煙臺潮水機場航站樓大跨度厚波紋腹板H型鋼梁制作施工技術

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，在我國民用建筑鋼結構中開始應用，并具有廣泛的應用前景。波紋腹板采用無牽制模壓制作技術，波形可調(diào)、截面高度可達3.5 m、波紋腹板厚度可達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力、模壓回彈值易控制及成型精度高的優(yōu)點。

關鍵詞：波紋腹板H型鋼梁 無牽制模壓。

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0079-01

1 工程概況

煙臺潮水機場航站樓鋼結構最大跨度55.5 m，為單梁結構體系。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14 mm，屋蓋鋼結構約7500 t。

2 施工難點

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型鋼制作中無法應用。

3 關鍵技術及操作要點

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→上標準鋼平臺整形→焊接成型中檢→精磨、鉆孔→工廠內(nèi)預拼裝→拋丸除銹→防腐油漆涂裝→構件包裝出廠。

3.2 關鍵技術及操作要點

3.2.1 施工準備

施工前熟悉設計圖紙，制定各工序作業(yè)指導書，對所有操作人員進行交底，明確設計意圖和要求。用Tekla軟件建立結構三維模型，進行施工圖紙細化。制作前進行焊接工藝評定，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切割前應清楚母材表面的油污、鐵銹和潮氣，切割后表面應光滑無裂紋，在切割過程中考慮割縫補償。②為保證下料精度、消除切割變形和應力，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)場安裝時的要求，采用數(shù)控等離子開設所需坡口。（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不超過兩個受壓牽制區(qū)，且模壓時兩側鋼板不受牽制，可自由伸縮。（3）壓制之前必須對鋼板進行準確的定位與固定，確保壓制后波紋鋼板與設計要求一致。（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。折彎半徑按設計圖要求，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有冷彎裂紋、趨勢性斷裂、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行拼接焊接，焊接采用埋弧焊，焊縫質(zhì)量達到全熔透一級焊縫質(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行，先進行縱向臥式胎架的搭設，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。

①組裝胎架：在較平整的水泥地面上鋪設鋼板，一側彈出一條縱向直線，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，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)進行焊接。

4 組立方法與步驟

（1）根據(jù)組裝圖在鋼平臺上畫地樣。（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焊牢固，以防側翻傷人。點焊采用50×50×10鋼板與槽鋼點焊。（3）將已拼接成型的波紋腹板吊入胎架內(nèi)定位，并與上翼緣板進行定位。（4）吊入另一側的下翼緣板，并與腹板進行定位，下翼緣板外側采用千斤頂頂緊并與腹板吻合，可用3～4只千斤頂同時頂緊，在腹板上面采用配重壓制及千斤頂頂緊即可。當全部點焊完畢后將該波紋腹板鋼梁吊入焊接胎架內(nèi)進行焊接。

5 焊接

（1）除節(jié)段與節(jié)段等必需的現(xiàn)場焊接之外，所有焊接作業(yè)應采用工廠焊接，每個施工節(jié)段的波紋腹板梁應在工廠內(nèi)整體制作，工廠焊接宜采用全自動或半自動裝備焊接。（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。所有焊接均應在施焊之前進行焊接工藝檢驗及評定。（3）波紋腹板接高焊接應按照一級焊縫標準執(zhí)行，與剪力平行方向的焊接和其他焊接按照二級焊縫標準要求執(zhí)行，尚需滿足設計要求。（4）正式焊接前，應進行與實際條件相似的焊接實驗，并按經(jīng)評定的焊接工藝指導書，采用適宜的焊接時間、電流和相關工藝參數(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準鋼平臺、工裝設備進行整形，以滿足波紋腹板的尺寸和整體結構要求，波紋腹板和相關連接件，采用機械整形矯正，不得采用錘擊等其他人工方法。（2）鋼梁矯正一般采用冷矯，冷矯正時環(huán)境溫度不得低于-12 ℃，矯正后的鋼材表面不得有超過標準要求的凹痕和其他損傷。（3）個別部位確需采用熱矯時，熱矯溫度應控制在600 ℃～800 ℃，嚴禁過燒。矯正后零件溫度應緩慢冷卻，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符合設計和鋼結構驗收規(guī)范要求。

5.2 預拼裝

（1）鋼梁預拼裝應按設計文件和現(xiàn)行國家標準《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的有關規(guī)定進行驗收。（2）預拼裝場地應平整、堅實；預拼裝所用的臨時支撐架或平臺應經(jīng)測量準確定位，預拼裝所用的臨時支撐結構應進行結構安全計算。（3）鋼梁預拼裝應按設計圖的控制尺寸定位，對有預起拱、焊接收縮等的構件，應按預起拱值或收縮量的大小對尺寸定位進行調(diào)整。

5.3 拋丸除銹及涂裝

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

5.4 包裝出廠

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

6 效益分析及結語

煙臺潮水機場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)模成功應用。采用的制作技術突破了普通波紋腹板H型鋼成型及焊接設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3.5 m、腹板厚度達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，得到建設、設計和監(jiān)理單位的一致認可。