建筑工程钢结构制作新技术应用培训

钢结构制作新技术应用1.大口径钢管弯制作2.碟型节点制作3.钢管X节点制作4.大型空间箱型截面扭曲构件制作5.铸钢构件制作

大口径钢管弯制作沈阳奥林匹克体育中心体育场为一座可容纳六万人的大型体育场，是2008年北京奥运会的主要分赛场之一。其南北看台顶部设置了一对平行投影为梭形的空间钢网壳罩棚结构，该罩棚主体结构形式为大跨度拱桁架结合单层（管）网壳的结构体系，其主体结构相应可分为主拱、环拱及南北联系桁架三部分，其中主拱为倒三角形拱桁架，跨度达360m，为国内类似结构工程中最大跨度；环拱是由28榀弧形钢管及三道纵向系杆组成的单层网壳结构；南北联系桁架为平面管桁架。罩棚主结构使用的材料均采用大口径钢管，主拱弦杆规格为φ1524×25、φ1422×34、φ1422×25，环拱规格为φ1321×34、φ1218×25，其它结构杆件规格主要有φ965×16、φ914×16、φ508×15、φ457×15、φ356×13。目前国内大口径弯管机最大只能弯制φ800mm的钢管，对φ800mm以上规格钢管的弯制传统方法是采用手工火工弯曲，例如国家大剧院顶部环梁φ1117.6×26钢管的弯曲就是采用火工弯制的,其加工质量也很好,但这种工艺最大不足是工效低,只能针对少量的构件加工，显然不能满足本工程的需要。对策：曲率半径在R4.6m～R20m之间的大口径钢管的弯曲成型采用中频热弯弯曲；曲率半径在R21m～R50.9m之间的大口径钢管的弯曲成型采取冷弯弯曲。

由于本工程钢管均为大口径钢管，经计算及工艺考虑，选用2000吨油压机作为冷弯弯曲设备。同时为配合钢管在压制过程中的移位及操作的方便，对2000吨油压机平台进行了改造。采用2000吨油压机进行钢管的弯曲，最关键的是上下压模的设计，其设计需综合考虑自身强度、待弯钢管的截面尺寸及装卸的方便性等多种因素，而下压模的布置还需要结合2000吨油压机的性能并通过试制来确定，本工程在批量弯制钢管前，通过多次试验，反复优化上下压模的设计方案，最终形成了一套功效高、独具特色的上下压模如下图所示：中频热弯弯管和冷弯弯管两种加工工艺的对比（1）.中频热弯弯曲采用中频弯管机进行热弯；冷弯弯曲是采用经过改造的2000t油压机和专门设计的上、下压模进行冷加工成型。（2）.经过总结，中频热弯弯曲一般适用于曲率半径在R4.6m～R20m之间的大口径钢管的弯曲成型；冷弯弯曲一般适用于曲率半径在R21m～R50.9m之间的大口径钢管的弯曲成型。（3）.中频热弯弯曲由于是局部加热，成型后在加热与冷却处有较明显的凹凸；冷弯弯曲成型后，表面质量较好，无明显的痕迹。（4）.中频热弯弯曲成型后，若发现超差，较难重新弯制；冷弯弯曲可根据要求重复压制修正，成型的质量较好。（5）.中频热弯弯曲无法对同一根钢管进行两种不同半径的弯制；冷弯弯曲可以通过对压模的调整，实现对同一根钢管进行两种以上半径的弯制。（6）.中频热弯弯曲需对钢管进行加热，钢管煨弯后一般采用风冷，对钢管的母材材性会造成一定的影响；冷弯弯曲由于是冷加工，对钢管的母材材性的影响较小。（7）.中频热弯弯曲需对钢管进行加热，工效较低，用电量较大；冷弯弯曲操作简单，不需对钢管进行加热，因此工效较高，用电量少。从以上对比可以看出，冷弯弯曲加工工艺优于中频热弯弯曲工艺。本工程钢管弯曲大部分采用冷弯弯曲加工工艺。碟型节点制作

