冠達(dá)爾鋼結(jié)構(gòu)（江蘇）有限公司 南通 226100

1 項(xiàng)目概況

大連國貿(mào)中心大廈位于大連市中山區(qū)友好廣場西北側(cè)，項(xiàng)目占地面積約1.1 萬m2，總建筑面積約32 萬m2，總高度370 m，地上86 層、地下7 層。本項(xiàng)目為改擴(kuò)建工程，前期經(jīng)歷了3 次設(shè)計(jì)與2 次施工，因項(xiàng)目的特殊外形及前期已施工部分的影響，大廈的外框柱采用目前國內(nèi)尚屬少見的五邊形結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)主要位于八邊形大廈的各個(gè)角上，結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 五邊形鋼結(jié)構(gòu)示意

巨型五邊形鋼柱是本項(xiàng)目的一大特點(diǎn)，其外形尺寸為3.4 m×3.7 m，高度約3.5 m。構(gòu)件的本體由厚60 mm的鋼板焊接組成，主要材質(zhì)為Q345B-Z25，單根構(gòu)件質(zhì)量約30 t，五邊形柱構(gòu)件內(nèi)部由橫向筋板及豎向筋板組成，筋板厚度30 mm。

因五邊形巨柱外形特殊、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何保證構(gòu)件各連接部位的尺寸是五邊形結(jié)構(gòu)加工的主要難點(diǎn)。本文通過對(duì)2 種典型加工方案的介紹，以及各自優(yōu)劣勢的比較，與讀者共同探索五邊形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工工藝。

2 地樣法制作[1,2]

2.1 部件加工

根據(jù)五邊形柱的結(jié)構(gòu)形式，可將五邊形柱分為：T形部件、人字形部件、腹板部件（圖2）。

圖2 3 種部件示意

2.2 地樣法合攏

將加工完成的部件根據(jù)地樣線進(jìn)行整體組裝，整體組裝時(shí)通過吊線錘并輔以經(jīng)緯儀測量的方式控制部件的垂直度，組裝步驟如圖3所示。

2.3 地樣法檢驗(yàn)

構(gòu)件整體組合后，移出地樣完成所有焊縫，后矯正、探傷，最后返回地樣進(jìn)行復(fù)測。檢驗(yàn)以原始地樣線為基礎(chǔ)，在其外側(cè)100 mm處作檢驗(yàn)線，方便測量構(gòu)件尺寸的偏差；構(gòu)件上端口的尺寸采用吊線錘的方式進(jìn)行檢驗(yàn)。

3 胎架法制作[3]

胎架法將五邊形構(gòu)件看成2 個(gè)箱型構(gòu)件的組合構(gòu)件，并將五邊形柱內(nèi)的橫向隔板組成整體作為箱型的定位隔板。

圖3 組裝步驟

隔板部件及人字形翼板部件制作，部件形式見圖4。

圖4 部件示意

根據(jù)五邊形柱的截面尺寸及構(gòu)件質(zhì)量設(shè)計(jì)并制作五邊形柱組裝的胎架。

構(gòu)件在胎架上進(jìn)行組裝，組裝完成后吊離胎架進(jìn)行焊接，具體裝配步驟如圖5所示。

圖5 組裝步驟

構(gòu)件加工完成后通過測量其高度、寬度、對(duì)角線尺寸判斷構(gòu)件是否符合最終的檢驗(yàn)要求。

4 加工方案的比對(duì)

我們通過選擇2 個(gè)制作水平相當(dāng)?shù)陌嘟M分別按上述2 種方案進(jìn)行制作，對(duì)其制作過程中的優(yōu)點(diǎn)、難點(diǎn)、所用的人工、加工周期及最終的質(zhì)量進(jìn)行了過程記錄。

4.1 地樣法加工

4.1.1 地樣法加工的優(yōu)勢

（a）采用部件先行加工的方法，可以縮短五邊形柱的制作周期；

（b）構(gòu)件的制作及檢驗(yàn)都在統(tǒng)一的地樣進(jìn)行，不但能夠直觀地判斷五邊形柱的端口尺寸是否符合檢驗(yàn)要求，且能有效保證控制所有柱的端口尺寸偏差，從而確保柱在現(xiàn)場安裝時(shí)的對(duì)接錯(cuò)邊量；

（c）采用先部件、后整體組裝的方式，在部件制作時(shí)零件所受的約束較少，部件焊接后易于矯正；制作完成的部件有足夠的強(qiáng)度，在本體焊接時(shí)，構(gòu)件翼、腹板的變形小，減少了構(gòu)件焊后矯正的工作量；

（d）構(gòu)件制作不需要搭設(shè)胎架，節(jié)約了成本。

4.1.2 地樣法加工的劣勢

（a）對(duì)部件的制作精度要求較高，提高了過程控制的難度；

（b）構(gòu)件整體組裝時(shí)，部件的水平度及垂直度較難控制，且會(huì)直接影響構(gòu)件上端口的組裝尺寸。

4.2 胎架法加工

4.2.1 胎架法加工的優(yōu)勢

（a）構(gòu)件組裝時(shí)穩(wěn)定性較好；

（b）構(gòu)件采用散裝，裝配時(shí)的尺寸調(diào)整較容易。

4.2.2 胎架法加工的劣勢

（a）對(duì)構(gòu)件組裝的胎架精度要求較高，且搭設(shè)胎架需要較高的材料及人工成本；

（b）構(gòu)件端口尺寸只能通過測量控制，人為的測量誤差會(huì)較大；

（c）構(gòu)件采用整體組裝后焊接，構(gòu)件焊接量大、焊接應(yīng)力大，會(huì)產(chǎn)生較大的焊接變形及后續(xù)較大的矯正工作量，不利于構(gòu)件尺寸的控制。

4.3 人工成本及加工工期對(duì)比

通過制作人工及制作周期的對(duì)比：地樣法人工合計(jì)為55 工，胎架法人工合計(jì)為70 工；構(gòu)件周期前者為15 d，后者為21 d。由此，可以看出地樣法優(yōu)于胎架法。

4.4 構(gòu)件最終檢驗(yàn)尺寸對(duì)比

檢驗(yàn)尺寸對(duì)比如表2所示。

從檢驗(yàn)尺寸可以看出地樣法制作的構(gòu)件其最終尺寸偏差較統(tǒng)一，且偏差大部分小于胎架法制作的構(gòu)件。

表2 構(gòu)件尺寸對(duì)比

5 結(jié)語

通過上述比較，不難發(fā)現(xiàn)地樣法制作方案明顯優(yōu)于胎架法制作，地樣法制作的一些難點(diǎn)也可以通過采用一些現(xiàn)代化的測量儀器來解決。

在此類構(gòu)件批量制作時(shí)，更可以通過對(duì)部件制作的統(tǒng)籌安排，進(jìn)一步縮短構(gòu)件的制作周期。該方法在實(shí)際施工中可展示出良好的表現(xiàn)，有益于工程的順利推進(jìn)，可為類似工程提供參考。