东航机库大跨度箱形桁架加工技术

东航机库大跨度箱形桁架加工技术

于杰魏朝波曹玉林

安徽富煌钢构股份有限公司安徽巢湖238076

摘要：东航机库门厅桁架工程为大跨度结构，且多采用厚板及复杂节点连接，给构件的加工制作及现场组装带来了非常大的难度；本文详细地叙述了箱形桁架的结构形式及制作方案；重点阐述了米字形节点斜腹杆的加工技术，大跨度桁架的预拼装方案及控制要点，以及厚板的焊接和防止焊接变形的工艺措施，其技术方案可供相关工程的施工参考。

关键词：大跨度；箱形桁架；米字形节点；厚板焊接；预拼装

一、工程概况

东方航空西北公司维修机库门厅桁架位于西安咸阳机场内；桁架长155m、高15m，共2榀，用钢量约1100吨，材质为Q345GJB；桁架主要由两侧立柱、上下弦杆、水平腹杆、竖腹杆和斜向腹杆组成，斜腹杆与米字形节点为一整体贯通式设计，两侧立柱通过柱底支座节点与下部的格构式钢骨柱相连。

二、结构形式及关键技术

1、结构形式

柱、上下弦杆及贯通式斜腹杆为箱形结构，主要截面□1000*700、□700*700，最大板厚50mm；水平腹杆、竖腹杆、米字形节点和其它斜腹杆为H形结构。

2、关键技术

2.1、本工程大量使用复杂节点相连，特别是箱形贯通式斜腹杆上的连体节点，如何制定节点的组装顺序、控制节点的组装精度是本工程的重要环节。

2.2、本工程弦杆材料均为厚板，对厚板的焊接方法、焊接变形的控制以及全熔透焊缝的一次合格率将是本工程的技术重点。

2.3、本工程桁架跨度大、拼装场地有限，节点与杆件间均为栓焊连接，如何制定合理的拼装方案、保证杆件间现场组装偏差及螺栓穿孔率将是本工程成功的关键。

三、贯通式米字形节点斜腹杆制作技术

1、米字形节点板数切下料，与相连翼板对接成型。

2、下翼板划线上组装平台，定位一侧腹板，并点焊牢固。

3、定位上翼板，组装箱梁内隔板及电渣焊挡块。

4、翻身盖上腹板，先隔板电渣焊，再对称焊接除节点区域外主缝。

5、节点板加装刚性固定，用CO2药芯焊丝焊接节点区域主缝。

6、焊后矫正节点板间开档尺寸，划线装焊牛腿腹板。

7、以节点板中心线为基准，划线切割两端余量。

四、弦杆厚板焊接技术

1、焊接坡口及焊道布置形式如下：35°V型对称坡口、间隙8㎜。

2、焊前预热：由于钢板厚度达50㎜，焊前须对焊缝中心两侧100㎜处进行预热，预热采用陶瓷电加热器升温至100℃左右，以确保焊前构件受热均匀，避免出现因外部温差太大、加热时间及温度梯度过短而导致焊接裂纹出现。

3、焊接采用门式双丝对称埋弧自动焊，参数见下表，焊接时注意控制层间温度在120~150℃内，以免晶粒粗大，影响冲击韧性。

4、主缝自动焊成型后，节点板区域主缝选用CO2药芯焊丝气保焊，以保证焊缝一次探伤合格，同时为减小焊接变形，保证节点板开档尺寸，增加了刚性固定。

五、桁架预拼装关键技术

1、预拼装要求

构件进行预拼装时，要求在保证构件外形尺寸的前提下，将主要的拼接接口进行试组装，检查所有连接接口的板边差、坡口间隙尺寸、截面的错位、划出构件预拼装后的现场组拼对合线、定位中心线等标记以此作为现场拼装的基准。

2、桁架预拼装方案

2.1考虑到桁架长度因素，拟分成三大段（因上下弦杆各13节，拟中间和两端各五节为一大段），先对中间五节进行卧拼，合格后拆下变截面处一节与边上四节预拼装，这样拼装胎架容易设置，既保证组装精度、又提高了效率。

2.2制作时，腹杆、节点及牛腿上的现场坡口先不打，待拼装合格并调整好对接间隙后再开坡口，这样坡口方向和间隙均得到保证。

2.3制作时，腹杆一端腹板上的螺栓孔先不钻，同样待拼装合格后与对应的连接板套钻，这样螺栓孔的穿孔率也得到了保证。

3、工艺控制要点

3.1划地样线：预拼装前划出桁架整体地样线，包括起拱基准线、起拱位置线、杆件中心线、端部位置线以及上下弦外轮廓线等，划线公差控制在±1mm以内。

3.2拼装胎架：选用H型钢翼板面作为胎架面，并用水平仪进行精确定位，控制胎架水平标高误差在±1mm以内，注意中间米字形节点处因连接杆件多，此处必须设一档胎架。

3.3弦杆定位：先下弦杆后上弦杆，依次从中间往两边吊装定位，定位时弦杆中心线及外轮廓线对齐地样线，同时控制各档牛腿节点的中心线与地样吻合，并抽查上下弦杆间开档尺寸，确保定位精度，定位正确后用卡马固定连接处，如图七：

3.4贯通斜腹杆定位：定位从米字形节点往两边开始，严格控制节点中心线与地样线间的吻合度，中间调整好后，检查两端口与弦杆牛腿间的板边差、坡口间隙，同样加装卡马固定。

3.5腹杆定位：按顺序分别将桁架竖腹杆、水平腹杆及其它斜腹杆吊上胎架进行定位，腹杆定位时从中间往两边开始，将其中心线对齐地面定位中心线，控制与箱梁节点牛腿间的板边差、坡口焊缝间隙，调整好后将腹杆、米字形节点及连接板加装销子，然后用工装螺栓进行安装固定；腹杆与弦杆连接端则配上连接板后用磁力钻套钻，而后加装销子，同样用安装螺栓固定。

3.6、预拼装好后，检查杆件间的板边差、截面错位、焊缝间隙、螺栓孔穿孔率及整体平面度等，超差必须修正，并切割现场坡口。

3.7、自检、专检合格后交驻厂监理进行检查，符合要求后重新编号；为了配合好现场的安装，必须做好各连接接口处的对合标记、中心线标记，并用洋冲标记，同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装用。

3.8、桁架预拼装测量表及公差要求：

六、结语

东航机库桁架钢结构工程在制定合理有效的钢结构加工方案、预拼装方案及其工艺措施的同时，我们严格把握工艺的各个环节，确保其每个节点的组装及拼装精度，达到了我们的预期质量要求。

参考文献

[1]《东航机库桁架钢结构工程施工工艺》FH060-001

[2]《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98.

[3]《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002.

[4]《钢结构工程施工质量验收规程》GB50205-2001.