異型截面柱與腰桁架的制作工藝

李凌飛

摘 要：近些年來，我國的大型建筑數量日益增多，而許多國際的貿易中心在施工中會采取異形不規則的截面結構，這種設計的工藝比較復雜，對建筑構件的整體精確度要求較高，因此，需要投入大量的技術和方法。本文從這些大型的建筑施工入手，重點對異形不規則截面的施工進行了分析，提出了各組件施工精度的基本控制標準和要求，并結合當前各個組件之間的組合方式，分析了其施工的整體過程，供建筑施工人員參考。

關鍵詞：異型截面柱；腰桁架；裝配；焊接

眾所周知，建筑行業的高品質建筑大多采用的是不規則的異形結構形式，這種結構形式最大的優勢是整體的感觀效果好，能夠給人以全新的工作和學習感受，然而這種建筑在建筑施工的過程中，需要采用高科技的技術進行異形和不規則的處理，在保證其功能和質量的同時，做到體現城市化發展水平的作用。

1 工程概況

某大廈整體的質量較大，層數較高，地下部分主要的結構形式采用的剪刀墻的結構，而外部的筒柱和梁的部分主要采用的是無平面梁的結構，從而打造其國際化的建筑風格。雖然整體的構件可以達到要求，但這種不規則的截面形式在施工中對于鋼筋和鋼板的要求精確程度比普通的構件結構要高許多。

2 工程難點分析和對策措施

2.1 加工精度控制

在大型截面柱的處理過程中，要考慮到其形式較為復雜的因素，焊接的方式和裝配的規格要按照要求進行，特別是在制造過程中的中間環節，保證精確程度，做好偏差的處理工作，才能使其整體的精確程度合理的控制，然而我國的一些異形截面柱的整體精度水平還存在著巨大的差別，基本達不到單體的標準。

2.2 焊接變形控制

在異形截面柱和桁架的處理方面，鋼板的厚度有一定的要求，其中異形截面柱的厚度要達到90毫米以上，鋼板的厚度在75毫米左右。在焊接的過程中，金屬填充物的充量較大，約束力要強，構件的預應力比較集中，這是為了防止構架變形和扭曲進行設置的，整體的控制難度比較大，因此需要投入大量的精力和人力。

需要注意的是，在預留收縮的裝配過程中，要按照裝配的順序進行，進行專門的胎架按照，確保焊接的尺寸和寬度，同時焊接的方法很重要，要選擇合理的焊接工藝和參數，盡可能的減少焊接過程中的熱量流失。

2.3 裝配工藝

總的來說，異形截面柱裝配的工藝要經過多次的修改方可進行，特別是在裝配的秩序方面，需要按照一定的規則進行，保證其構件的整體質量。這就要求施工人員在施工之前，要仔細的查看和分析圖紙，對圖紙節點部分進行連接，對其組成和板件進行編號和分解，確保其安裝的順序可以符合施工工藝的要求和過程的控制，確保單元構件的質量。

2.4 負溫度厚板焊接工藝

在焊接時，需要采用的方式是負溫度的焊接，這種焊接方法是根據構件截面形式的不同進行的，因此焊接的程度和難度較大，對金屬填充物的充量也較大，構件的約束能力方面需要一定的控制，預應力的程度比較集中。

在這種情況下，做好焊接縫的處理工作，保證不會出現焊接的細紋，是做好此項焊接工藝的重點和關鍵。在焊接工人的選擇過程中，要根據工程的特點進行焊接技術方面的考試，考試合格才可以進入到施工范圍內。在下料之前，需要對鋼板進行采樣處理，保證化學成分的合格性，對于厚度超過40毫米的鋼板要進行聲音方面的檢測，看是否符合噪音標準，是否有缺陷。焊接前需要對鋼板進行預熱，保證施工投入之間的復式作用，對應該裝配的順序和方法進行參數的比較，選擇合理的方式，進行處理。

