第四章鋼結(jié)構(gòu)加工制作方案

1、第4章 鋼結(jié)構(gòu)加工制作方案4.1 概況主梁（藍色）次梁（海綠色）收口環(huán)梁（淺紅色）鑄鋼節(jié)點（紅色）內(nèi)部鋼柱（綠色）廣州大劇院鋼結(jié)構(gòu)外殼工程，采用空間組合折板式三向斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；從外觀看其呈現(xiàn)非幾何形體形狀，但其結(jié)構(gòu)和構(gòu)件具有一定的規(guī)律性和相似性，具體連接構(gòu)件情況如下：結(jié)構(gòu)特點：外殼均采用空間組合折板式三向斜交網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；平面轉(zhuǎn)折處主梁組成的多邊形；內(nèi)部由次梁組成平面結(jié)構(gòu)；外殼下部四周均布收邊鋼環(huán)梁，梁下布設(shè)球形鋼支座；內(nèi)部設(shè)置14根混凝土鋼柱，上置滑動支座支撐外殼；次梁（海綠色）主梁（藍色）鑄鋼節(jié)點（紅色）收口環(huán)梁（淺紅色）圖4.1-1 大劇場、多功能劇場鋼結(jié)構(gòu)透視圖圖4.1-2 大劇場、多功能

2、劇場鋼結(jié)構(gòu)分區(qū)圖工廠加工制作依據(jù)以下分區(qū)吊裝計劃而制定，并和現(xiàn)場保持高度一致：本工程所有鋼結(jié)構(gòu)件工廠加工制作總量約7000t（不包括鑄鋼件），工廠的加工制作周期約270天，因此，對加工制作的計劃性要求相對較高，特別是工程前期的材料采購和預(yù)埋件施工，+0.00以下構(gòu)件的需及時制作。具體的鋼結(jié)構(gòu)制作的計劃思路是：1) 密切結(jié)合現(xiàn)場土建、鋼結(jié)構(gòu)安裝計劃和實際動態(tài)，制定切實可行的圖紙深化、原材料采購、加工制作、拼裝和發(fā)貨運輸?shù)扔媱潯?) 圖紙深化，構(gòu)件清單編排，制作，發(fā)貨等嚴格按各個分區(qū)、確?，F(xiàn)場安裝構(gòu)件的及時供應(yīng)。3) 依靠精工鋼構(gòu)集團工廠專業(yè)化，構(gòu)件細分的優(yōu)勢，對箱型、H鋼和鋼柱構(gòu)件，安排各專業(yè)工

3、廠齊頭并進大規(guī)模集團化生產(chǎn)，確保制作工期要求。4) 對采購和制作周期長的厚板或鑄鋼件等，提前進行安排采購。4.2 原材料采購計劃與工期保證措施4.2.1 原材料統(tǒng)計和分析在本工程中主要的原材料為鋼板、鑄鋼件、型材、涂料、焊材等。1) 鋼材的統(tǒng)計與分析下表為依據(jù)廣州大劇院圖紙和工程量清單對構(gòu)件統(tǒng)計后，拆分為板件的材料統(tǒng)計表：截面規(guī)格重量/T材質(zhì)截面規(guī)格重量/T材質(zhì)-6 35.08 Q345GJB-8 14.03 Q235B-10 1387.04 Q345GJB-10 43.84 Q235B-12 1617.47 Q345GJB-15 10.25 Q235B-16 1060.75 Q345GJB-

4、20 80.54 Q235B-20 791.88 Q345GJB-25 4.66 Q235B-25 267.99 Q345GJB-30 51.15 Q235B-30 200.36 Q345GJB-60 49.60 Q235B+Z15-40 141.00 Q345GJB說明：主要用于樓板、回字板等-40 141.00 Q345GJB+Z15106.77 Q345B-50 180.00 Q345GJB+Z15說明：主要用于天橋鋼梁說明：用于主梁、次梁和收邊環(huán)梁HW1251256.5919.75 Q345B-16 25.00 Q345BHW100100685.65 Q345B-18 91.90 Q3

5、45BHW20020081216.33 Q235B-20 41.87 Q345BHW3002008121.70 Q235B-25 95.88 Q345BHW3502509142.48 Q235B-30 116.42 Q345B說明：主要用于平臺、坡道鋼梁等-32 91.97 Q345BL1601101015.67 Q235B-35 56.28 Q345B說明：用于幕墻鋼構(gòu)件-40 113.66 Q345B18063.71 Q235B-40 113.66 Q345B+Z1520380.98 Q235B-45 40.13 Q345B+Z15說明：用于平臺、坡道鋼柱-50 112.61 Q345B+

