浅谈复杂钢结构件的详图-下料-机械制造加工全过程_10万农村钢结构房图片

　　【摘 要】以甘肃电力公司调度通讯楼为例，介绍复杂异形三维钢构件详图绘制, 机械制造加工，焊接控制，变形矫正等。　　【关键词】主截面;下料;制造;焊接;变形控制　　甘肃电力公司调度通讯楼项目,工程总建筑面积约71401平方,为超高层结构,总高度达187.6米,楼顶设直径26m停机坪,地上46层，地下2层,型钢-混凝土筒中筒结构，37～42层外部纯钢结构部分为8角造型,应用钢结构骨架作为楼体骨骼部分,结构形式先进,建筑物整体造型新颖,体现了力与美的结合,做为甘肃第一高楼,成为兰州黄河风情线上地标性建筑。我担任上部27～46及复杂外露结构部分的组长，组织完成上部结构的模型建立-详图深化-下料-指导车间机械制造加工，现对全过程进行简述：
　　1、详图绘制
　　1.1主截面
　　双H型带隔板,组合截面,菱形,飞机型这些不同以往的构件截面形式，现有软件中没有，采用勾画截面解决此问题，使用CAD机械绘图软件，绘制1：1比例断面形式，再导入模型，形成有效截面，为下步创建节点及细分为板和车间制作做好铺垫，针对特殊截面做出相应快速细分为板的电子表格形式，可方便计算及统计各板厚工程量。
　　1.2钢筋穿孔
　　钢骨混凝土结构要钢筋穿孔，H型钢骨可采用科室自行研发的钢骨孔、钢筋布置参数化节点模拟实际钢筋在混凝土内布置，直观、正确、易检查。上部异形三维空间外露钢结构，从硂柱内斜伸出，把钢筋做为杆件建入模型，进行零件切割，产生斜圆孔和长圆孔。
　　1.3节点、合作、编号
　　统一节点名称原则，运用各种自定义及参数化节点,减少重复工作，节约建模时间，增加相同构件数量。多人合作完成，分工明确，避免模型冲突，做好记录。对于应是相同件但不编相同号的构件使用强制编号,了解其规律，并很好利用，减少出图数量。灵活使用不同零件及构件编号，使图纸易识别及区分，给车间加工及工程量统计带来方便和快捷。
　　2、下料
　　2.1菱形截面
　　菱形空间三维弯折扭屈截面，整体尺寸大，采用提前确定坡口断面形式，避开焊缝尺寸500范围，在弯折处断开主板，再进行二次拼接，并把空间板展开为二维板，再在折弯机上折出相应折板角度，再进行预拼装，最终达到各项尺寸。端部需二次加工，零件长度和宽度方向加工艺余量，腹板在其宽度方向加2mm余量，用来抵销因全熔透焊缝造成的纵向高度收缩；翼板和腹板长度方向按5-7‰的焊接收缩补偿，再综合考虑组立偏差和二次加工情况，确定长度方向加放40～50余量。
　　2.2多方向连接节点
　　此节点连接多方向构件，尺寸要求严格，通过各个对角线复核，保证各方向尺寸准确无误。复杂截面分解为工字钢、T型钢、异形板。
　　3、机械加工制作
　　3.1制作要求
　　3.1.1减小焊缝的截面积，在得到完整并无超标缺陷焊缝前提下，尽可能用较小的坡口尺寸,较小热输入，不预热或适当降低预热，用热输入较小的焊接方法。厚板的焊接尽可能的采用多层焊接，焊接收缩的70％是在第一、二层完成,填充量大，则焊接收缩较大，反之刚较小。双面均可焊接时，采用双面对称坡口，并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。
　　3.1.2焊后角变形的控制采用焊前反变形方法-刚性夹具固定。纵向焊缝收缩变形采用构件预留长度法进行补偿，如H形纵向焊缝可预留0.5-0.7mm/m。使用必要的装配胎架、工装夹具、工艺隔板及撑杆。
　　3.1.3长构件的扭曲，靠提高板材的平整度和构件的组装精度，使坡口角度、间隙准确，电弧指向准确，使焊缝角度变形和翼板、腹板的纵向变形值同构件长度方向一致。当焊缝众多时，要采取合理的焊接顺序，避免焊缝密集，使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴。
　　3.2梭形柱头
　　校对折弯角度，划出中心线，将翼板一块放置拼装平台固定，保证水平面精确度。划出箱体内纵横加劲肋位置线，装配柱头内零件，将另外折弯翼板配合装配，对一、二块加劲板装配完而不易后续焊接的部位，进行焊接修磨。装配与做基准的翼板对称一侧的另块翼板，测量对角线，做相应调整，检查完后进行内部焊接修磨，最后覆盖最后一块翼板。固定后，翼板与翼板间缝隙用长焊枪焊接内部肋板未焊接处，用小电流单面焊接双面成型，降低柱头变形量，由柱头顶部从内向外对筋板焊接。
　　3.3钻孔
　　空间三维结构上的斜圆孔钻成孔后全部在车间内用钢筋实际穿过,检验孔的准确性、有效性及可行性，避免构件到现场后无法通过钢筋，避免二次吊装及返修。对飞机柱，节点处空间位置小，孔距尺寸小，采用钻长圆孔。
　　4、焊接及变形
　　4.1焊接方法选择
　　长焊缝施焊时，采用同方向焊接，可有效控制扭曲变形。同一条或同一直线的若干条焊缝，采用逆向分段退焊法，即自中间向两侧分段退焊，可有效控制残余变形。如构件上有数量较多又隔开的焊缝，可采用跳焊法，使构件上热量分布趋于均匀，能减少焊接残余变形。
　　4.2变形控制
　　4.2.1角变形
　　矫正钢构件角变形时，在翼板上纵向线状加热，注意加热的范围不应超过两焊脚所控制的范围，不用水冷却；不在同一位置反复加热。
　　4.2.2上拱、下挠、弯曲
　　①翼缘板上对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带同步进行，采取低温或中温矫正法。有利于减少焊接内应力，但此方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。②翼缘板作线状加热，腹板作三角形加热。横向线状加热宽度取20～90mm，当板厚小时，加热宽度应窄，从宽度中间向两边扩展。线状加热由两人同时操作，再分别加热三角形,其宽度不应超过板厚的2倍，底与翼板上线状加热宽度相等。从顶部开始，再从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形底为止。
　　4.2.3波浪变形
　　矫正波浪变形应找出凸起的波峰，用圆点加热法并配合手锤矫正。圆点直径一般为50～90mm。钢板厚度或者波浪形面积较大时直径要放大，按d=（4δ+10）mm（d为加热点直径；δ为板厚）计算。加热烤嘴从波峰起按螺旋形移动，温度达600-700度时，把手锤放在加热区边缘处，再用大锤敲击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力，矫完一个圆点，再进行加热第二个波峰点。加热点分布可呈梅花形、链式密点形。
　　4.2.4矫正
　　机械矫正、火焰矫正、综合矫正。火焰矫正方法掌握、温度控制不当会造成构件新的更大变形，有线状、点状、三角形加热法。
　　5、结语
　　本工程对我来说是一个挑战，对公司来说是一个考验，其工程重要性时刻提醒要仔细、认真、科学、多问多想多做，确保工程错误及失误为零或做到最小，历时两年半，2011.7.20主体结构封顶，工程圆满结束，验证了图纸正确性及车间加工准确性。
　　参考文献
　　[1]GB324--1988焊接符号表示法[S].
　　[2]GBT19804-2005焊接结构的一般尺寸公差和结构公差[S].
　　[3]JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].