3 主要關鍵技術

3.1 核心筒異型截面鋼柱的制作

3.1.1 異型截面鋼柱的截面特點。鋼柱均為異型截面柱，其截面多由箱形、H形、T形組成，在制作時主要考慮對異型截面柱進行分步組裝，將異型截面柱拆解成以箱形、H形及T形為主的單元構件，先進行各單元體的制作，然后再進行整體組裝。

3.1.2 異型截面鋼柱的制作難點與應對策略截面的不對稱性產生的焊接變形以及多次裝配和焊接產生的累積變形值較大，使其加工的整體精度很難控制。

3.1.3 異型截面鋼柱的類型及分解。從異型截面柱的分解情況可以看出，異型截面柱經分解為各小的單元體后，主要為H形、箱形、T形三種形式。因此，對于標準的H形構件可采用H型鋼流水線制作或人工胎架進行拼裝焊接；箱形構件可采用縱向流水線進行組裝焊接；T形構件相對于H形與箱形構件來說，由于T形構件為偏心構件，組裝焊接變形控制比較困難，因此對于T型鋼可先拼裝成H型鋼，主體焊縫焊接完畢后再拆解成T型鋼，非標準的H形構件可通過合理的選擇坡口形式，以減少焊接變形。

3.2 腰桁架的制作

3.2.1 腰桁架矯正

針對腰桁架這類復雜構件，矯正必須分階段進行，各組件組裝前必須先進行矯正，組裝并焊接完成后，再進行最終的矯正。由于腰桁架包含箱形、工字形等截面形式，在進行矯正時，可有針對性地選擇矯正方法。

（1）箱形矯正：箱形結構矯正非常困難，通常采用火焰矯正。（2）工字形的角變形：在H型鋼生產線上采用翼緣板矯正機或火焰矯正。（3）側彎：采用三角形火焰矯正。當采用熱軋、正火鋼板時，加熱矯正的溫度宜為650～800℃；控軋鋼板，加熱溫度應在820℃以下，用紅外線測溫儀進行檢測，在空氣中自然緩冷。

3.2.2 焊接變形控制措施

（1）下料時，充分考慮焊接的收縮留出收縮余量，嚴格控制下料的精度。（2）組立前，構件的翼緣、腹板必須進行矯平，確保其平整度。（3）控制裝配精度。裝配前，矯正每一零部件和構件的變形，必須符合裝配公差的內控要求。（4）組裝時，使用必要的裝配和焊接胎架，并調平裝配用平臺。通過工裝夾具、工藝隔板及撐桿對組裝件進行加強并必要時預置反變形。（5）構件裝配時，對同一組翼緣、腹板注意零件的旁彎方向，使零件彎的方向一致，避免組裝引起的扭曲。

3.2.3 腰桁架的工廠預拼裝

（1）為保證鋼柱、鋼梁之間的高強度螺栓孔的準確性，所有連接板采用數控鉆床進行鉆孔。（2）鋼柱、鋼梁之間的連接孔需預拼裝時與連接板套鉆。

4 選拔技術過硬的焊工

對于復雜構件的制作，工程開工前，針對構件的特點組織焊工進行實操型的附加考試，從中可以選拔技術過硬的焊工，這是焊接質量得以保證的基本條件。

正確拆分節點，確定合理的裝配順序對于復雜的異型截面，必須考慮將其分解成若干單元體，分解時以盡量按H形、箱形等標準件拆分為原則，拆分后綜合考慮裝配、焊接的可操作性等因素，安排裝配順序。

結束語

總而言之，在大型建筑整體施工時，需要對其截面柱和桁架工序進行檢測，確保施工的整體質量，同時落實責任制和監督管理條例，做好施工工藝的后期維護和管理工作，確保其驗收合格。■

參考文獻

[1]王春旭，張明，嚴小霞，周瑜，劉歡.高層建筑腰桁架制作技術[J].江蘇建筑，2012（S1）.

[2]馮亮亮，楊振林，武洋.高層鋼結構轉換層桁架施工技術[J].工程質量，2009（1）.