6、Z15說明：主要用于主桁架，鋼柱，隔板等鋼結(jié)構(gòu)總量合計：7049.06噸材質(zhì)比例餅圖厚板比例餅圖40mmZ15比例餅圖鋼材的分析餅圖如下（單位T）： 圖4.2-1 鋼材分餅圖2) 鑄鋼件本工程一個較明顯的特點就是在主梁間相交處均采用焊接性良好，可實現(xiàn)復(fù)雜建筑造型的符合DIN17182標準GS-20Mn5N鑄鋼節(jié)點，其重量約1193T。對于這部分鑄鋼件將向?qū)I(yè)的生產(chǎn)廠家定購。4.2.2 原材料采購計劃1) 材料采購計劃編制原則和模式材料采購計劃依據(jù)整個加工制作工期和現(xiàn)場拼裝工期計劃而編制，由于本工程現(xiàn)場分區(qū)吊裝，材料采購基本按區(qū)進行采購，其分區(qū)采購主線模式如下所示：現(xiàn)場安裝時間構(gòu)件進場時間現(xiàn)場儲

7、備期和現(xiàn)場拼裝時間預(yù)留2030天構(gòu)件入庫時間預(yù)留23天路運時間，部分鑄鋼件1216天水運時間原材料到貨時間預(yù)留46原材料取樣復(fù)驗，焊接工藝評定時間鋼構(gòu)件1015天制作時間，鑄鋼件2030天制作時間原材料生產(chǎn)時間預(yù)留23天路運時間和1030天原材料生產(chǎn)時間材料采購時間原材料生產(chǎn)準備期10天材料采購周期基本為2050天構(gòu)件采購到現(xiàn)場周期約為3060天2.原材料采購計劃因材料規(guī)格較多，同時采購時間只有196天，材料周期需2050天，因此材料采購分為三個階段進行，前二個階段為各階段需要材料110%120%采購，第三階段為對前二階段所用材料進行分析和統(tǒng)計，找差補齊進行采購。序號材料名稱總數(shù)量材質(zhì)采購計劃

8、（T）第一階段第二階段第三階段06-910月06-1112月07-12月1-635.08Q345GJB25122-101387.04Q345GJB5005004003-121617.47Q345GJB6005505004-161060.75Q345GJB4004003005-2091.88Q345GJB4030306-2567.99Q345GJB40307-30200.36Q345GJB8080608-40141.00Q345GJB6050409-40141.00Q345GJB+Z1560503510-50180.00Q345GJB+Z15807035說明：用于主梁、次梁和收邊環(huán)梁11-162

9、5.00Q345B151112-1891.90Q345B40302513-2041.87Q345B301314-2595.88Q345B40302715-30116.42Q345B45403516-3291.97Q345B40302517-3556.28Q345B352318-40113.66Q345B40403519-40113.66Q345B+Z1540403520-4540.13Q345B+Z15301221-50112.61Q345B+Z15404035說明：主要用于主桁架，鋼柱，隔板等22-1510.25Q235B1223-2080.54Q235B503224-254.66Q235B

10、525-3051.15Q235B352026-6049.60Q235B+Z153516說明：主要用于樓板、回字板等106.77Q345B7說明：主要用于天橋鋼梁27HW1251256.5919.75Q345B2128HW100100685.65Q345B629HW20020081216.33Q235B1730HW3002008121.70Q235B231HW3502509142.48Q235B3說明：主要用于平臺、坡道鋼梁等32L1601101015.67Q235B166說明：用于幕墻鋼構(gòu)件3318063.71Q235B43420380.98Q235B1.5說明：用于平臺、坡道鋼柱4.3 加工

11、制作計劃與工期保證措施4.3.1 構(gòu)件的加工計劃為了制定合理的加工制作計劃，必須對制作構(gòu)件的分類作一系統(tǒng)的統(tǒng)計，下表為廣州大劇院構(gòu)件制作分項表：序號制作構(gòu)件重量序號制作構(gòu)件重量1箱型鋼梁63007箱型勁性柱522大劇院二、三樓看臺混凝土梁內(nèi)H型鋼1358多功能廳二、三樓看臺混凝土柱內(nèi)H型鋼37.23桁架6969鑄鋼節(jié)點11944柵頂及馬道85010幕墻節(jié)點鋼構(gòu)件32.55鋼梯7011預(yù)埋件49.36鋼平臺7512壓型鋼板1019m2下表為依據(jù)現(xiàn)場安裝計劃制定的制作計劃：序號構(gòu)件名稱構(gòu)件安裝部分構(gòu)件形式制作計劃1預(yù)埋件2006-10-1511-252勁性柱多邊形2006-10-2010-303鑄

