上海2010年世博會主題館屋面管結(jié)構(gòu)支撐制作焊接技術(shù)

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1、上海2010年世博會主題館屋面管結(jié)構(gòu)支撐制作焊接技術(shù)?作者:張磊關(guān)鍵字:焊接,世博會【摘要】敘述了世博會主題館管結(jié)構(gòu)V形支撐加工的重點技術(shù)，特別對于如何搭設(shè)組裝胎架，在組裝中如何給出有效尺寸進行拼裝，焊接變形的有效控制，以及主要尺寸的控制進行了詳述。對于以后類似的三維管結(jié)構(gòu)的制作焊接起到了一定的借鑒作用。?　　一、工程概況　　上海2010年世博會主題館屋面是由18榀主桁架組成的巨大屋面（見圖1），主桁架和主題館柱子通過發(fā)散的支撐連接，我們稱其為V形支撐，簡稱V形撐。整個屋面有45組這種支撐，高度為3m，寬度為3m，長度為6m，重量共計130t。V形撐如圖2所示，下端有一個支座

2、，支座直接坐在鋼柱的頂端，和柱頂板直接焊接。支座上焊接4個或6個不等的鋼管，鋼管直徑在300～400mm，從下到上發(fā)散開來，像一個V形，用以支撐整個屋面主桁架的下弦主桿。V形撐的加工涉及到空間三維尺寸的定位以及焊接變形的控制?！　《⒓庸み^程中的重點和難點　?。?）V形撐屬于一個三維結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場安裝過程中起到承上啟下的作用。因此既要保證支座底板和下端的鋼柱柱頂連接緊密，又要保證上口和主桁架的下弦主桿連接密實。V形撐鋼管上口都是需要切貫口的，所以需要保證6個貫口要同時和相連接的鋼管密實結(jié)合。因此如何保證支座底板的水平以及貫口的定位尺寸是本工程的一個難點和重點?！　。?）鋼管兩個

3、端頭都有貫口，這兩個貫口之間有一個旋轉(zhuǎn)角度，鋼管切割完畢之后如果兩端貫口相互之間的旋轉(zhuǎn)角度不對，即使鋼管的角度裝得再精確，V形撐上端開口尺寸再準確，到了現(xiàn)場也安裝不上去，因為保證了下端貫口，就保證不了上端的貫口。所以如何做到鋼管端頭貫口尺寸的上下統(tǒng)一也是工程的一個重點?！　。?）V形撐的焊接要求很高，支座和支座插板的連接焊縫均為全熔透一級焊縫，鋼管和插板的焊縫是坡口焊縫。如此大的焊接量對V形撐的變形帶來不利的影響，如何消化這些焊接變形是一個難點?！　。?）V形撐焊接完畢之后，肯定存在一定的誤差，如何根據(jù)實際情況確定關(guān)鍵尺寸，保證V形撐到現(xiàn)場后能夠準確的安裝也是工程中的一個重點

4、?！　∪?、V形撐制作焊接的技術(shù)要點　　1.切管　　切管是V形撐加工成功與否的一個前提，若采用手工放樣切割，則無法保證切割的精度，而且兩端貫口的旋轉(zhuǎn)角度也很難準確定位，于是我們決定采用數(shù)控切管機進行數(shù)控切貫口。如圖3所示，根據(jù)設(shè)計提供的三維模型，用相連接的鋼管和鋼板切貫口，得出切割數(shù)據(jù)之后輸入到切管機中，進行數(shù)控下料。　　2.胎架的制作　　如圖4所示，V形撐的尺寸為3m×3m×6m，相對來說體積較大，需要搭設(shè)專用胎架進行加工。胎架的作用有兩點：　　一是支撐作用。由于鋼管的重量較大，一根重500kg，不可能簡單的靠臨時支撐固定，必須搭設(shè)一個專用的胎架用以支撐巨大的重量?！　《菧?/p>

5、確定位。胎架和V形撐的接觸點都要有精確的尺寸，用以保證V形撐的鋼管放置在胎架上面可以很快地確定其尺寸和角度的正確，不必花太大的精力去調(diào)整?！　〖庸ぬゼ軙r，首先用一塊鋼板鋪在工作平臺上面，用水準儀超平，使其上表面在一個水平面上，這塊鋼板就代替了工程中的柱頂。這樣，V形撐的下端支座直接坐在超平的鋼板上，只要保證支座和鋼板的縫隙在2mm以內(nèi)，則表明V形撐的支座已經(jīng)保證了現(xiàn)場連接的精度。平臺做好之后，就要根據(jù)尺寸要求，加工一定長度的角鋼。在模型中找出鋼管的幾個點，用以確定支撐此點的角鋼長度，選的點要簡單實用。通常我們選擇通過鋼管中心、垂直大地的平面和鋼管外表皮的交線上的點，因為這些點

6、是胎架角鋼支撐鋼管的著力點。角鋼裝好之后，相互之間要用其他材料進行連接、固定，使其成為一個堅固的整體?！　?.焊接　　焊接的重點有兩處，一是保證一級焊縫的一次合格；二是盡量減少焊接變形?！　∮捎跇?gòu)件的尺寸較大，無法整體進入拋丸機打砂除銹，所以要預(yù)涂裝。因此在焊接之前要仔細將焊縫周圍50mm范圍內(nèi)的油漆等雜物打磨干凈。焊接之前要根據(jù)要求進行焊前預(yù)熱。　　如圖5所示，我們在焊接時，首先焊接支座上的十字加勁，因為鋼板和鋼板之間的焊縫比較容易焊接，而且產(chǎn)生的焊接變形比較容易矯正。焊接完支座和加勁之后，就要考慮相貫焊縫的焊接問題了，如果焊接變形導(dǎo)致鋼管的角度超差過多，則很難修正過來。因

7、此，在焊接焊縫之前，首先將鋼管進行臨時固定，用角鋼將6個鋼管的貫口連接起來，組成一個整體；然后對所有的相貫焊縫進行打底焊，打底焊時要注意對稱焊接。V形撐本身就是一個對稱的實體，所以比較容易進行對稱焊。焊接參數(shù)見表1?！　?.尺寸檢查　　V形撐要和柱頂和主桁架的下弦桿相連，在尺寸檢查時，要重點保證V形撐的上端6個貫口對應(yīng)的中心點要在兩條平行的直線上面，而且這兩條直線組成的平面要和大地平行。所以在測量尺寸時，我們利用一個比較簡單的方法，選用一個直徑為50mm的鋼管，把鋼管放在貫口上面，如果鋼管平行大地，且和