1、轨道交通梅花型钢结构轻轨站加工工艺摘要：梅花型钢结构轻轨站采用了新颖美观的建筑造型，同时也增加了施工的难度，本文根据实际的制作安装经验，对梅花型钢结构的加工工艺进行了分析和探讨，以供同行参考。 关键词：轨道交通；钢结构；轻轨；加工工艺 中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号： 我公司承揽的上海轨道交通 11 号线嘉定西站钢结构工程，建筑设计外观新颖，站台围护钢结构断面呈梅花型，是上海轨道交通 11 号线唯一的梅花型站台。新颖美观的建筑造型同时也增加了施工的难度，本文根据实际的制作安装经验，对梅花型钢结构的加工工艺进行了分析和探讨，详细如下： 一、工程概况： 上海市轨道交通 11
2、号线是上海市最长的一条轨道交通线，11 号线将与嘉定新城的建设同步进行，吸引中心城 80 万至 100 万过密人口向嘉定新城迁移，对疏散中心城人口起重要作用。嘉定西站属于 11 号线北段一期工程的一部分，站台钢结构屋面总长 155 米，宽度 20 米，钢结构支座标高 8.35 米，屋面顶部标高 20 米，站台断面如图所示： 从图中可以看出主钢架为梅花型，外形新颖美观，本工程的加工难度也就在梅花型主钢架的加工与制作安装精度的控制上。本工程主钢架的材质为 Q345B，其余为 Q235B，主钢架的焊缝全部为一级焊缝，要求100%进行超声波探伤。 二、主钢架加工工艺的确定： 本工程主钢架采用热扎 H
3、型钢，规格为 H488X300X11X18，材质Q345B，由两种不同半径的圆弧组成，如图所示： 从图中可以看出，主钢架两边的中心半径为 R=6000mm，中间圆弧中心半径为 R=11350mm，怎样保证加工质量、工程进度，是我们选择加工工艺的主要因素。经过分析，我们可选择的加工方案有两种：1、采用钢板组焊的加工工艺：腹板按圆弧形状切割成型，翼缘板按图纸规格下料后，经卷板机成型，然后将腹板和翼缘板组合焊接成图中成品钢结构。2、采用热扎 H 型钢热弯工艺：采用成品热扎 H 型钢，经过加热成型专用设备，将 H 型钢加工成型，然后再组焊成整体的钢结构。 两种加工工艺的对比分析：第一种方案的优点是采用
4、传统的加工方法，加工成本较低，但也存在比较明显的缺点，主要如下：1、加工工艺复杂，耗用人工较多，工期较长；2、圆弧型钢结构的腹板与翼缘板焊缝不容易实现埋弧自动焊接，腹板开坡口的工作量也很大，大量的手工焊接不仅增加了加工时间，也增加了保证加工质量的难度；3、成型后的钢结构，由于焊接产生的翼缘变形无法通过现有的翼缘矫正机进行矫正，只能在焊接过程中通过增加工艺筋板的方法进行控制，不利于保证加工质量和进度。相对于第一种方案，采用第二种方案（热加工成型工艺）成型准确，加热成型后残余应力较小，质量好、工期短，主要缺点是需要专用的加工设备，相对成本较高。 经过对两种加工工艺的对比分析，以及轨道交通工程对加工
5、质量和工期的较高要求，我们选择了第二种加工方案，即热加工成型工艺作为本工程的加工方案。实际施工经验证明，我们选择的热加工成型工艺质量好、工期短，很好的实现了我们的预期目标。 三、热加工成型工艺介绍： 热加工成型工艺简称“热弯”工艺，是成品型材弯圆加工工艺一种。成品材料的弯圆成型一般分为“冷弯”和“热弯”两种工艺， “冷弯”工艺主要适用于小规格的材料品种，通过外力使钢结构型材产生塑性变形，从而实现弯圆的一种加工工艺。对于截面较大的钢结构型材，因为截面抵抗距很大，单独使用外力无法使其产生满足要求的塑性变形，并可能使型材产生裂纹、破坏等缺陷，必须同时辅助加热的方法才能产生符合要求的变形。本工程型材规
6、格为热扎 H 型钢 H488X300X11X18，截面抵抗距很大，只有通过“热弯”工艺才能弯圆。下面对“热弯”工艺设备组成及加工过程进行简单介绍。 热加工成型设备主要由三部分组成，分别是：固定及输送装置、数控加热装置和成型控制装置，如图所示： 固定及输送装置是热加工成型设备的主要部分，主要由机身、输送装置、固定装置三部分组成。机身作为设备的主体，为构件及机器的其他部分提供支撑平台；输送装置为构件提供轴向运动的动力；固定装置为构件弯圆提供定位和支撑力。弯圆时，先将型材吊装到位，用固定和输送装置进行固定，然后由输送装置慢慢将构件向前推进。 数控加热装置由控制箱、电缆和电阻加热圈组成，通过电脑控制能