12、鋼節(jié)點多功能廳一區(qū)XJD2006-11-1012-154主梁、邊梁箱型梁2006-10-712-205次梁箱型梁2006-10-712-106鑄鋼節(jié)點多功能廳二區(qū)XJD2006-12-1512-307主梁、邊梁箱型梁2006-12-1807-1-58次梁箱型梁2006-12-2007-1-109鑄鋼節(jié)點多功能廳三區(qū)XJD2007-1-1207-2-510主梁、邊梁箱型梁2007-1-1507-2-1011次梁箱型梁2007-1-1507-2-1012鑄鋼節(jié)點多功能廳四區(qū)XJD2007-1-2507-2-1013主梁、邊梁箱型梁2007-1-252-1514次梁箱型梁2007-1-253-115

13、輔助結(jié)構(gòu)異型2007-1-213-2016支座安裝2006-10-1506-10-3017鑄鋼節(jié)點歌劇院一區(qū)DJD2006-11-2807-1-2518主梁、邊梁箱型梁2006-11-3007-1-3019次梁箱型梁2006-11-2507-1-3020鑄鋼節(jié)點歌劇院二區(qū)DJD2006-12-181-3021主梁、邊梁箱型梁2006-12-202-522次梁箱型梁2006-12-202-1023鑄鋼節(jié)點歌劇院三區(qū)DJD2007-1-203-524主梁、邊梁箱型梁2007-3-213-525次梁箱型梁2007-1-223-2526主桁架H型鋼2007-2-163-2027柵頂結(jié)構(gòu)異形2007-3

14、-14-1828鑄鋼節(jié)點歌劇院四區(qū)DJD2007-3-184-2029主梁、邊梁箱型梁2007-3-184-2230次梁箱型梁2007-3-194-2831鑄鋼節(jié)點歌劇院五區(qū)DJD2007-4-225-232主梁、邊梁箱型梁2007-4-205-133次梁箱型梁2007-4-255-14.3.2 構(gòu)件加工工期保證措施4.3.2.1 鋼結(jié)構(gòu)工廠加工能力保證公司已擁有浙江、北京、安徽三大鋼結(jié)構(gòu)制作中心，公司總部浙江設(shè)有二個大面積鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠房，總面積超過12萬平方米。 擁有國際領(lǐng)先生產(chǎn)流水線等先進的各類鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線17條及彩鋼板材生產(chǎn)線22條，生產(chǎn)設(shè)備和工藝水平已達到國內(nèi)最高水平。該基地年生產(chǎn)能力

15、達為15萬噸，其中重鋼產(chǎn)品年生產(chǎn)能力達到5萬噸、輕鋼產(chǎn)品年生產(chǎn)能力達到7萬噸、空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)品年生產(chǎn)能力達到3萬噸。圖4.3-1 鋼結(jié)構(gòu)加工制造廠效果圖4.3.2.2 工廠制作設(shè)備保證箱型柱流水線設(shè)備：精工鋼構(gòu)擁有國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)最先進設(shè)備。公司總部制造中心具有日本喜一工業(yè)株式會社SESNET-W雙絲雙焊箱型柱自動焊接流水線4條。2005年箱形構(gòu)件產(chǎn)能6萬噸。H鋼生產(chǎn)流水線設(shè)備：公司擁有從美國PEDDINGHAUS公司引進的鋼結(jié)構(gòu)自動生產(chǎn)線二條，該流水線為目前世界最先進的從鋸割、測量、打碼、三維九軸鉆空、焊接鎖口的自動裝備。該流水線能進行斷面為1500600mmH型鋼的定尺切斷、機械加工；數(shù)控三維鉆

16、床能對大型構(gòu)件（如H型、型等）梁柱上的各種聯(lián)接孔系的精度機械鉆孔；鎖口系統(tǒng)用于各種類型的鋼梁與柱聯(lián)接部位的銑端頭及剖口加工。 圖4.3-2 鋼結(jié)構(gòu)工廠加工制造示意圖精密板材下料設(shè)備：鋼結(jié)構(gòu)板材下料采用德國伊薩漢考克有限公司生產(chǎn)的數(shù)控切割機和國內(nèi)最大規(guī)模的128m大型剪板機完成，尤其是數(shù)控切割機可實施對鋼板的直條切割，異形曲線切割、穿孔、打孔切割、剖口切割、噴粉劃線等功能，具有65個標準圖庫可滿足鋼結(jié)構(gòu)各種異型件的自動精密切割，其精度達0.2mm/10m；同時采用無錫華聯(lián)焊割設(shè)備廠生產(chǎn)的CNG-4000、CGI-400、CGI-30型數(shù)控門式多頭自動氧乙炔切割機進行輔件下料。焊接設(shè)備：采用從美國

