葉漢忠，張 金，陳光玉，馮銀明

（江蘇中南建筑產(chǎn)業(yè)集團(tuán)山東錦城鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司，山東 淄博 255100）

1 工程概況

南通中央創(chuàng)新區(qū)科創(chuàng)中心一期5號樓項(xiàng)目位于江蘇省南通市，分為下部鋼框架和上部鋼網(wǎng)殼兩部分。下部鋼框架主要含2層剛性混凝土板和3個(gè)標(biāo)高的輕鋼屋面，其中剛性混凝土板采用鋼桁架樓承板。上部為自由空間曲面鋼網(wǎng)殼（見圖1），通過設(shè)置交叉矩形管形成曲面，上部鋼網(wǎng)殼支撐于下部鋼框架分叉柱及周邊樓面上。網(wǎng)殼采用新型鼓形節(jié)點(diǎn)，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高剛度，網(wǎng)殼為不規(guī)則雙曲面結(jié)構(gòu)，加工制作及安裝復(fù)雜（見圖2）。將網(wǎng)殼劃分為多個(gè)吊裝單元及加工單元，加工單元加工完成后運(yùn)往項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行吊裝單元的拼裝，然后進(jìn)行吊裝單元整體吊裝，由于工期短，工程量大，加工制作復(fù)雜，零部件較多，工序銜接多，采用加工與安裝同步施工的方案。

圖1 網(wǎng)架整體樣式

圖2 網(wǎng)架局部節(jié)點(diǎn)

2 桿件下料

1）切割設(shè)備選擇 為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圓管各種位置連接件的相貫面切割及剖面加工，選用可進(jìn)行計(jì)算機(jī)五維自動(dòng)控制的數(shù)控五（六）維相貫線切割機(jī)，可滿足本項(xiàng)目各類型截面鋼管下料，而且具有操作方便、加工精度高的特點(diǎn)。

2）切割下料工藝流程 按照切割尺寸設(shè)置編程程序→調(diào)整參數(shù)→點(diǎn)火切割下料。

3）鋼管相貫面切割下料后的檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許偏差如下：主管長度為±3mm，主管彎曲值為±1mm/m，支管長度為±2mm，氣割零件長度和寬度均為±2mm。

3 網(wǎng)殼拼裝

3.1 準(zhǔn)備工作

拼裝前先將方管端部的氧化鐵清理干凈，確保方管及鋼管表面潔凈，不得有銹蝕、氧化皮、油脂和毛刺等。

3.2 拼裝思路與方法

本項(xiàng)目為雙曲異形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，圓管定位控制難度大，拼裝困難，采用先單榀拼裝然后再進(jìn)行三榀整體放樣拼裝的方法。

3.2.1 網(wǎng)殼單榀拼裝

網(wǎng)殼的單榀節(jié)點(diǎn)處采用坐標(biāo)放樣及俯視投影相結(jié)合的原則進(jìn)行定位。自行制作小型龍門架，采用花籃螺栓調(diào)節(jié)確定圓管上下端口中心位置進(jìn)行圓管定位，定位圓管后進(jìn)行方管連接，可解決空間定位困難的問題，并提高工作效率，具體步驟如下。

1）根據(jù)單榀網(wǎng)架圖紙坐標(biāo)點(diǎn)確定x軸及y軸的平面尺寸，確定圓管上下兩點(diǎn)中心的投影（見圖3）。

圖3 單榀網(wǎng)架圖紙

2）根據(jù)圓管上下兩點(diǎn)中心的投影畫出圓管投影面的投影。

3）在圓管上畫出圓管中心線，采用小型龍門架測量圓管中心距離，確定上下高度距離。

4）圓管中心與投影面位置一致后，用圓弧板支撐定位，將圓管固定在平臺上，如圖4所示。

圖4 圓管位置定位

5）連接中間桿件，貫口與圓管相接，上下距離根據(jù)圖紙坐標(biāo)z方向定位。

6）桿件連接完成后，將桿件與圓管進(jìn)行定位焊接固定。

3.2.2 三榀整體拼裝

三榀整體拼裝采用坐標(biāo)放樣及傾斜投影法進(jìn)行定位。將每榀桁架圓管的下端口進(jìn)行平面坐標(biāo)放樣，根據(jù)高度方向制作胎架，上下端口的傾斜尺寸采用相似三角形進(jìn)行計(jì)算，確定傾斜角度，在制作高度方向胎架時(shí)進(jìn)行傾斜定位。將單榀桁架放在胎架上，測量圓管中心點(diǎn)高度及中心位置，確定單榀桁架定位尺寸后進(jìn)行腹桿連接，具體步驟如下。

