|
摘 要：南宁国际会展中心结构形式为箱型空间相贯节点三角桁架，节点处相贯线下料复杂、隐蔽焊缝较多，组装顺序及焊接质量尤为重要，通过利用TAKELA配合CAD解决了制作中拼装顺序的难题，同时焊接质量也得到有效保证，大大缩短了该项目的制作工期。 关键词：三角桁架； 空间节点； 箱型； 相贯节点 1 工程概况南宁国际会展中心改扩建及周边市政交通完善工程总建筑面积37.3万m2。项目建成后，展览面积和配套设施更趋于完善，功能更加齐全，将形成会展、办公、住宿、餐饮一体化的综合性建筑群。  图1 屋盖钢结构示意 其中屋盖钢结构为多跨连续平面矩形管桁架结构，屋盖钢结构如图1所示。本工程建筑面积约33 491 m2，长234 m，宽157 m，标高范围为+100.200～+108.000 m，总用钢量约12 000 t。屋盖主结构由主、次桁架组成，东西两侧共有27榀倒三角矩形管桁架，倒三角桁架截面宽度为6 m，高度为2.8 m，长度为30 m，质量约76 t，整体起拱要求达到50 mm，是由2件□400×400×30×30箱型梁，3件□500×200×25×30箱型梁以及若干箱型弦杆组成的一个倒三角形式的桁架结构，其最复杂节点为方管空间9条射线相交构成，相贯线复杂，焊接应力集中。 2 制作技术重点、难点及解决措施2.1 桁架下弦节点制作 空间射线相交节点在以往工程中多以圆管为主，而本工程桁架下弦节点为空间多方管射线相交，最复杂节点达到9根方管空间射线相交，节点处的相贯线下料采用TAKELA软件直接出零件图的形式下料，在板厚处理方面还不够完善，组装时存在较大偏差，易造成重要受力节点的焊接强度达不到设计要求，因此每根方管的相贯线下料需要准确切割，减少节点的组装间隙，才能保证节点的焊接强度，避免焊接裂纹产生，同时方管相贯产生的隐蔽焊缝较多，必须制定合理的组装、焊接顺序，才能保证每条焊缝的顺利施焊,如图2所示。 应对措施：利用BIM技术进行相贯节点的方管下料及模拟预拼，方管下料时首先通过TAKELA模型在三维模式下将方管四面相贯点的切割尺寸进行测量。根据测量数据绘制每根方管的四面相贯点的下料零件图；然后模拟拼装，根据新的零件尺寸对每一个节点的方管，利用BIM技术进行模拟拼装，检查组装间隙，如图3所示；最后根据新的零件尺寸对每一个节点的方管，利用BIM技术进行模拟拼装，检查组装间隙，并对相关下料数据再次优化后方可下料。 由于节点方管相贯处隐蔽焊缝较多，通过模拟预装确定组装顺序后，制定合理的焊接顺序，其中编号2、3为标准搭接杆优先焊接，再焊接两侧斜腹杆编号4～7，如图4所示。  a—圆管相贯;b—方管相贯。  图3 模拟拼装  图4 组装、焊接顺序 2.2 倒三角桁架的制作与分段 倒三角桁架(图5)截面宽度为6 m，高度为2.8 m，长度为30 m，在制作时必须结合实际的起重高度采取合理的组装方法，在安全的前提下减少翻面，减少立焊、仰焊，保证焊接质量，同时构件属超宽超长构件，要充分考虑运输及现场拼装精度制定合理的分段方式。  图5 三角桁架结构示意 应对措施：由于单榀桁架截面宽度为6 m，高度为2.8 m，长度为30 m，重约760 kN，属于三超构件，传统的分段方式采用上下弦单片制作，但上弦宽度达到6 m，还是属于超宽构件，且项目现场地处南宁市区，运输受限，为保证顺利运输及现场二次拼装精度，采用倒三角桁架制造厂内整体拼装，纵向分段的方式进行制作(图6)，就大大提高了运输质量和现场拼装精度。 倒三角桁架现场采用分段组装整体焊接的形式进行二次拼装，如图7所示。  图6 三角桁架分段形式  图7 现场拼装示意  图8 方管相贯线下料 3 制作工艺流程3.1 倒三角桁架制作方法 由于桁架上宽下窄呈倒三角形式，且两侧斜腹杆为两端相贯嵌入式，根据其结构特点，制作时采用倒装法。 1)首先根据新绘制的零件图进行相贯方管的下料，如图8所示。同时将倒三角桁架上下弦单片分开制作，根据图纸要求预留起拱量，如图9所示。 2)其次组装上弦中间的立杆(图10)，并优先焊接完立杆与上弦的焊缝，平焊的焊接方式保证了节点的焊接质量。  图9 上下弦单片制作  图10 中间立杆拼装 3)将下弦倒扣拼装，组装两侧标准搭接杆(图11)，同时根据节点的焊接顺序优先焊接隐蔽焊缝。  