17、林肯電氣公司引進的林肯電源/雙頭門式自動埋弧焊接機進行H型鋼主焊縫的焊接，具有性能好、質(zhì)量優(yōu)、無級變速門架行走平穩(wěn)等特點，使構(gòu)件的焊接質(zhì)量有了充分的保證。高效表面處理設(shè)備：采用美國潘邦（PANGBORN）公司生產(chǎn)的8拋頭拋丸除銹機對完成的構(gòu)件進行拋丸除銹表面處理，一次通過即能達到Sa2.5級標準，對消除焊接應(yīng)力，提高涂漆附著力，增強產(chǎn)品的抗腐能力起到了關(guān)鍵作用。先進檢測設(shè)備：公司除了擁有先進的生產(chǎn)設(shè)備，還擁有齊全的各種檢測儀器，如鋼材化學(xué)成份測試儀、液壓萬能試驗機、焊接檢驗尺、磁粉探傷儀、超聲波探傷儀、計算機涂層測量儀等一整套先進設(shè)備，確保原材料和產(chǎn)品質(zhì)量。4.3.2.3 原材料采購保證措施鑒

18、于本工程制作工期較短，在原材料采購這個環(huán)節(jié)上，特別是我們也意識到這方面的緊迫性，并制定了以下幾個方面切實可行的材料保障措施。成立項目指揮部，對工程的材料采購和加工制作進行一元化管理，從而高效、統(tǒng)一地開展各項工作，有效提高工作效率；由項目指揮部領(lǐng)導(dǎo)的材料設(shè)備部全面負責材料和設(shè)備的采購，合約財務(wù)部及時提供專項資金支持，綜合辦公室負責材料的運輸?shù)仁聞?wù)；由材料設(shè)備部協(xié)同計劃科制定詳細的采購和運輸方案及到貨進度計劃，并經(jīng)指揮部論證后，認真執(zhí)行。4.4 各構(gòu)件加工工藝本工程加工構(gòu)件主要為鑄鋼件接點、箱形主次梁及主舞臺H型鋼桁架等，下面介紹各構(gòu)件加工工藝：4.4.1 鑄鋼件節(jié)點的制作難點和重點本工程的鑄鋼件

19、在鑄造加工過程中主要的難點和重點如下：精度要求高：鑄件為矩形，制造時容易變形，表面尺寸精度要求較高，制作困難，內(nèi)部加勁板及R比外壁厚大，容易產(chǎn)生鑄造缺陷。定位精度高：各支管的空間定位精度要求高。單體重量大：鑄件單件重量及外形尺寸較大，必須二次鑄造才能完成，工裝及模具制作較難；同時對熱處理設(shè)備要求較高。焊接要求高：GS-20Mn5N焊接，鑄鋼件間層狀撕裂、變形控制難度大。運輸困難：大部分鑄鋼件為超寬構(gòu)件，給運輸帶來一定壓力。圖4.4-1 鑄鋼節(jié)點示意圖4.4.2 鑄鋼件節(jié)點主要流程和設(shè)備1) 鑄鋼件制作流程如下：圖4.4-1 鑄鋼節(jié)點制作流程圖2) 制作流程圖片構(gòu)件拼裝三維坐標測量混砂機圖4.4

20、-2 鑄鋼節(jié)點加工制作流程效果圖3) 鑄造主要設(shè)備設(shè) 備 名 稱產(chǎn) 品 型 號數(shù) 量電 弧 爐 5噸2臺電 弧 爐10噸2臺中 頻 爐10噸3臺熱處理爐6米12米4米1臺熱處理爐3米6米3米1臺電子吊稱ORS-XS-15C4臺微機液壓萬能試驗機WBW-600B1臺碳硫分析儀HV-4B2臺圖像分析儀XTG-051臺直讀光譜儀34601臺里氏硬度計HKM-1002臺沖擊試驗機JB300B1臺分光光度計7211臺超聲波探傷儀CTS-231臺X射線機XXQ-25051臺自制專用萬能銑床XW-15002臺自制萬向管接頭專用車床ZCW-12002臺20T行車5臺50T行車3臺數(shù)控立車5250型1臺數(shù)控立車

