上海2010年世博会主题馆屋面管结构支撑制作焊接技术

《上海2010年世博会主题馆屋面管结构支撑制作焊接技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、上海2010年世博会主题馆屋面管结构支撑制作焊接技术 作者:张磊关键字:焊接,世博会【摘要】叙述了世博会主题馆管结构V形支撑加工的重点技术，特别对于如何搭设组装胎架，在组装中如何给出有效尺寸进行拼装，焊接变形的有效控制，以及主要尺寸的控制进行了详述。对于以后类似的三维管结构的制作焊接起到了一定的借鉴作用。 　　一、工程概况　　上海2010年世博会主题馆屋面是由18榀主桁架组成的巨大屋面（见图1），主桁架和主题馆柱子通过发散的支撑连接，我们称其为V形支撑，简称V形撑。整个屋面有45组这种支撑，高度为3m，宽度为3m，长度为6m，重量共计130t。V形撑如图2所示，下端有一个支座

2、，支座直接坐在钢柱的顶端，和柱顶板直接焊接。支座上焊接4个或6个不等的钢管，钢管直径在300～400mm，从下到上发散开来，像一个V形，用以支撑整个屋面主桁架的下弦主杆。V形撑的加工涉及到空间三维尺寸的定位以及焊接变形的控制。　　二、加工过程中的重点和难点　　（1）V形撑属于一个三维结构，在现场安装过程中起到承上启下的作用。因此既要保证支座底板和下端的钢柱柱顶连接紧密，又要保证上口和主桁架的下弦主杆连接密实。V形撑钢管上口都是需要切贯口的，所以需要保证6个贯口要同时和相连接的钢管密实结合。因此如何保证支座底板的水平以及贯口的定位尺寸是本工程的一个难点和重点。　　（2）钢管两个

3、端头都有贯口，这两个贯口之间有一个旋转角度，钢管切割完毕之后如果两端贯口相互之间的旋转角度不对，即使钢管的角度装得再精确，V形撑上端开口尺寸再准确，到了现场也安装不上去，因为保证了下端贯口，就保证不了上端的贯口。所以如何做到钢管端头贯口尺寸的上下统一也是工程的一个重点。　　（3）V形撑的焊接要求很高，支座和支座插板的连接焊缝均为全熔透一级焊缝，钢管和插板的焊缝是坡口焊缝。如此大的焊接量对V形撑的变形带来不利的影响，如何消化这些焊接变形是一个难点。　　（4）V形撑焊接完毕之后，肯定存在一定的误差，如何根据实际情况确定关键尺寸，保证V形撑到现场后能够准确的安装也是工程中的一个重点

4、。　　三、V形撑制作焊接的技术要点　　1.切管　　切管是V形撑加工成功与否的一个前提，若采用手工放样切割，则无法保证切割的精度，而且两端贯口的旋转角度也很难准确定位，于是我们决定采用数控切管机进行数控切贯口。如图3所示，根据设计提供的三维模型，用相连接的钢管和钢板切贯口，得出切割数据之后输入到切管机中，进行数控下料。　　2.胎架的制作　　如图4所示，V形撑的尺寸为3m×3m×6m，相对来说体积较大，需要搭设专用胎架进行加工。胎架的作用有两点：　　一是支撑作用。由于钢管的重量较大，一根重500kg，不可能简单的靠临时支撑固定，必须搭设一个专用的胎架用以支撑巨大的重量。　　二是准

5、确定位。胎架和V形撑的接触点都要有精确的尺寸，用以保证V形撑的钢管放置在胎架上面可以很快地确定其尺寸和角度的正确，不必花太大的精力去调整。　　加工胎架时，首先用一块钢板铺在工作平台上面，用水准仪超平，使其上表面在一个水平面上，这块钢板就代替了工程中的柱顶。这样，V形撑的下端支座直接坐在超平的钢板上，只要保证支座和钢板的缝隙在2mm以内，则表明V形撑的支座已经保证了现场连接的精度。平台做好之后，就要根据尺寸要求，加工一定长度的角钢。在模型中找出钢管的几个点，用以确定支撑此点的角钢长度，选的点要简单实用。通常我们选择通过钢管中心、垂直大地的平面和钢管外表皮的交线上的点，因为这些点

6、是胎架角钢支撑钢管的着力点。角钢装好之后，相互之间要用其他材料进行连接、固定，使其成为一个坚固的整体。　　3.焊接　　焊接的重点有两处，一是保证一级焊缝的一次合格；二是尽量减少焊接变形。　　由于构件的尺寸较大，无法整体进入抛丸机打砂除锈，所以要预涂装。因此在焊接之前要仔细将焊缝周围50mm范围内的油漆等杂物打磨干净。焊接之前要根据要求进行焊前预热。　　如图5所示，我们在焊接时，首先焊接支座上的十字加劲，因为钢板和钢板之间的焊缝比较容易焊接，而且产生的焊接变形比较容易矫正。焊接完支座和加劲之后，就要考虑相贯焊缝的焊接问题了，如果焊接变形导致钢管的角度超差过多，则很难修正过来。因

7、此，在焊接焊缝之前，首先将钢管进行临时固定，用角钢将6个钢管的贯口连接起来，组成一个整体；然后对所有的相贯焊缝进行打底焊，打底焊时要注意对称焊接。V形撑本身就是一个对称的实体，所以比较容易进行对称焊。焊接参数见表1。　　4.尺寸检查　　V形撑要和柱顶和主桁架的下弦杆相连，在尺寸检查时，要重点保证V形撑的上端6个贯口对应的中心点要在两条平行的直线上面，而且这两条直线组成的平面要和大地平行。所以在测量尺寸时，我们利用一个比较简单的方法，选用一个直径为50mm的钢管，把钢管放在贯口上面，如果钢管平行大地，且和