廣州市軌道交通高架車站鋼結構制作工藝探討
摘要：鋼結構是一種新型環(huán)保的建筑結構體系，因此在高層建筑、大跨度空間結構、大型工廠、大型公用建筑中均能發(fā)揮鋼結構的結構自身優(yōu)點。同時，鋼結構體系可以將各種建筑特殊效果很好的表現(xiàn)出來。在地鐵高架車站大量的采用了鋼結構這種結構體系。
關鍵詞：地鐵,鋼結構,制作
一 高架站鋼結構加工制作內(nèi)容
地鐵站高架站鋼結構主要包括站臺屋架和天橋鋼結構的加工制作，其形式主要有：鋼管桁架、鋼管桁架柱、箱型柱梁、變截面和弧形H型鋼及其鋼結構附件等的制作。
二 高架站鋼結構的加工制作重點、難點
高架站各車站常見鋼構件加工制作的重點和難點主要有以下幾點：
1、高架站中桁架變截面錐管的制作，弧型鋼管桁架的彎圓，均對鋼構件的制作精度有較高要求。
2、弧形焊接H型鋼的工廠加工的制作工藝以及高架站桁架的拼裝精度要求高，是制作的重點。
3、連接節(jié)點和安裝節(jié)點形式復雜多樣，主要是梁與柱、梁與梁、梁與支撐、桁架與混凝土、柱與混凝土等復雜節(jié)點，其也是加工制作的重點和難點。
三 高架站鋼結構制作前的準備及鋼板預處理
工廠加工制作前的準備主要有材料準備、人員組織和技術工藝準備三方面的內(nèi)容。下面對以上的內(nèi)容作詳細的闡述。
1、工藝和制作分段
工藝分段的目的是在運輸條件許可的條件下，利用工廠的設備和施工條件優(yōu)勢，各構件盡可能在進行工廠加工、拼接，特別對于復雜的節(jié)點，能有效減少工地拼裝工作量。運輸分段一般控制在16m以下，剛架失高控制3.5m以下。桁架根據(jù)吊裝能力和運輸條件進行分段。
2.制作分類
根據(jù)前述的大致分類，還需根據(jù)施工的進度計劃，合理安排好各高架車站鋼結構的制作分類。
3.節(jié)點制作方案
對于高架站各種類型的節(jié)點，原則是盡可能地在工廠完成。采取的方案是對于在現(xiàn)場直接拼接時會出現(xiàn)仰焊、雙面橫焊的H鋼支干接頭，在工廠加裝牛腿，即把復雜的焊接工況轉化為牛腿加現(xiàn)場拼接H鋼較為簡單的焊接工況;
4.不等厚鋼板間的過度設計
不同厚度的鋼板對接時，應作平緩過渡并符合下列規(guī)定：
(1) 不同厚度的鋼板對接接頭受拉時，其允許厚度差值不超過國家有關的規(guī)定時，焊縫坡口的基本形式與尺寸按較厚板的尺寸數(shù)據(jù)來選取。當超過國家有關的規(guī)定時應將較厚板的一面在焊接前加工成斜坡，其坡度一般取1:4。
(2) H型鋼高度H相同翼緣厚度不同，當厚度差大于3mm時，根據(jù)工程設計的要求進行過渡處理。
5.鋼板預處理
高架站各站工程造型較新穎，制作過程要求較高。
(1).由于整個鋼結構部分暴露在外，外觀質量要求很高。而目前國內(nèi)的鋼板生產(chǎn)標準中的鋼板平整度要求低于現(xiàn)有國家的鋼結構制作規(guī)范的要求。
(2).鋼材的初步矯正，只對影響號料質量的鋼材進行矯正，其余在各工序加工完畢后再矯正或成型。
(3).鋼材的機械矯正，一般應在常溫下用機械設備進行，矯正后的鋼材，在表面上不應有凹陷，凹痕及其它損傷。在工廠加工制作過程中，主要利用矯平機來對鋼板的校平。
(4).鋼板矯正后將鋼板表面的鐵銹、油污、氧化皮等清理干凈，為后序加工做準備。預處理流水線主要設備是鋼板矯正機和鋼板拋丸除銹機。
6. 焊接材的選擇
(1).焊接方法的確定
根據(jù)工程的結構類型、結構特點以及材質可選定以下幾種焊接方法：半自動CO2氣體保護焊、埋弧自動焊、栓釘焊、絲極電渣焊。
(2). 焊條、氣體保護焊焊絲的選擇：
1).焊條應符合國家標準《碳鋼焊條》(GB/T5117)、《低合金鋼焊條》(GB/T5118);
2).焊絲應符合國家標準《熔化焊用鋼絲》(GB/T14957)、《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》(GB/T8110)及《碳鋼藥芯焊絲》(GB/T10045)、《低合金鋼藥芯焊絲》(GB/T17493)的規(guī)定;
(3). 焊接材料的保管與使用