21、5150型1臺大型龍門刨1.6m6m1臺大型車床1532T11臺鏜床1臺鉆床1臺單銑床1.5m7.5m1臺噴砂機8m31臺臥式車床C11963、C62961臺4.4.3 鑄造工藝鑄造過程中比較重要的是模型工藝，造型工藝、鑄造工藝、熔煉工藝和熱處理工藝，其決定了節(jié)點的精度和內(nèi)部鑄造質(zhì)量。為此主要采取以下措施：4.4.3.1 模型工藝模型整體實樣，采用干燥的紅松制作。支管采用抽芯模結(jié)構(gòu)，難以起模的部位采用取活塊的方法。對支管的組裝，從樣板上計算出支管各中心線長度，然后將相關(guān)線備出，裝配時先將尺寸線按角度或用樣板將具體位置確定，通過測量弦長調(diào)整到位后固定。表面刷聚胺酯油漆。制作樣板時幾何尺寸，位置度

22、必須準確，線條清晰，加工部位用紅色筆明顯標出。木模制作時，必須留有測量基準線條，檢驗線條以備復(fù)查。木模尺寸，必須符合圖紙、工藝要求。木模制作過程中，全部幾何尺寸、拔模斜度等，必須按圖檢驗做好記錄，并經(jīng)質(zhì)檢員、工藝員對實物復(fù)核、簽字后方可投產(chǎn)。4.4.3.2 造型工藝造型前必須檢查木模是否齊全，是否緊固安全，各主要尺寸、外表粗糙度符合要求，并做好記錄，留存?zhèn)洳?造型過程中，各質(zhì)量檢驗員必須定時抽查制作質(zhì)量，原則上每班4次，并將抽查情況進行記錄。檢查型板是否平整，清除平板上所有浮砂、雜物。再次檢查模具是否損壞，定位是否松動、齊全，發(fā)現(xiàn)問題及時解決?；焐霸氨仨毟稍铮商砑舆m量重油或木屑，泥芯砂添加

23、適量潰散劑,水玻璃加放量為58%，面砂混制方法為新砂+水玻璃濕混35min出砂，隨混隨用。安放模樣和砂箱,按工藝方案,將下模放置在清潔的底平板上的規(guī)定位置,套上下砂箱,使其間有規(guī)定預(yù)留吃砂量,并預(yù)留橫澆道位置，在直澆道與橫澆道連接處放置耐火磚后，放置砂箱（底箱），放好定位銷座，并在指定位置設(shè)置鐵鉤。填砂,在下模的表面填上面砂，注意面砂舂實后，厚度應(yīng)100mm，每次填砂手工應(yīng)100mm/次，風(fēng)動搗固器填砂應(yīng)200250mm/次。進行舂砂，舂砂先沿砂箱邊緣、模具周圍舂實，以舂砂完畢，刮去多余型砂，扎透氣眼，并吹CO2硬化（2060S）。將底箱翻轉(zhuǎn)，放置在預(yù)定位置（該位置地面應(yīng)有一層松、軟、平坦的砂

24、泥，并開排氣槽），將上模放置下模上，使上、下模定位準確，放上定位銷和上箱定位座，并按工藝圖放置直、橫、內(nèi)澆道，放上上砂箱、冒口、鐵鉤，然后填砂進行舂砂。修型 對開箱起模后砂型損壞的地方，先涂上一層水玻璃，然后用面砂進行修補烘干，補后的型砂要牢固，尺寸準確，表面平整、光滑、局部松軟部位用刮刀挖深,劃毛，重新修補且根據(jù)實際情況，插釘加強,尖角、棱角必須倒成圓角。芯盒必須擺放到平板上,將木楔楔緊，再舂砂、刮平、硬化。上涂料，使用前充分攪拌，滾刷要均勻，表干修磨后再上一次，并烘干（烘干時間比常規(guī)產(chǎn)品稍長一點），第一次涂料要濃，第二次涂料要稀，烘干后如出現(xiàn)返潮必須進行二次烘干。合型 將修正烘干好的各泥芯

25、按預(yù)定位置裝配好，并檢測,清除型腔內(nèi)雜物，浮砂等。在確認無誤后進行合箱，檢查無誤后，緊好壓緊螺栓。4.4.3.3 鑄造工藝鑄鋼節(jié)點按以下鑄造工藝簡圖進行：工藝參數(shù)：線收縮率1.8%；拔模斜度 30；工藝補正量+3。圖4.4-3 鑄鋼節(jié)點鑄造工藝圖型砂和芯砂采用CO2硬化水玻璃砂，圓角處放一層鉻鐵礦砂。采用底注式澆注系統(tǒng)，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道采用耐火磚管。型腔表面涂鋯英粉涂料二遍，用煤油噴槍輔助烘干。在砂芯中間放草繩等退讓性材料，提高退讓性，減少鑄件收縮阻力，降低鑄造應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋。冒口采用保溫冒口，澆注完后在冒口表面放保溫覆蓋劑。合爐澆注：兩臺10T中頻爐出鋼水22噸，兩臺5T電弧爐出鋼

