牟小寶

（東風(fēng)設(shè)計(jì)研究院，江蘇 南京 21018）

汽車車身焊裝是汽車制造的四大工藝之一，而在焊裝線上林立的鋼結(jié)構(gòu)是必不可少的，它用于承載懸掛的輸送線，承載各種焊機(jī)的移動(dòng)軌道，以及各種公用動(dòng)力的管線（水、電、氣等），和焊裝線的工位照明及崗位風(fēng)扇等。為了滿足各種承載和吊掛的需求，合理解決在多種設(shè)備林立的焊裝車間內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)布置與設(shè)計(jì)，現(xiàn)將我們對某實(shí)際工程的具體考慮因素與做法介紹如下，以供參考。

1 荷載因素

1.1 輸送設(shè)備的承載

在焊裝車間鋼結(jié)構(gòu)的承載中最重的是機(jī)械化輸送設(shè)備，較常用的如懸掛葫蘆、自行小車、積放式懸掛輸送機(jī)、滑撬輸送系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)要滿足以上輸送機(jī)的懸吊或承載，而每個(gè)吊點(diǎn)的載荷往往不同，如在空載區(qū)和實(shí)載區(qū)不同，積放區(qū)和通行區(qū)不同，起吊區(qū)和行走區(qū)不同。所以設(shè)計(jì)時(shí)要充分了解輸送機(jī)的有關(guān)參數(shù)，計(jì)算各個(gè)典型吊點(diǎn)的載荷，對承載過重的區(qū)域加大該區(qū)域的承載能力，或與機(jī)械化輸送人員協(xié)調(diào)，提出合理的方案，適當(dāng)?shù)男薷妮斔蛥?shù)。

在水平轉(zhuǎn)彎和上下坡處需依據(jù)輸送機(jī)的運(yùn)行方式作模擬圖，使鋼結(jié)構(gòu)的立柱、吊桿、橫梁均避開工件及吊具的運(yùn)行軌跡，并留有合理空間。

1.2 焊接設(shè)備的承載

焊裝線的焊接設(shè)備主要是懸掛焊機(jī)和小型的懸掛起重設(shè)備，如平衡吊等。焊接設(shè)備一般要有上下、前后、左右移動(dòng)的三維空間，一般懸掛在 KPK(輕型組合式懸掛輸送機(jī))軌道上，再懸掛在鋼結(jié)構(gòu)橫梁上。

設(shè)計(jì)時(shí)要考慮KPK的軌道間距及軌道與立柱的間距，既要滿足焊接需求，也要使各臺焊機(jī)運(yùn)行到最極端狀態(tài)時(shí)不相碰。同時(shí)還要考慮橫梁的高度是否滿足懸掛起重設(shè)備的運(yùn)行高度。

確定了KPK軌道和焊機(jī)的位置后，依據(jù)各條軌道最大的承載，并相加，計(jì)算各鋼構(gòu)吊點(diǎn)的載荷.在一根橫梁上往往有多個(gè)吊點(diǎn)，再疊加輸送設(shè)備的載荷，計(jì)算出一根橫梁上的總的載荷分布情況，若個(gè)別區(qū)域有嚴(yán)重超載，則與工藝布置協(xié)商，適當(dāng)調(diào)整軌道位置，或局部區(qū)域加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)。

因產(chǎn)品及工藝會有調(diào)整，所以懸掛設(shè)備的軌道間距也經(jīng)常會有調(diào)整，為此鋼構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將調(diào)整點(diǎn)定在KPK軌道與鋼構(gòu)橫梁的連接點(diǎn)，該點(diǎn)用卡板上下連接，使KPK軌道可在橫梁的任意位置固定，便于調(diào)整，還可加調(diào)整墊片，微調(diào)軌道的高度。

1.3 公用設(shè)施（水電氣照明）的承載

在焊裝線上有大量的水電氣管，根據(jù)不同的工位有不同的照明要求，這些都落在鋼結(jié)構(gòu)上。設(shè)計(jì)時(shí)，在鋼構(gòu)兩側(cè)（焊裝線操作區(qū)域兩側(cè)）設(shè)置支撐梁用于承載和固定公用設(shè)施。

