异型截面柱与腰桁架的制作工艺

李凌飞

摘 要：近些年来，我国的大型建筑数量日益增多，而许多国际的贸易中心在施工中会采取异形不规则的截面结构，这种设计的工艺比较复杂，对建筑构件的整体精确度要求较高，因此，需要投入大量的技术和方法。本文从这些大型的建筑施工入手，重点对异形不规则截面的施工进行了分析，提出了各组件施工精度的基本控制标准和要求，并结合当前各个组件之间的组合方式，分析了其施工的整体过程，供建筑施工人员参考。

关键词：异型截面柱；腰桁架；装配；焊接

众所周知，建筑行业的高品质建筑大多采用的是不规则的异形结构形式，这种结构形式最大的优势是整体的感观效果好，能够给人以全新的工作和学习感受，然而这种建筑在建筑施工的过程中，需要采用高科技的技术进行异形和不规则的处理，在保证其功能和质量的同时，做到体现城市化发展水平的作用。

1 工程概况

某大厦整体的质量较大，层数较高，地下部分主要的结构形式采用的剪刀墙的结构，而外部的筒柱和梁的部分主要采用的是无平面梁的结构，从而打造其国际化的建筑风格。虽然整体的构件可以达到要求，但这种不规则的截面形式在施工中对于钢筋和钢板的要求精确程度比普通的构件结构要高许多。

2 工程难点分析和对策措施

2.1 加工精度控制

在大型截面柱的处理过程中，要考虑到其形式较为复杂的因素，焊接的方式和装配的规格要按照要求进行，特别是在制造过程中的中间环节，保证精确程度，做好偏差的处理工作，才能使其整体的精确程度合理的控制，然而我国的一些异形截面柱的整体精度水平还存在着巨大的差别，基本达不到单体的标准。

2.2 焊接变形控制

在异形截面柱和桁架的处理方面，钢板的厚度有一定的要求，其中异形截面柱的厚度要达到90毫米以上，钢板的厚度在75毫米左右。在焊接的过程中，金属填充物的充量较大，约束力要强，构件的预应力比较集中，这是为了防止构架变形和扭曲进行设置的，整体的控制难度比较大，因此需要投入大量的精力和人力。

需要注意的是，在预留收缩的装配过程中，要按照装配的顺序进行，进行专门的胎架按照，确保焊接的尺寸和宽度，同时焊接的方法很重要，要选择合理的焊接工艺和参数，尽可能的减少焊接过程中的热量流失。

2.3 装配工艺

总的来说，异形截面柱装配的工艺要经过多次的修改方可进行，特别是在装配的秩序方面，需要按照一定的规则进行，保证其构件的整体质量。这就要求施工人员在施工之前，要仔细的查看和分析图纸，对图纸节点部分进行连接，对其组成和板件进行编号和分解，确保其安装的顺序可以符合施工工艺的要求和过程的控制，确保单元构件的质量。

2.4 负温度厚板焊接工艺

在焊接时，需要采用的方式是负温度的焊接，这种焊接方法是根据构件截面形式的不同进行的，因此焊接的程度和难度较大，对金属填充物的充量也较大，构件的约束能力方面需要一定的控制，预应力的程度比较集中。

在这种情况下，做好焊接缝的处理工作，保证不会出现焊接的细纹，是做好此项焊接工艺的重点和关键。在焊接工人的选择过程中，要根据工程的特点进行焊接技术方面的考试，考试合格才可以进入到施工范围内。在下料之前，需要对钢板进行采样处理，保证化学成分的合格性，对于厚度超过40毫米的钢板要进行声音方面的检测，看是否符合噪音标准，是否有缺陷。焊接前需要对钢板进行预热，保证施工投入之间的复式作用，对应该装配的顺序和方法进行参数的比较，选择合理的方式，进行处理。

3 主要关键技术

3.1 核心筒异型截面钢柱的制作

3.1.1 异型截面钢柱的截面特点。钢柱均为异型截面柱，其截面多由箱形、H形、T形组成，在制作时主要考虑对异型截面柱进行分步组装，将异型截面柱拆解成以箱形、H形及T形为主的单元构件，先进行各单元体的制作，然后再进行整体组装。

3.1.2 异型截面钢柱的制作难点与应对策略截面的不对称性产生的焊接变形以及多次装配和焊接产生的累积变形值较大，使其加工的整体精度很难控制。

3.1.3 异型截面钢柱的类型及分解。从异型截面柱的分解情况可以看出，异型截面柱经分解为各小的单元体后，主要为H形、箱形、T形三种形式。因此，对于标准的H形构件可采用H型钢流水线制作或人工胎架进行拼装焊接；箱形构件可采用纵向流水线进行组装焊接；T形构件相对于H形与箱形构件来说，由于T形构件为偏心构件，组装焊接变形控制比较困难，因此对于T型钢可先拼装成H型钢，主体焊缝焊接完毕后再拆解成T型钢，非标准的H形构件可通过合理的选择坡口形式，以减少焊接变形。

3.2 腰桁架的制作

3.2.1 腰桁架矫正

针对腰桁架这类复杂构件，矫正必须分阶段进行，各组件组装前必须先进行矫正，组装并焊接完成后，再进行最终的矫正。由于腰桁架包含箱形、工字形等截面形式，在进行矫正时，可有针对性地选择矫正方法。

（1）箱形矫正：箱形结构矫正非常困难，通常采用火焰矫正。（2）工字形的角变形：在H型钢生产线上采用翼缘板矫正机或火焰矫正。（3）侧弯：采用三角形火焰矫正。当采用热轧、正火钢板时，加热矫正的温度宜为650～800℃；控轧钢板，加热温度应在820℃以下，用红外线测温仪进行检测，在空气中自然缓冷。

3.2.2 焊接变形控制措施

（1）下料时，充分考虑焊接的收缩留出收缩余量，严格控制下料的精度。（2）组立前，构件的翼缘、腹板必须进行矫平，确保其平整度。（3）控制装配精度。装配前，矫正每一零部件和构件的变形，必须符合装配公差的内控要求。（4）组装时，使用必要的装配和焊接胎架，并调平装配用平台。通过工装夹具、工艺隔板及撑杆对组装件进行加强并必要时预置反变形。（5）构件装配时，对同一组翼缘、腹板注意零件的旁弯方向，使零件弯的方向一致，避免组装引起的扭曲。

3.2.3 腰桁架的工厂预拼装

（1）为保证钢柱、钢梁之间的高强度螺栓孔的准确性，所有连接板采用数控钻床进行钻孔。（2）钢柱、钢梁之间的连接孔需预拼装时与连接板套钻。

4 选拔技术过硬的焊工

对于复杂构件的制作，工程开工前，针对构件的特点组织焊工进行实操型的附加考试，从中可以选拔技术过硬的焊工，这是焊接质量得以保证的基本条件。

正确拆分节点，确定合理的装配顺序对于复杂的异型截面，必须考虑将其分解成若干单元体，分解时以尽量按H形、箱形等标准件拆分为原则，拆分后综合考虑装配、焊接的可操作性等因素，安排装配顺序。

结束语

总而言之，在大型建筑整体施工时，需要对其截面柱和桁架工序进行检测，确保施工的整体质量，同时落实责任制和监督管理条例，做好施工工艺的后期维护和管理工作，确保其验收合格。■

参考文献

[1]王春旭，张明，严小霞，周瑜，刘欢.高层建筑腰桁架制作技术[J].江苏建筑，2012（S1）.

[2]冯亮亮，杨振林，武洋.高层钢结构转换层桁架施工技术[J].工程质量，2009（1）.