異型（三曲面）鋼箱梁拼裝制作及安裝施工工法

段超民 韓劍 王慶 杜曉冬 王棚

摘要：本工法主要對截面含曲邊且雙曲線型的鋼箱梁加工制作的施工技術做了總結。并結合了鋼箱梁結構工廠加工制作與工地現場安裝傳統的方法。同時針對施工過程質量管理等進行了明確，改變了傳統的施工工藝程序，采用tekla對鋼結構工程進行建模并拆解、大膽革新，確保了工程質量和安全，較大的縮短了施工周期，降低了工程成本。

關鍵詞：異型鋼箱梁;拼裝制作;安裝;施工工法

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

0引言

在現代結構工程尤其是鋼結構工程中，已經廣泛應用了異形鋼結構，其具有十分獨特的流線型結構，能夠給人一種美的視覺享受，線條更加流暢、明快意境生動。異形鋼結構這種設計方法，能夠使建筑本身與周圍環境更加協調，滿足人們對審美的需求，并且通過異形鋼結構的設置，使建筑設計更加科學、合理，完全符合當地各種民族風格要求。大量的實踐數據證明，異形鋼結構在制作的過程中，盡管只是單個制作，造價較高，工藝較為復雜，但需要可以節省一些局部的結構單元，從整體結構而言整體經濟指標有了大幅度改善。所以，關于異形鋼結構，不管是從經濟角度還是從美學、幾何角度而言，都有著比較明顯的發展前景和現實意義。通過此工程實踐，中邦匯澤園林環境建設有限責任公司在施工中認真總結，并形成施工工藝標準化和成品質量標準化文件，在全公司執行。

異形（三曲面）鋼箱梁制作

1本工程鋼箱梁介紹

本項目所用鋼箱梁造型獨特，為近梯形截面鋼箱梁。其中斜邊為圓弧造型，壁厚均為16mm;材質Q345B。現列出截面造型如圖1：

圖1中600mm寬度的邊為造型梁底邊;500mm寬度的邊為造型梁內立邊;300mm寬度的邊為造型梁上邊;彎弧邊為造型梁外立邊。

1.1圓弧狀曲面的獲得

鋼箱梁三個直邊尺寸容易獲得。可在平板面上直接劃線裁切。于裁切工段直接上火焰聯合裁切機組，自動化加工成形。單獨直邊的曲面需要使用棍彎機預制成型。即將平面鋼板卷制成圓筒狀獨立個體。于筒體外表面再進行劃線操作。其操作又分為直線與曲線兩個部分。

使用上述工藝，可以得到鋼箱梁立柱的曲面直邊元件。然后進行組立焊接成形施工。其中三個平直邊可使用組立機自動焊接成形。

圓弧邊則需要操作者使用手工電弧焊來完成封閉焊接。鋼箱梁的曲面曲邊通過三角板獲得。成形后的鋼箱梁，用來制作立柱部分鋼構件。

1.2雙圓弧曲面軌跡線的獲得

烏蘭浩特市公園大門中央為彎弧鋼箱梁制成多段圓拱拼接造型。其立面正投影為圓弧拼接;經過傾斜安裝后，呈現火燭狀形態。如圖3：

如3圖所示;大門箱型彎梁其立面造型為圖示兩個圓形半徑所控制。此外。箱型彎梁還受到平面圓環半徑所控制（其半徑為18302mm）。形成雙彎曲外形。這一部分的控制來源于屋面外沿的封邊鋼梁（H型鋼）造型，見總平面圖的四層結構圖。如圖5[81]?：

圖4中;中央上下兩個邊緣彎環半徑皆為18302mm，依此圓弧線垂直至地面投影，構成圓弧曲面。而門框彎弧箱梁皆在此曲面內，依照圖一標注的兩個半徑值產生交叉變化軌跡。其軌跡（圖中紅線）即為門框彎弧箱型梁的實際邊緣線。按照此等思路進行放線標定，給出裁切軌跡線。

1.3元件制作

諸元件中，雙圓弧曲面元件難度最大。故選為代表性特征元件專門討論。

（1）彎梁曲線的獲得;使用等分法，按照圖示R=18302mm建模。其外表面與R=5900mm;R=7086mm圓弧分別相交形成交接軌跡線。逐點連接交叉節點，形成整條軌跡。

提取特征節點坐標數據。作為平臺基點。再按照高程設立鋼柱，組成胎架陣位。可用于重復進行校正、定位、組立、固定、拼接、焊接成形的操作。

胎架制作，以限制構件外形尺寸為原則。組對胎架的橫梁、立柱;牛腿、推力肋等元件。

（2）胎架簡化模型;如下面圖形所示，將建模中多余圖元去除;留下必要的圖元形成胎架簡圖。可以節約輔材，降低浪費。并依照簡圖進行胎架設計制作。快速建立概念、獲得拼裝平臺。

（3）胎架制作;以H型鋼200×200×8×12（Q235B）為梁柱，按照下圖連接方式，在鋼平臺上向心布置形成胎架組陣。其內控間隙為15mm。底面以圓鋼找平。側向加楔鐵調整定位。從而限定了彎梁的外形尺寸誤差。保證外形圓滑、過渡平順。