幾乎每個(gè)焊接的工位都有壓縮空氣需求，都有氣管和接頭，設(shè)計(jì)時(shí)氣管的布置要考慮不妨礙工人行走和操作，也要考慮到氣動(dòng)元件的方便的插接、修理、更換等，所以一般考慮略超過人的高度即可。

布置在側(cè)面的照明要考慮到光照的覆蓋面，依據(jù)工藝對照明的要求，鋼結(jié)構(gòu)提供照明燈的安裝位置點(diǎn)，該點(diǎn)的高度和間距必須滿足以上要求。頂部的照明按照工藝要求布置即可，注意不要與輸送的運(yùn)動(dòng)件相碰。用于照明和電氣的支撐梁考慮到安裝和穿線的方便往往選用折邊的異形彎管。

水管的布置一般注意到其承載要求即可（送水和回水）。

2 鋼結(jié)構(gòu)的用材及設(shè)計(jì)

焊裝車間鋼結(jié)構(gòu)用材量是較大的，合理的選材很重要。好的設(shè)計(jì)需要精心的布置，仔細(xì)的計(jì)算，方能在充分滿足工藝要求的前提下節(jié)約鋼材。

首先要計(jì)算全車間較重的吊點(diǎn)及較重梁的載荷，并與工藝方面合理確定鋼構(gòu)立柱的間距、高度和橫梁的跨度。在此基礎(chǔ)上確定支撐梁、斜撐的位置，并決定選材。

鋼構(gòu)的立柱以前選用對焊的槽鋼和連接板，用材多，且難看。現(xiàn)在一般選用矩形鋼構(gòu)，基礎(chǔ)采用二次澆灌的預(yù)埋板連接，地面平整，便于工人操作與行走。

鋼構(gòu)的橫梁，考慮到調(diào)整KPK軌道的間距、使用卡板連接，所以一般采用工字鋼，由梁的載荷及跨度決定工字鋼的型號。

鋼構(gòu)的支撐梁(輔梁)一般選用小一號的方管或折彎異形管，用于電氣安裝（如前所述）。

考慮到輸送設(shè)備運(yùn)動(dòng)件造成的晃動(dòng)，在適當(dāng)位置加斜撐或剪刀撐。

現(xiàn)代的新建焊裝車間往往在建筑設(shè)計(jì)時(shí)留有屋架的吊點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)吊在屋架吊點(diǎn)下，而不在地面豎立柱，減少地面的干涉(如圖1所示)。

圖1 某焊裝車間的鋼構(gòu)布置示意圖

從圖上可看出，鋼結(jié)構(gòu)需要兼顧多層的載荷，最上層是水電氣主管，中層是輸送設(shè)備-自行小車及護(hù)網(wǎng)，下層的鋼構(gòu)懸掛KPK軌道及焊機(jī)和支撐水電氣支管等。

這樣在設(shè)計(jì)時(shí)必須要搜集多方面的資料：

（2）建筑結(jié)構(gòu)方面的資料：廠房各個(gè)吊點(diǎn)的允許載荷（往往在一片區(qū)域內(nèi)是相同的）；各個(gè)吊點(diǎn)連接板的底部標(biāo)高（往往是不同的）；連接板的尺寸。

（2）公用動(dòng)力方面的資料：全車間公用動(dòng)力管道的布置及走向，是否已占用屋架吊點(diǎn)及占用吊點(diǎn)的載荷。

（3）輸送設(shè)備方面的資料：輸送設(shè)備的布置及走向，是否有自己的獨(dú)立的鋼結(jié)構(gòu)，是否已占用吊點(diǎn)及占用吊點(diǎn)的載荷。