26、水30噸，總共出鋼水52噸。用兩個30T鋼水包澆注。澆注溫度：154010。保溫時間：在砂型內(nèi)保溫96小時，鑄件溫度300時熱割冒口，冒口割完后留在原地，待鑄件冷卻后再吊走。鑄件重量：35000 Kg，澆注重量：52000Kg。4.4.3.4 熔煉工藝：采用氧化法煉鋼工藝1) 配料配碳：氧化脫碳量為0.350.40%。裝料：先在爐底鋪上2%的石灰爐料，再按常規(guī)裝料。2) 熔化期鋼液熔池形成后，吹氧助熔。分批加石灰造渣，其總量為料量的12%；熔化末期， 分批加入小批鐵礦石，加速脫P，加入量為爐料12%。爐料化清后，取樣分析C、P、Mn，取樣時，在熔池中心舀?。ㄈ佑镁咔謇砀蓛艉笠ㄈ。Ｈ绾琍過高

27、時,可放渣,扒渣,出渣后隨即添加硅和氟石造新渣。3) 氧化期脫P：抓緊在熔化末期和氧化初期脫P，并及時放掉高P爐渣防止發(fā)生“返磷”。脫C：在鋼液溫度達到1560，進行吹氧操作。氧化末期溫度控制，比出鋼溫度高2030（1620+2030）。除渣當C、P含量和溫度達到要求時，快速除渣。4) 還原期造稀薄渣：造渣原料為：石灰、氟石和碎耐火磚塊，其比例為：4：1.5：0.2加入量為鋼液重量的23%。預(yù)脫氧：初期加入Mn鐵，進行預(yù)脫氧，錳鐵加入量按1%計算。造還原渣脫氧：稀薄渣形成后，加放石灰、氟石和碳粉造渣，鋼液在良好白渣下還原時間應(yīng)20min，在此期間，分批加入石灰和硅鐵粉調(diào)整爐渣，保持爐渣的還原能

28、力。脫氧質(zhì)量的檢驗：取鋼液澆注圓杯試樣來判斷脫氧情況，當試樣頂面凹陷時為脫氧良好。脫S：保證高的爐溫,高堿度和還原性的爐渣,從而提高脫S效果。調(diào)整化學(xué)成份：當C、P、S符合要求時，按化學(xué)成份要求，根據(jù)光譜檢測結(jié)果加入合金元素。取樣光譜分析化學(xué)成份。終脫氧：當化學(xué)成份符合要求（光譜分析），并達到出鋼溫度，加入鋁進行最終脫氧。5) 出鋼：出鋼前先將堵在出鋼口的材料掏出，清理出鋼口及出鋼槽，各種準備工作做好，吊盛鋼桶，然后由專人傾爐出鋼，出鋼時要求鋼液流柱要粗，不能散流而且要使鋼液與爐渣一起出到盛鋼桶中（即所謂“大口出鋼、鋼渣混出”）鋼水全部傾出后，要在鋼水表面上蓋上一層保溫材料，鋼液在盛鋼桶中，鎮(zhèn)

29、靜5-10min以后開始澆注。6) 澆注盛鋼桶烘烤：烘烤時間：新砌盛鋼桶24h；正常使用盛鋼桶，烘烤時間12h，烘烤時注意調(diào)整火力，原則是火力由小逐漸增大，要防止急火把耐火磚烤裂，出鋼前要求，盛鋼桶內(nèi)襯烘烤至700以上呈紅色或暗紅色。澆注溫度及澆注時間按照工藝卡片要求。澆注兩組隨爐試棒，和鑄件同爐熱處理后，一組用于分析最終的化學(xué)成分和機械性能，另一組交客戶帶走（合同有要求時）。4.4.3.5 熱處理工藝鑄件進行正火+回火熱處理，均勻鋼的化學(xué)成分和組織，細化晶粒，提高和改善材料的力學(xué)性能。采用6米12米4米燃油熱處理爐。正火+回火工藝如圖3所示：工藝說明：1) 加熱：以100/h升溫至65020

