装胎架→自检自查后提交专职质检员验收→吊装定位桁架的上、下弦杆→吊装桁架直腹杆及斜腹杆→采用马鞍形耳板工装进行固定并进行焊接→吊装圆弧梁焊接→吊装k字形柱定位→提交专职检验员验收→提交驻厂监理验收。
4、拼装步骤
4.1放样
将预拼装场地划线排版，将桁架1：1的比例在地面上放出大样。桁架外轮廓线用墨线弹出，墨线应清晰并在关键部位（转角起点、直线起点、变化点）做出明显标志。桁架的水平尺寸宽为8.2 m，长为21.395 m。
4.2预拼装胎架的制作
由于预拼装胎架是保证构件预拼装精度的首要条件，因此预拼装
胎架必须有一定的承载力，并且必须保证胎架设置的正确性，胎架铺设一定要严谨。考虑到在地上摆放型钢不一定水平，可用楔铁进行调整，调整到位后将其固定，胎架布置见图4所示。
4.3拼装细步
a) 将加工好的下弦杆用两台32吨的门式吊车将其平放在胎架上，且于原先画的大样线相吻合，用靠尺或经纬仪校对，确保构件到位；用同样的方法将桁架的上弦杆吊运调整到位，并检查两根弦杆之间的距离、构件是否符合细化图纸尺寸，复核无误后将其固定。
b) 桁架竖、斜腹杆节点拼装
在另外的胎架上将两个直牛腿和竖腹杆组装到一起（三合一），并用耳板、连接板，螺栓进行连接固定，保证组装总尺寸符合图纸要求（两个直牛腿上包含焊缝间隙），见图5所示。
c) 将拼装好的竖腹杆吊置摆放到位的上下弦杆之间，且于预先划好的大样线吻合，用靠尺校核角度及尺寸无误后用钢板将其点焊固定在弦杆上，见图6示意，用此方法预拼剩余竖腹杆。
d)斜腹杆节点预拼装方法同竖腹杆，也是先组装后拼装。但在组装过程中要严格按照图纸设计尺寸控制好总长度尺寸，还要多复核斜腹杆的角度，无误后才能将其固定。
e) 竖、斜腹杆节点焊接
竖、斜腹杆节点固定后，应有质检人员检查焊缝是否符合规范要求，如不符合，应先进行处理，然后焊接。在焊接过程中采用两人对称施焊（见图7示意），且朝同一方向同时进行直牛腿两条立焊焊接，焊缝起弧熄弧处应错开100mm。原因是为了构件在下道焊缝焊接时，起弧焊接不落在节点处。焊接前，要按焊接工艺要求对焊接焊缝进行预热。焊接完成后对焊缝用保温棉进行保温，保温2小时后可将保温棉被去除，等焊缝温度冷却到自然温度48小时方可进行无损探伤，探伤合格后进行下一道工序。
f) 组装上下弦杆斜段部分与k型柱预拼装，调整间隙，保证k字柱脚板与地面的垂直度，以方便现场k字柱的安装和上柱对接的垂直度。
g) 斜腹杆拼装固定后检查焊缝是否符合要求，然后将斜牛腿在弦杆上加固，拆除中间腹杆，进行翻身，焊接顺序见图8示意。
i) 为保证现场安装精度，当竖腹杆接头和斜腹杆接头全部焊接完成后，还需进行整体预拼装（见图9）。先将焊接好的下弦、下弦放置到位，然后将竖腹杆、斜腹杆一一安装，安装完毕后，测量桁架的具体尺寸，桁架测量表及公差要求见附表1。
j) 自检、专检合格后交驻厂监理进行检查，将拼装后的各数据以及k字柱节点的完整性验收的各控制点的坐标值输入电脑进行建模，而后根据实测数据所建模型进行检验桁架与k字柱节点的拼接质量。
5. 经检查符合要求后，对各连接接口处做对合标记、中心线、对合线、标高线、水平线标记，并用样冲打出同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装使用。
6. 多方确认无误后，编号拆开，对需补漆部位进行打磨清理后涂装。
7. 结束语
经过细心安排，科学管理，合理选择拼装顺序、焊接顺序以及焊接工艺参数，控制线能量、控制应力变形，保证了桁架在现场安装过程的顺利进行，赢得了工期，积累了一定的预拼装经验，为今后类似工程提供借鉴。。
参考文献：
[1] gb50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范[s]. 北京. 中国计划出版社，2002.
[2] jgj81-2002 建筑钢结构焊接技术规程[s]. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[3] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[m].2版.机械工业出版社，2001.