CCTV主楼钢结构主要构件为重型钢柱、钢梁、斜撑与巨型转换桁架，单节钢柱最重达80t,钢柱的典型节点为碟型节点。蝶形节点由于该节点同时衔接多个方向杆件的连接，因此，蝶形节点的制作及组装精度是制作的难点。对策：制定能适合本工程结构特点的检测和划线方法。（1）.钢柱应在自由状态下检测、划线，并应在钳工平台上进行；平台上表面必须进行机加工。根据钢柱长度设置平台后，平台四角水平度必须确保±0.5mm，超差须严格修正。（2）.在钢柱两端各50mm处设置经机加工后等厚的方钢，在钢柱需划线的部位涂粉划线。如果钢柱放置后在L/2处有挠度且＞5mm，则必须先进行火工校正再进行划线。（3）.在钢柱两端宽度分中，用专用划针盘初步划线，检查初划之中心线是否与将宽度分中的四个点重合，如果不重合须校正重划。划出的中心线与宽度分中的四个点之差值尽可能相同。（4）.将钢柱吊离平台翻身后，再吊到平台上划线（不能直接倾倒在平台上），防止因冲击而引起划线平台变形；用同样方法划出另一面的支撑中心线，并检查在两端面中心线是否对直。（5）.以钢柱上口为正作端，用专用划线钢带量出钢柱的理论长度，另外加放4mm端面端铣机加工余量；再以钢柱下口为正作端，用专用划线钢带和钢针划出各楼层节点板、牛腿的装焊位置线（从钢柱中心线上量取），然后安装节点板和牛腿。蝶形牛腿节点的组装在专用钳工平台上划出结构安装线后，进行蝶形牛腿的组装和焊接。装配时严格按控制线装配，并保证牛腿垂直度要求。整体组装胎架设置要求为：（1）.按图纸理论尺寸进行胎架地面划线放样，划出钢柱中心线、端面齐口线、各牛腿中心角度线、楼层标高等水平投影线，与地面固定牢固后标记，作为钢柱定位、牛腿安装的基准线。（2）.胎架模板上口水平度必须保证±0.5mm，不得有明显的晃动，且必须加斜撑。组装要点如下：（1）.将钢柱本体吊上胎架，严格按胎架底线进行定位，保证定对端面齐口线、两端中心线，特别是钢柱左右两侧中心线要保证水平。（2）.按牛腿节点地面中心线安装牛腿，定对胎架地面角度中心线和左右两侧的水平度、端面垂直度以及端面齐口线，然后与钢柱本体进行定位焊接，无误后再进行牛腿节点的焊接。（3）.采用CO2气体保护焊，严格按焊接工艺要求进行对称焊接，由双数焊工分区进行焊接，采取工艺措施防止焊接变形，如图示。整体组装胎架设置蝶形板组装与焊接

钢管X节点制作

珠江新城西塔钢结构外筒是一个不规则网筒结构，其横截面沿整个建筑高度是连续变化的。主塔楼地面以上103层，高432米。塔体外框筒是结构的主要抗侧力体系，由30根锥形立柱斜交组合而成，是一个不规则网筒管状塔形钢结构，高度方向每隔27米在立柱与立柱相交处形成“X”形状的外筒节点，柱钢管截面的直径与壁厚均沿高度变化，由底部外径1800mm，壁厚50mm缩至顶部外径700mm，壁厚20mm，钢材材质为Q345GJC、Q345B，管内充填高强混凝土。确保整体精度的前提下“化整为零，精益求精”。先将每个X形节点分解为数段立柱筒体和一块中间椭圆拉板，以加强环等小零件，然后对每个零部件各自下料、加工制作、拼装、焊前验收、焊接、焊后矫正验收，最后在精确制作的胎架上进行X节点的预拼装，用三维坐标进行检查。胎架三维模型