30、，保溫2小時，然后以最大速率升溫至92010。2) 在92010保溫4小時。3) 出爐空冷。4) 回火：以70/h加熱升溫至62010，保溫2小時。5) 隨爐冷卻至250以下，出爐空冷。圖4.4-3 鑄鋼節(jié)點正火+回火工藝圖4.4.4 鑄鋼件節(jié)點的拼焊由于本工程部分構(gòu)件的長度過長，需進行二次拼焊，下面介紹這方面的內(nèi)容：拼焊鑄鋼件清單歌劇院鑄鋼件分段清單節(jié)點分支牛腿編號長度m 節(jié)點分支牛腿編號長度m DJD3110.417DJD2079.209610.83989.11DJD11311.10DJD27812.852411.04912.633DJD1316.168DJD3567.14755.9247

31、7.007DJD1666.36DJD3688.99776.45898.931多功能廳分段清單XJD6314.555XJD16615.567414.474715.877XJD723.009XJD1847.238XJD826.67257.3034.4.5 鑄鋼件的對接工藝第一步：根據(jù)節(jié)點的形式，設(shè)置胎架，胎架為可調(diào)式，與節(jié)點下部相吻合，下圖為胎架圖片第二步：對接另一半鑄鋼件，對各端口進行尺寸檢測，本工程推薦采用三坐標測量系統(tǒng)和空間距離法相結(jié)合來驗證空間尺寸的準確度第三步：點焊鑄鋼件，然后進行焊接，在焊接時，必須采用對稱的方法進行，焊接完成后，再次進行尺寸校驗下面分步介紹鑄鋼件的對接工藝，其主要控制

32、兩方面內(nèi)容：拼接焊接質(zhì)量和焊接后分支牛腿的空間形位尺寸。圖4.4-4 鑄鋼件對接工藝圖4.4.6 鑄鋼件節(jié)點的質(zhì)量控制要素和檢驗4.4.6.1 鋼件節(jié)點的質(zhì)量控制要素鋼結(jié)構(gòu)用GS-20Mn5V鑄鋼節(jié)點, 重量大，鑄造工藝要求高。為保證其內(nèi)部質(zhì)量，外形尺寸及表面粗糙度，質(zhì)量控制及檢測要求如下：1) 材質(zhì)要求：鑄鋼節(jié)點的牌號為GS-20Mn5N，參照德國標準DIN17182-1984及我公司Q/32182HQA05-2002標準，具體化學(xué)成份為（%）：C 0.150.18；Si0.200.60；Mn 1.01.3；P0.020；S0. 020；Cr0. 30；Mo0. 15；Ni0.40；Re0.

33、20.352) GS-20Mn5N機械性能符合DIN17182-1984要求,按GB11352標準要求隨爐提取試樣，每一個爐號制備二組試樣，其中一組備查。3) 為確保具有良好的焊接性能，節(jié)點鑄件碳當量控制在CE0. 50。4) 鑄件表面質(zhì)量符合設(shè)計要求，表面粗糙度達到GB6060.1標準要求。5) 鑄件的探傷要求,按GB7233探傷, 采用6mm探測頭,管口焊縫區(qū)域150mm以內(nèi)范圍超聲波100%探傷，質(zhì)量等級為級,其余外表面10%超聲波探傷，質(zhì)量等級為III級。不可超聲波探傷部位采用GB9444磁粉表面探傷，質(zhì)量等級為III級。6) 節(jié)點的外形尺寸符合圖樣要求，管口外徑尺寸公差按負偏差控制。

34、7) 熱處理按照Q/32182HQA05-2002標準要求,鑄件進行調(diào)質(zhì)處理(92020，出爐液體淬火,加64020回火處理)。8) 涂裝處理要求：表面采用拋丸或噴砂除銹，除銹等級Sa2.5級，隨即涂水性無機富鋅底漆，厚度250m.(或根據(jù)用戶要求進行防腐)。9) 檢驗項與檢測方法序號名 稱檢 測 方 法預(yù) 防 方 法1原材料光譜分析定點選擇合格分承包方2主要輔助料抽樣分析及質(zhì)量技術(shù)證明文件控制按HQA/QP10.1-98A版文件執(zhí)行3制模造型用專用板及量具按工藝要求檢查按HQA/QP10.2-98A版文件執(zhí)行4熔煉配料鋼水a(chǎn)熔化期b氧化還原期c出鋼澆注稱重法 取樣分析C、S（高速C、S儀分析

