曾艳霞 禹卫东 王晓军
湖南中兴设备安装工程有限责任公司 412000
摘要：郴州会展中心外观造型奇异，构件复杂，构件成型上造成一定的难度。通过合理技术工艺设计，成功地解决了扭曲型钢梁、曲线箱型梁加工技术难题并满足了会展中心钢结构设计施工要求，可为类似工程提供参考。
关键词：异形构件；成型工艺
1工程概况：郴州市国际会展中心建设项目钢结构工程上部钢结构屋盖长280m，宽126m。沿横向共设置6道主托桁架为倒三角形立体桁架，支承于钢管混凝土柱上，桁架下弦与柱顶铰接；下部为94根钢管混凝土柱支撑；管径分为Φ1200*30与Φ1400*35两种,材质为Q345B。沿纵向通长设置27榀1级次桁架,支承于主托桁架上；横向设置23榀2级次桁架与1级次桁架相连接。屋盖最高点标高41.2m。会展中心北侧门厅为椭圆形聚宝盆异形钢构造型，项目总体钢构用量4783吨。
2施工方法及创新点
2.1难点与创新点：由于该工程造型独特，要满足设计要求，又要解决加工制作过程难点问题，研究制作扭曲H型钢、曲线箱型梁成型工艺成为我们技术探索的重点。
2.2施工方法：
对于截面为渐变的扭曲H型焊接梁，排板工艺按照钢梁各构件深化图及钢板长宽尺寸，运用CAD数控设备进行排板，确保耗料最优，同时应满足钢结构拼板的规范要求。
在下料前完成拼接，对接接头采用开坡口的全熔透焊。采用埋弧自动焊进行钢板的焊接，焊后按规定要求进行无损探伤，无损探伤合格后，钢板需调平处理。
压制：由于梁腹板为扭曲型结构，上端弧度与下端弧度不一致。不能采用滚板机一次滚压成形，因此扭曲腹板的成形是异形构件的制作难点。压制成形步骤如下：
a)样板制作：依据上下翼板弧度半径分别制作上下弧度样板，样板长度为1.5米；
b)V型槽胎具制作：用于母线冲压成形扭曲锥面；
c)母线划分：按腹板深化图划出N条母线（即N等分）再在两母线之间增加1条母线，即将腹板2N等分；
d)滚板机滚压：按上弧度半径滚压，用上弧度样板检测上端部，吻合即可；
e)母线冲压：将V型槽胎具安装到油压机工作台上，实施母线冲压。冲头板沿母线位置冲压，不能一次到位，依次冲压，用下弧度样板检测腹板下端部，直至吻合位置；同时用上端弧度样板检查上端部，是否会产生变形；
f)检测方法一：将冲压成形的腹板吊至组装平台，立置、加撑放稳。架设全站仪，将腹板第一条母线的第一点以及各点观测，记录各点的三维坐标。与深化图中提供的三维坐标进行对照，吻合即为合格。局部部吻合，对局部进行调整直至合格为止。（精准控制法）
g)检测方法二：如无全站仪时，可以采用如下简单控制法：
?按照深化图中的梁平面图，可将腹板上下端部的投影线在组装平台上打实样；
?将腹板下端部置于下端部投影线上，在腹板上端部按点母线位置，用吊线锥依次检测点是否与腹板上端部投影线吻合。
h)对于其截面为曲线的箱型梁压制；梁内外腹板为规则的弧度锥形，每块腹板又中分为不同的弧度。可采用滚板机一次滚压成形，用上下端面弧度样板检测控制。每块腹板的上端面弧度样板为两块，下端面弧度样板两块。内外腹板弧度样板各4块。滚压完成后可立置组装平台上进行组装。
i)组装：扭曲H型钢梁组成形困难，只能初步成形，要达到图纸要求的扭曲度，需要通过修改后的胎架强制成形。强制成形的扭曲H形梁，拘束应力大，焊后宜对焊缝进行热处理，以消除焊接应力，防止工装拆除后的变形。
j)异形梁焊接宜采用二氧化碳气保焊。焊接顺序：先焊下翼板与腹板一侧焊缝，安排两名焊工从中往两边施焊；焊后对背侧焊缝进行施焊，施焊前应进行碳弧气刨清根处理，确保根部焊透。然后焊接上翼板与腹板连接焊缝，顺序相同。
k)焊接完毕，宜用火焰对焊缝烘烤，消除部分焊接应力，待自然冷却后拆除工装。工装拆除后对焊缝及拆除部分修磨处理，方可进行焊缝的无损检测。
l)整体检测，局部超标部分可采用火焰辅以千斤顶进行调校。
m)组对：曲线箱型梁 ，在钢平台上按箱型梁大样图放大样，将梁内劲板位置确定下来，槽钢架就位于劲板位置，间距1m，弧度与大样图吻合。然后点焊固定于钢平台上，并用槽钢连接各胎架成一个整体，根据规定的焊接顺序焊接。
n)异形钢梁调校:无专用设备进行调校。控制变形的措施主要依赖合理的工艺来保证。
o)局部变形可以采取火焰辅以千斤顶顶压进行调校。
a)H型钢梁的扭曲、弯曲变形等，可采用火焰矫正，其矫正原理如下：扭曲变形、翼板不平采用线加热方式进行；弯曲变形采用点加热或三角形加热进行，直至符合技术要求。
结语
通过对异形构件成型工艺的探究与实践证明，既保证了设计造型，制作上异形构件成型质量一直处于受控状态，翼板与腹板之间焊缝探伤一次合格率为97%，第三方检测合格率100%。受到业主和监理单位的一致好评。
引用标准及编制依据：
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345
《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级法》GB3323
参考文献：
汤泽银;魏万库;罗立;张海清 浅析斜交异形钢构件制作及精度控制方法，《施工技术》2016年第S2期
姬永才 异形构件制作工艺技术的应用与探索，中国钢结构行业大会 2014年