匯總以上資料后標(biāo)注在一張圖上（往往各專業(yè)是獨(dú)立的圖，需自己作匯總圖），在對照自己設(shè)計(jì)的鋼構(gòu)布置圖，看看那些吊點(diǎn)與公用、輸送疊加了，在圖上標(biāo)注全車間的疊加點(diǎn)位置，再分別計(jì)算各個(gè)疊加點(diǎn)上輸送設(shè)備的載荷、公用動(dòng)力的載荷、自己鋼構(gòu)所需的載荷，相加后得出單個(gè)疊加點(diǎn)的總載荷，看看是否小于建筑的允許載荷。

在計(jì)算了全車間的疊加吊點(diǎn)后，往往有一些點(diǎn)是超載的，為此需與各相關(guān)專業(yè)人員協(xié)商，如建筑結(jié)構(gòu)方面協(xié)商能否允許少量超載；或與機(jī)械化輸送及公用動(dòng)力專業(yè)協(xié)商能否調(diào)整線路走向等等，總之必須達(dá)到建筑允許的吊點(diǎn)載荷。

例如設(shè)計(jì)的某汽車廠焊裝車間吊點(diǎn)允許載荷3T，吊點(diǎn)間距6米。需要吊掛的設(shè)備有：

（1）推桿懸鏈積放式輸送機(jī)，在此處有多臺小車積放，計(jì)算軌道、小車、吊具、工件重量得每6米的合計(jì)載荷為1.3T,考慮到是動(dòng)載荷按1.5T計(jì)算

（2）主水管2根（進(jìn)水和回水），6米鋼管和水的重量計(jì)0.9T；電氣母排和壓縮空氣管6米的重量為0.3T.

（3）工藝設(shè)備：懸掛焊機(jī)和KPK小車，及鋼構(gòu)自身重量，合計(jì)約1.1T

以上3項(xiàng)共計(jì)3.8T，超過3T的允許載荷。因在該品屋架上多點(diǎn)超載，建筑設(shè)計(jì)人員不同意超載。為此看輸送的布置圖，該輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑為2.5米，沒有位置供其移位，而工藝要求的小車積放也必須在這個(gè)位置，沒辦法減少小車數(shù)量，這樣輸送無法修改。再看公用動(dòng)力布置圖，離該處 9米是廠房立柱，為此與水專業(yè)人員協(xié)商，主水管改道，順廠房立柱布置，這樣減去主水管的重量后為 2.9T,滿足了載荷要求。

對于不超重的疊加吊點(diǎn)，則與機(jī)械化輸送及公用動(dòng)力人員確定各自的吊點(diǎn)高度，各自分層布置安裝，并確保相互不干涉。

安裝的到墻邊或立柱邊的鋼結(jié)構(gòu)，往往借用廠房立柱作支撐，而不再設(shè)立柱或吊點(diǎn)，但必須注意的是不給廠房立柱增加橫向載荷（建筑不允許），而僅承受向下的載荷。因此與廠房立柱的固定必須采用特殊的處理，如采用包柱方式，或采用特殊的連接板方式等，這視廠房立柱情況和建筑結(jié)構(gòu)人員的要求而定。

3 結(jié)論

在設(shè)計(jì)制造時(shí)要充分滿足工藝的要求，也要滿足輸送設(shè)備、公用動(dòng)力等的承載要求。因鋼結(jié)構(gòu)在焊裝車間用量很大，所以也要考慮盡可能的合理用材、節(jié)約用料。為此在設(shè)計(jì)時(shí)既要熟悉焊裝工藝，還要有輸送設(shè)計(jì)等綜合性的知識，才能較完善的做好設(shè)計(jì)。

焊裝車間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是個(gè)立體的三維設(shè)計(jì)，焊裝車間的吊點(diǎn)從上到下由機(jī)械化輸送、公用動(dòng)力等很多專業(yè)、很多設(shè)備在使用，鋼構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須具有機(jī)械化輸送、公用動(dòng)力等多方面的知識，能知曉他們的走向和所占空間、能計(jì)算他們各個(gè)點(diǎn)的重量，在超載時(shí)與他們充分的溝通與協(xié)商，能提出合理的建議，作出合理的修改，確保不超載和相互不干涉，這是焊裝車間鋼構(gòu)設(shè)計(jì)很重要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。