7、够很快将构件加热到 800-1000，随着构件的匀速向前推进，将构件加热后弯圆。 成型控制装置由夹具、连杆、弯圆控制中心组成，随着型材的输送并加热，在成型装置的控制下，形成所需要的形状。 四、钢结构加工与预拼装： 本工程采用成品型材热扎 H 型钢（H488X300X11X18） ，材料供货长度12 米/根，本工程单榀钢架轴线总长约 35 米。根据设计要求，钢架对接时腹板与翼缘板焊缝需要错开 200mm。综合以上因素，每榀钢架我们采用3 根成品热扎 H 型钢加工，总长 36 米，考虑加工余量及焊缝错开的要求，正好能够满足要求。 采用“热弯”工艺加工时，因夹具的影响，不可能将整根材料全部弯圆到位，
8、两端需要预留 500mm 左右直段，我们把这部分作为搭接余量考虑，能很好的减少材料的消耗量。根据本工程的特点，分成三段弯圆加工时，两边的两段弯圆后无法达到圆弧变化交点位置，因此中间段需要分两种半径分别加工，我们经过认真放样和计算确定以下弯圆尺寸，如下图： 根据弯圆后的原材料，我们再根据精确放样后的尺寸要求，分三段加工成成品构件，并焊接和安装零配件，中间段还需要在圆弧变化处切掉部分腹板和翼缘板，然后再焊接为一体，形成成品中间段，如图所示：为了保证加工精度，在三段构件加工时需要借助组装平台进行，并考虑安装施工等因素，在加工过程中搭建预拼装平台。预拼装平台需要认真复核水平度和几何尺寸，并有足够的强度
9、和稳定性。构件在预拼装前应留有加工余量，以确保预拼装时能够对前道工序所产生的加工误差进行修正。预拼装平台需要严格按实际放样尺寸进行定位，所有钢架全部使用同一个平台进行组装和预拼装，确保加工精度。 五、钢结构工程安装： 安装方案的确定，需要根据工程的实际特点及现场条件等多种因素综合考虑。本工程现场不具备整体组装的场地条件，而且由于站台的影响，整体组装后钢架下部两个支座间的距离小于站台的宽度，因此整体吊装方案不适应本工程的实际情况。 我们根据以上这些情况，确定了每榀钢架分三部分吊装的方案。首先，将两边的钢架安装到位，认真核对标高及几何尺寸后，将支座焊接牢固，并用钢结构支架支撑定位；然后进行中间段的
10、吊装，与两边段组对后，再次核对整体的几何尺寸，确认准确无误后，焊接为整体钢架。 单榀主钢架吊装完毕后，用相同的方法进行后续钢架的吊装，一般按从中间到两边的顺序进行，可以减小误差的积累。主钢架在吊装定位两榀以上就必须安装连接檩条、系杆等支撑构件，以形成稳定的支撑体系。在形成稳定的支撑体系前，不得拆除支撑钢架，依次将全部钢架安装完毕。 六、质量控制要点： 建筑工程施工质量的保证需要合理可行的施工组织设计、严格的施工管理以及严谨的质量保证体系等。这些对每个工程都是必须认真做好的，根据本工程的实际情况以及制作安装经验，我们总结了一些针对本工程特别需要注意的事项，分述如下： 技术交底：每个工程有很多不同
11、于其他工程的技术要求，本工程尤其如此，特别是采用了新的加工工艺，因此在施工前必须对所有参加制作、安装的施工人员进行详细的技术交底，这是关系到整个工程建筑质量、施工进度的重要问题。技术交底时，应首先让所有技术、施工人员熟悉图纸，了解已经确定的施工方案，做到心中有数，这样才能在实际的施工过程中协调一致，共同实现已经确定的质量、安全目标。 基础测量：本工程是在土建已经完成的情况下进行，对基础的测量不仅是对上道工序的检测，也是为后续的施工做准备。对基础施工所产生的偏差，需要在后续施工时修正，偏差过大时需要与设计、监理共同确定处理方案，处理合格后才能进行后续施工。 材料检测：本工程是上海市重点工程，并且
12、是公共设施，保证施工质量和安全是首要任务。材料质量是保证工程质量的基础和前提，必须严格按规定检测。本工程在加工前，对所有材料全部进行了现场取样复验，合格后才用于工程构件的加工。 弯圆检查：弯圆质量的好坏是这个工程质量的关键，为保证弯圆质量，我们安排了专门的驻厂检查员，对每个弯圆构件都进行了认真的检查，不符合要求的进行重新加工后才能出厂，保证加工质量符合要求。 预拼装：构件在安装前的预拼装非常重要，是保证后续安装质量的重要前提，为减少加工误差，要求所有构件全部使用同一个组装平台，保证构件几何尺寸准确和一致。 焊接质量：本工程对焊接质量要求很高，必须在焊工资质、焊接设备、焊接材料、焊接工艺评定、焊条保温、施焊环境等方面严格把关，同时尽量减少现场安装焊接工作量，除必须的现场拼接焊缝外，全部在加工环节实现焊接和无损检测，全部合格后才能进行现场安装。 综上所述，由于采用了合理的加工、安装工艺，在施工过程中严格管理，本工程在工期、质量、安全方面都取得了很好成绩，获得了良好的社会效益和经济效益。