（4）預拼裝：目的是以彎梁焊接成形為主要工作內容。并在胎架上獲得正確的外形尺寸及形態。

預先安設各段彎梁之間的連接構造和連接裝置。確保在進行空間拼接時構件能夠順利入位并保持正確的連接關系和連接姿態。使得安裝活動保持可控狀態。尤其是連接構件間存在不同軸心、不同走向、不同口徑、不同平面等情況。

2異形（三曲面）鋼箱梁安裝

異形（三曲面）鋼箱梁為雙曲造型，空間定位安裝很難實現，強行實現需提供大量的措施項。本工程主要思路是由已知造型梁二得未知異形（三曲面）鋼箱梁定位（采用平面量尺配合水準儀測量高差進行定位符合）。本異形（三曲面）鋼箱梁安裝順序采用，造型梁2定位、安裝、焊接→兩造型梁2中間部位主次梁定位、安裝、焊接→兩造型梁2外側部位主次梁定位、安裝、焊接→異形（三曲面）鋼箱梁安裝、焊接。

3材料與設備

3.1所用材料要求

3.1.1鋼材檢驗

在實際工程項目開展中，建筑結構鋼材應符合以下標準，應具備優良的焊接性能、耐疲勞性、韌性、塑性以及足夠的強度：

（1）證書。鋼材必須保證有相關質量證明書與設計文件，在項目中質疑鋼材質量時，需要實施抽檢作業，并嚴格遵循我國相關規定分析得到的檢驗結果。

（2）牌號。鋼材除了要滿足技術標準外，在焊接H型鋼與箱型鋼時還需要實施標準的工藝性能試驗。

（3）表面質量。基于鋼材厚度負偏差值，鋼材表面劃痕、麻點以及銹蝕不能大于其一半;并與相關單位共同處理斷口處存在的分層缺陷。

（4）平直度（表1）。

3.1.2材料管理

（1）與供應人員一起按照材料的數量、規格以及品名清點入廠材料。認真查看材料的材質合格證、證明書以及運單、裝箱單、鎊碼單等文件，詳細記錄材料的相關數據。

（2）按照性能標準劃分入庫材料，堆放時要符合相關要求，并隨時檢查落實材料的儲存情況。

（3）遵循節約原則，保證材料的定額領取，定額限料卡應由工段長結合材料損耗系數與加工預算進行簽發。

（4）在材料的應用過程中，要做到專料專用，也就是說該工程材料只能用于該項工程。

3.2所需機具設備（表2，表3）

4施工質量保證措施

4.1鋼結構制作質量保證措施

在項目中選取的鋼材應保證進廠時檢驗合格，并伴有原始資料與出廠合格證，這樣才能在項目中應用。使用的加工設備必須有齊全的功能，性能較好，符合工程要求。鋼構件下料時，為了保證制作準確度，應預放收縮量，主要按照工作大小來確定預放量，通常在40～60mm，比較大的工件則控制在80～100mm。焊條要具備材質報告與出廠合格證，使用電焊條時，可以利用烘干箱實施烘干，并選用與所使用母材相匹配的焊劑和焊絲進行埋弧焊接。制定科學的焊接順序至關重要，在焊接焊縫的過程中，應最后焊接縱向焊縫，先焊接那些變形較大的橫縫。

4.2鋼結構安裝質量保證措施

要嚴格按照相關規范標準執行鋼結構吊裝，開工前需要復驗鋼結構的焊接質量、外形尺寸、水平標高以及基礎縱橫軸線。施工前要嚴格開展技術交底作業。施工過程中，必須保證所有人員持證上崗。測量儀器要嚴格按照計量檢定，待結果合格方可投入使用。施工中還要開展工序質量檢驗，落實自檢、互檢以及專業檢三栓制度。鋼柱吊裝要符合工程要求，控制基礎標高，并仔細查找基礎表面的平行情況。吊裝就位前，嚴須嚴格按技術、質量、安全交底內容執行，要求焊接人員必須持證上崗。

參考文獻

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收稿日期：2021-06-05

作者簡介：段超民（1985—），男，吉林公主嶺人，本科，中級工程師，研究方向：鋼結構。

Special-shaped （three-curved） Steel Box Girder Assembly and Installation Construction Method

DUAN Chaomin， HAN Jian， WANG Qing， DU Xiaodong， WANG Peng

（Zhongbang Huize Garden Environment Construction Co.， Ltd.， ChangchunJilin 130000）

Abstract： This construction method mainly summarizes the construction technology of processing and manufacturing hyperbolic steel box girder with curved edges in section. It combines the traditional methods of steel box girder structure factory processing and on-site installation. At the same time， the quality management of the construction process was clarified， the traditional construction process was changed， and the steel structure project was modeled and dismantled by tekla， and bold innovations were used to ensure the quality and safety of the project， and greatly shorten the construction period. Reduced engineering costs.

Keywords：special-shaped steel box girder; assembling and manufacturing; installation; construction method