1）依據(jù)圖紙將圓管下端口中心位置進(jìn)行平面放樣，確定每榀網(wǎng)架兩端下端口及中間圓管下端口位置尺寸，中間圓管下端口位置尺寸用于每榀網(wǎng)架的尺寸校核（見圖5）。

圖5 三榀網(wǎng)架圖紙

2）將每個(gè)下端口根據(jù)圓管直徑用圓規(guī)畫出每個(gè)圓管位置。

3）在單榀網(wǎng)架兩端頭制作胎架，高度位置用三線水平儀及直尺進(jìn)行測量定位，定位時(shí)只能確定中間高度位置；網(wǎng)架傾斜方向根據(jù)鋼管上端口y軸坐標(biāo)方向確定，y軸方向上端口比下端口數(shù)值大，傾斜方向?yàn)樽鴺?biāo)正方向，反之為負(fù)方向。

傾斜量用近似三角形進(jìn)行計(jì)算，已知上端口與下端口相差值（100mm），鋼管固定高度（300mm），鋼管固定半徑（123mm），計(jì)算高差x數(shù)值，該數(shù)值為鋼管傾斜量，如圖6所示。

圖6 圓管傾斜計(jì)算簡圖

用角鋼制作胎架，將角鋼焊接在圓管兩邊，中間用16mm厚鋼板做支撐，在鋼板上找出中心點(diǎn)，鋼板中心點(diǎn)與地樣中心點(diǎn)一致，在支撐鋼板測量出鋼管半徑，根據(jù)計(jì)算傾斜量確定支撐鋼板位置，如圖7所示。

圖7 胎架制作

4）將單榀網(wǎng)架放在胎架上，圓管中心位置要與下端口中心位置一致，測量中間鋼管下端口中心位置是否與圖紙相符，固定第1榀網(wǎng)架，中間位置要做好支撐，防止網(wǎng)架傾倒。

5）第1榀定位完成后進(jìn)行第2榀拼裝，同時(shí)連接中間桿件，用電焊機(jī)進(jìn)行斷焊固定，使兩榀網(wǎng)架形成整體單元。

6）最后進(jìn)行第3榀網(wǎng)架固定，同時(shí)連接中間桿件，注意桿件端口位置、方向等，防止用錯(cuò)。

7）桿件連接完成后，將全部網(wǎng)架桿件進(jìn)行定位焊接，加固完成后調(diào)運(yùn)至焊接區(qū)，如圖8所示。

圖8 桁架拼裝完成

4 鋼網(wǎng)架焊接要點(diǎn)

4.1 焊接前的檢查與清理

1）焊接設(shè)備與材料選擇 焊材強(qiáng)度與母材強(qiáng)度應(yīng)相符，焊機(jī)種類、極性與焊材的焊接要求相匹配。

2）檢查與清理 焊接部位的拼裝和表面清理質(zhì)量若不符合要求，應(yīng)修磨補(bǔ)焊合格后方能施焊；鋼網(wǎng)架焊接前，將桿件焊縫兩側(cè)用角向磨光機(jī)打磨處理，直至露出鋼材原始金屬光澤，打磨深度應(yīng)大于0.5mm，母材兩側(cè)30～50mm內(nèi)，在焊前必須徹底清除影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)，如氧化鐵、鐵銹、涂料、油污及其他雜質(zhì)。

4.2 網(wǎng)殼桿件焊接順序

由于腹桿連接數(shù)量多，焊接順序不合理會造成嚴(yán)重的網(wǎng)架變形，導(dǎo)致無法校正，焊接順序是保證質(zhì)量的主要保障。焊接時(shí)應(yīng)對網(wǎng)殼懸空處加設(shè)臨時(shí)支撐，防止焊接受熱下塌變形。

桿件焊接時(shí)應(yīng)對所有桿件進(jìn)行間斷焊，間斷焊接完成后從中間向四周同時(shí)焊接，依次類推，保證焊接質(zhì)量及整體尺寸精度（見圖 9）。

圖9 鋼網(wǎng)架焊接順序

4.3 焊接檢測

桿件焊接檢驗(yàn)包含檢查和驗(yàn)收2項(xiàng)內(nèi)容，貫穿于整個(gè)焊接過程中，該項(xiàng)目桿件焊接檢查階段及內(nèi)容如表1所示。

表1 桿件焊接檢查階段與內(nèi)容

5 結(jié)語

以該項(xiàng)目新型鼓形單層網(wǎng)殼為研究對象，針對網(wǎng)殼的下料切割、拼裝、焊接等工序制定了一套完整的加工工藝及方案，網(wǎng)殼分片在工廠拼裝完成后運(yùn)往現(xiàn)場，從而減少現(xiàn)場工作量，由于屋面上部為幕墻及玻璃裝飾，工廠加工構(gòu)件成型效果好，制作精度高，現(xiàn)場安裝順利，并可滿足規(guī)范要求。