椭圆拉板与第一根立柱与椭圆拉板在胎架上组装定位三维模型

X节点立柱与椭圆拉板在胎架上的定位三维模型

加劲板的定位组装模型

楼层牛腿定位组装模型

X节点整哀体焊接鸭现场大型上空间哗箱型仍截面行扭曲边构件才制作国家体装育场钢锣结构工精程由24榀门式半刚架围科绕着体怖育场内烤部混凝酸土碗状苍看台区兄旋转而球成，其使中22榀拉密通或夏基本才拉通胳，其诵主次鸭结构美编织娇成“忍鸟巢纵”的巾造型舟，图1-扛1为国家含体育场馒钢结构扁工程实阅物全貌隆。钢结抚构屋撒面呈呆双曲惨面马舟鞍型慎，最勇高点位高度渴为68.房诚5m，最低室点高度咱为40须.1矿m；平面储上呈椭鞠圆形，抽长轴为332垄.3m、短筝轴为297冬.3；屋绕盖中关部的须开口跃内环哑呈椭践圆型盖，长榴轴为18呢5.帮3m，短轴者为127型.5m；大跨扛度屋盖惊支撑在24根桁镇架柱葛之上授，柱俯距为38痒.0刺m。构件截淋面均为瞒箱型截洲面，上枕弦杆截巴面基本皮为10陶00童mm鞭×1财00蓄0m驰m，下弦立杆截面挑基本为800坝mm×雷800蛇mm，腹杆塘截面基佛本为60喂0m毒m×睛60貌0m霉m。竖歇向由24根组扑合钢撇结构荷柱支士撑，阳每根早组合丸钢结盐构柱圣由两肉根12森00幸mm菌×1剃20之0m蛇m箱型外阁柱和一屋根菱形闲内柱组都成。立叼面次结千构截面缺基本为120猜0mm躁×10牙00m早m，顶面估次结构稳截面基荷本为100形0mm俭×10誉00m士m。针对壁箱型胞弯扭抱构件放及微钩扭节节点这峡一现滩状，芽成立忌课题燃组对倚箱型码弯扭领构件逝及微近扭节迹点制朵作技央术及稠应用作进行王专题宇研究挡。兼能于其娃制作纯风险湖巨大夸、工惰期紧朴张的避特点油，研基究时抬坚持街两条矛腿走定路：母一是爷根据葛浙江碑精工超加工站厂特也点进衰行弯炸扭板层件的互无模与成型辽综合辜技术逝研究稿，二捕是根酬据江枕苏沪扁宁加浇工厂偿特点姓进行皆弯扭邻板的梯三辊才卷板聪成形租技术杜研究骡。最露终总阿结出撤国家妖体育渐场钢事结构脸工程局箱型颈弯扭器制作泊成套搬技术妖。多点晕无模款成形板工艺弯扭板柏件多点育无模成蚂形原理消则是将料传统的门整体模索具离散喝成一系块列规则暗排列、荒高度可还调的基恋本体（迁即冲头呆），通帽过对各呆基本体眼运动的销实时控肾制，自近由地构待造出成怀形面，样实现板坦材的三雨维曲面升成形。（a）成型劈燕开始鼠（b）成型之过程中忧（c）成型才结束三辊卷岩板成形梨工艺板材在渗三辊卷酿板机中凝轧弯轧弯德后的刷板材违送入叙油压泡机整学形弯扭构举件的组遥装铸钢构垮件制作深圳战大运域中心送主体烦育馆掉铸钢即件共144件大运肚会体镰育馆秀节点蓝介绍体育沉馆节咐点种谦类（1）ZG泽1（单重6.9险5吨共16件）ZG2（单汇重6.4乞5吨共16件）ZG3（单重4.5缎5吨寄共16件）ZG6（单重8.英9吨山共16件）ZG问7（单狂重7.攻89吨共16件）ZG5（单嫌重23.划5吨撕共16件）体育尿馆节丢点种惯类（2）支座(单套重9.9逃5吨蔑共16套)ZG阅8对接直接头典（单恢重4.3站5吨艳共16件）铸钢节销点的制反作铸钢乱节点参的制某作是莫集计渡算机霉辅助工设计既（CAD）、姻计算辱机辅敏助制毛造(C批AM朵)、计算栏机辅助糟测量(C状AM肾)及先夏进的草铸造雪凝固只模拟庙分析颤技术迁（CA陷E）为伶一体家的具落有较音高科闷技含借量的衬铸造假产品腥。铸钢节裹点的制决作大体基分为三弦个过程换：设计认分析步过程铸造谣生产惠过程质量裙检验座过程铸钢节扛点制作裙工艺流悔程图设计分辜析过程计算郊机凝瓜固模叨拟分万析凝固模步拟是以室铸件充墨型过程柳、凝固尝过程数伍值模拟直技术为亦核心对套铸件进伪行铸造砖工艺分匙析。它晴可以完抛成铸件后的凝固鞠分析、亏流动分泛析以及嗽流动和书传热耦匠合计算歌分析。萝确定铸隐钢件的肤浇注温箩度、浇蹈注速度抽、浇注销时间、末钢水需法求量、荡砂型中梳冷却时墓间等工忽艺参数末，同时习预测铸丝式件缩孔蚁和缩松券的倾向坡。对改俯进和优茶化铸造宅工艺、漆提高铸员件质量合、降低挪废品率爽、保证状工艺设耍计水平更稳定等线起到积衡极的作冒用。通绩过凝固至模拟预逢测铸