焊接材料的保管與使用直接影響到焊縫的質量，是焊接工程中必不可少的。焊接材料使用控制與保管在整個工程質量控制上顯得特別重要。
四 H型鋼構件制作
1 H型鋼加工制作分析
H型鋼梁又分為焊接H型鋼和熱軋H型鋼。從制作步驟上其可以分為二步：焊接H型鋼的制作和H型鋼(包括焊接H型鋼、熱軋H型鋼)加工(鎖口，鉆孔、加牛腿、等)。
2 弧形H型鋼的加工
弧形H型鋼主鋼架的制作基本同普通H型鋼的制作，主要區(qū)別在于弧形主剛架翼緣板的彎圓。
(1)、下料
采用直條火焰切割機或數(shù)控火焰切割機對翼緣，腹板、牛腿及加勁板的下料，其中腹板按變截面直接下料，
(2)、彎圓
上下翼板根基曲率半徑采用卷板機進行彎圓。
(3)、裝配組立和焊接
利用制作胎架進行焊接弧形H型鋼的裝配組立，方法同普通H型鋼一致。
五 鋼桁架制作
根據(jù)吊裝方案、上下弦鋼管規(guī)格以及桁架的受力情況、運輸?shù)染C合考慮，在工廠制作中，將弦桿分成數(shù)段，且對接位置上下弦錯開700~1000mm，不在同一平面上。鋼桁架制作步驟可分為管件下料、彎圓、拼裝、焊接、噴砂、涂裝等主要工序。
1 鋼桁架管件的下料
1.鋼管下料前工藝準備
(1) .管件工藝分段面的確定
加工時管件的分界面在兩相鄰節(jié)點的1/3處附近，且各弦桿應錯位(如圖)，安裝時對接的間隙是兩側各占一半。
(2) .確定焊接收縮量的工藝試驗
用同類管子及節(jié)點形式，進行三個節(jié)點以上的桁架段的工藝試驗：焊接測量其收縮量。安裝時對接接頭的收縮量的測定，此舉主要是由于現(xiàn)場安裝時的對接，在兩側耳板夾固情況下(耳板及連接板拋丸處理成摩擦面)，進行焊接，焊完冷卻后，卸下螺栓后測量。根據(jù)經(jīng)驗值：弦桿每段放焊接收縮余量3~5mm，對腹桿等桿件放焊接收縮余量1mm。
2.管件的下料檢驗和管理
(1).管件的檢驗標準應滿足國家相關規(guī)定的要求。
(2) .切割相貫線管口的檢驗
先由技術科通過計算機把相貫線的展開圖在透明的塑料薄膜上按1：1繪制成檢驗用的樣板，樣板上標明管件的編號。檢驗時將樣板根據(jù)“上、下、左、右”線標志緊貼在相貫線管口，來檢驗吻合程度，并以此確定相貫口下料的最佳參數(shù)。
2 弦桿的彎圓
考慮到圓弧半徑的大小，針對設備的不同特點采用不同的彎管工藝，曲率大、半徑小的采用中頻彎管機彎管，曲率小、半徑大的采用胎架夾具頂彎法加工。彎曲后，鋼管直徑變化不大于2mm(直徑小于300mm時，為1mm及設計外徑的0.5%中的較小值)，壁厚變化不大于1mm及設計壁厚10%的較小值，矢高偏差不大于5mm，鋼管表面不能出現(xiàn)折痕和凹凸不平的現(xiàn)象。
1. 桿件彎圓的精確控制技術措施：
◆ 彎圓檢驗：對批量的桿件采用首件和中間抽幾件用地樣檢查，其余用拉線檢查;對量少的桿件全部采用地面放樣檢查。這樣，既可保證工期，又能保證質量。
◆ 彎圓的矯正：對超標的桿件采用火工進行矯正�；鸸こC正時應注意不能損傷母材，加熱的溫度應控制在900℃以下，低合金鋼嚴禁用水激冷，矯正必須避開藍脆區(qū)(200℃~400℃)。
六 變截面錐管制作
由于三角形桁架下弦管件直徑沿徑向逐漸變化。這樣管件直徑變化處需要用錐管進行過渡。
錐管一般采用拉拔—旋壓聯(lián)合成形或者三輥卷板機加工成形等方法來加工。
實際加工時，將錐管放在加工面上和工裝上進行精確放樣。再由人員對板材和管材進行劃線和號料，并在樣板和樣桿上標注的符號和文字含意。將板件切割成預定的形狀，然后用三輥卷板機加工成錐管形狀，最后焊接成形。
七 鋼結構的展望：
從發(fā)達國家鋼結構建筑的發(fā)展的軌跡，結合我國的實際，不難看出我國鋼結構可以有著蓬勃發(fā)展未來。目前，在國內(nèi)市政、交通建設中采用鋼結構的項目數(shù)量不斷增加，特別是鐵路、機場、地鐵和輕軌工程。相信，隨著國內(nèi)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對外立面建筑效果要求的不斷提高，鋼結構將會得到迅猛的發(fā)展和壯大。