图11 组装两侧搭接杆 4)两侧标准搭接杆拼装完之后，由于两侧最后的斜腹杆与标准搭接杆相贯且嵌入桁架内侧，所以必须先将搭接杆的隐蔽焊缝优先焊接完之后，再组装桁架两侧斜腹杆如图12所示。 图12 斜腹杆示意 图13 三角桁架焊接 图14 三角桁架分段 5)三角桁架拼装完之后，按照焊接顺序焊接完隐蔽部位，同时为保证焊接质量，通过桁架翻面的方式减少仰焊、立焊等工位数量，使桁架受力节点的焊缝多采用检测合格率高的平焊方式进行焊接，如图13所示。 6)焊接完成后，检查复核各项几何尺寸，合格后根据分段形式进行厂内分段，如图14所示，并在分段处加设防变形支撑，保证现场二次拼装精度，如图15所示。 4 制作效果分析三角形桁架也是我公司首次承接三角形空间桁架，在复杂的空间射线相交节点的研究上，通过此次研发，利用TAKELA配合CAD解决了方管相贯处的下料精度，同时BIM技术很好地解决了制作中拼装顺序的难题，为后道组装、焊接工序提供了有力保证，施工质量达到设计要求， 通过对箱型空间相贯节点三角桁架制作工艺的研究，在南宁国际会展改扩建工程应用中同比一期项目缩短工期25天。现场安装效果如图16所示。 图15 现场二次拼装 图16 现场安装效果 5 结束语本项目施工同比一期工期缩短幅度明显，且保证了产品质量，提高了生产效率，节约了制作成本。 该制作工艺也可供以后类似工程借鉴。 参考文献 [1] 中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范：GB 50205—2001[S].北京：中国计划出版社，2001. [2] 中华人民共和国建设部.建筑钢结构焊接技术规程：JGJ 81—2002[S].北京：中国建筑工业出版社，2011. [3] 中国国家标准化管理委员会.焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定：GB 11345—2013[S].北京：中国标准出版社，2013. [4] 贺元发，王春旭，严小霞，等. 倒三角管桁架制作拼装技术[J]. 江苏钢结构, 2011(5):150-153. [5] 陈以一，陈杨骥. 钢结构相贯节点的研究与现状[J].建筑结构,200,32(7),52-54. [6] 冯兴财,郭艳玲,历俊丰. 基于方管数控切割的数学建模[J].机床与液压,2006(12):46-49. MANUFACTURING TECHNOLOGY OF TRIANGULAR TRUSS WITH BOX MULTI-PLANAR JOINTS IN NANNING INTERNATIONAL EXHIBITION CENTER LIANG Ying NAN Zugang CHENG Zhi LI Haitao (Fangchenggang Zhongyi Heavy Induetry Co.Ltd， Fangchenggang 538001, China) ABSTRACT：The structure of Nanning International Exhibition Center is triangular truss with box multi-planar joints, the laying-off joint intersecting line is complex, and there are many hidden welds. Therefore, assembly sequence and welding quality are particularly important. The problem of assembly sequence was solved by using TAKELA software with CAD software, which could effectively guarantee the welding quality and shorten the construction period. KEY WORDS：triangular truss; space joint; box type; tubular joints 第一作者：梁盈，男，1988年出生，助理工程师。 |
|
|
