大型復雜箱體鋼結構制作工藝分析

□文/董 巖

1 工程概況

天津茱莉亞學院項目地下共2層、地上最高6層，總建筑面積44 965 m2，設有4個文體館及2個房中房，分別為音樂廳、演奏廳、黑盒劇場、排演廳、音樂廳房中房和演奏廳房中房。文體館由穿過大廳斜對角的五條連廊相互連接，融為一體，連廊中設有音樂學院的教學工作室、練習室和教室。四個單體均為不規則多邊形懸挑結構，其中音樂廳西南角為雙向懸挑，最大懸挑達30.05 m，懸挑高度達5.9 m。五條連廊均為大跨度結構，其中連廊A跨度最大，達73 m。主體結構71%采用Q420GJC鋼材，其中60～100 mm厚鋼材占35%。主體結構由47根箱型鋼柱支撐，其中最大箱型鋼柱截面為口1 500 mm×800 mm×100 mm×100 mm；音樂廳獨立房主房結構箱型柱最大截面為□1 800 mm×800 mm×60 mm×60 mm。

2 工程重難點

2.1 復雜箱體構件和鋼柱復雜節點的加工制作

1）鋼柱結構板厚均較大，大部分板厚60～100 mm，最大板厚達100 mm。鋼柱、鋼牛腿焊接坡口均為全熔透焊縫，節點數量多，桿件角度變化大，組裝精度要求高，大量的構件需要采用端部銑平、精密制孔，工廠組裝焊接后的構件內應力大。

2）鋼柱與桁架、鋼梁連接處，由于結構體系以及節點構造要求，節點受力較大且構造非常復雜，鋼柱與上述部位連接的節點不管是外形尺寸、節點重量、還是復雜程度均是本工程最難處理的地方。鋼柱與矩形連接節點處構造難處理且厚板焊接工作量極大，焊接變形難以控制；另外鋼柱與上述部位的連接節點大部分屬三超構件，加工制作還要考慮到節點的運輸外形尺寸滿足要求。

2.2 厚鋼板的焊接質量

鋼材材質為Q345、Q420 等，板厚最厚達100 mm，存在焊接性較差、層狀撕裂傾向嚴重、焊接殘余應力大、焊接變形對精度的影響等不利因素，嚴重影響焊接質量。……