35、）取樣分析成份、光譜分析成份 時間法測定鋼水溫度，稱重法測定澆注重量嚴格執(zhí)行氧化法煉鋼工藝5試樣分析光譜分析化學(xué)成份并進行力學(xué)性能試驗按HQA/QP10.2-98A版文件執(zhí)行6毛坯檢測檢測幾何尺寸 目測表面質(zhì)量按HQA/QP13.1-98A版文件執(zhí)行7探傷檢測管口焊縫區(qū)150mm以內(nèi)超聲波探傷質(zhì)量等級為II級執(zhí)行GB7233-87標準8熱處理自動溫度控制儀隨機抽查按熱處理工藝執(zhí)行9最終檢測抽樣檢測幾何尺寸表面質(zhì)量按HQA/QP10.3-98AHQA/QP13.1-98A版文件執(zhí)行4.4.6.2 鑄鋼件節(jié)點的檢驗1) 材料的檢驗成批檢驗：形體相似、壁厚和重量相近、同一爐次澆鑄、相同正火條件的為一

36、批。取樣試件在澆鑄構(gòu)件時一并澆鑄，并于鑄鋼件同時進行熱處理。按熔煉爐進行化學(xué)成份分析，按批次進行拉力試驗、沖擊試驗。2) 超聲波檢測鑄鋼件端口200mm以內(nèi)部位按鑄鋼件超聲波探傷及質(zhì)量評定辦法進行100%UT檢測，質(zhì)量等級I級；R部位按100%UT探傷，其它部位按外表面積30%進行UT檢測，質(zhì)量等級級。超聲波探傷，執(zhí)行鑄鋼件超聲波探傷及質(zhì)量評定辦法標準，探傷靈敏度采用平底孔，探傷頻率為2.5MHZ，節(jié)點中心厚度區(qū)域范圍內(nèi)，不能用2.5MHZ探傷時，可能1.25MHZ頻率探傷對達不到的鑄鋼節(jié)點應(yīng)作細化晶粒的熱處理。質(zhì)量合格級別：重要區(qū)I級，其它部位級。3) 磁粉探傷檢測磁粉探傷檢測要求：100%

37、MT檢測，執(zhí)行GB9444-88鑄鋼件磁粉探傷及質(zhì)量評定辦法標準，采用磁軛法，A30/100型靈敏度試片和顏色對比鮮明的磁粉或磁懸液。質(zhì)量合格級別：重要區(qū)I級，其它部位級。4.4.6.3 著色探傷著色探傷要求：使用滲透劑，100%檢驗。上述檢驗，制作或安裝單位應(yīng)委托具有相關(guān)檢驗檢測資質(zhì)、具有CMA認證、具有大型鋼結(jié)構(gòu)工程檢驗檢測經(jīng)驗且在廣州市建委備案的單位作100%見證檢驗。4.5 主梁、次梁的制作難點和重點4.5.1 主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁構(gòu)件特點4.5.1.1 各梁的斷面高度特點均采用焊接箱截面各梁的斷面高度特點如下：構(gòu)件位置斷面高度斷面寬度材質(zhì)壁厚主梁歌劇院隨二面角變化，0.81.5m之

38、間400mmQ345GJB1250mm多功能廳隨二面角變化，max1.5m,min0.76m400mmQ345GJB1250mm次梁歌劇院北部均為0.8m300mmQ345GJB1050mm歌劇院南部均為1m300mmQ345GJB1050mm多功能廳均為0.75m250mmQ345GJB1050mm收邊鋼環(huán)梁歌劇院多功能廳400mm隨墻面與地面夾角而變Q345GJB20mm4.5.1.2 .主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁結(jié)構(gòu)異同點廣州大劇院主要構(gòu)件主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁的形式相同點有：均為箱體結(jié)構(gòu)，截面為四邊形。焊縫均為箱體翼板與腹板組成的對稱直焊縫。分段方案均在主體箱構(gòu)件上，焊接相臨梁的牛腿，長度

39、均控制在16M以內(nèi)。4.5.1.3 主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁的形式不同點主梁、次梁截面均為長方形，收邊鋼環(huán)梁則存在不同角度的平行四邊形截面形式。如下圖：圖4.5-1 收邊鋼梁截面形式圖主梁箱體焊縫均為坡口全熔透焊縫，而次梁箱體焊縫在節(jié)點兩側(cè)600mm范圍內(nèi)和受力較大的部位為坡口全熔透焊縫，其它為部分全熔透焊縫。主梁兩側(cè)牛腿基本不在同一平面內(nèi)，而次梁牛腿均在同一平面內(nèi)，從制作上，主梁定位比較重要。少數(shù)主梁的腹板與翼板截面發(fā)生變化。雖然主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁存在許多不同點，但其主體（不帶牛腿）的制作流程和設(shè)備上基本上是一致的。4.5.2 主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁制作方案外殼的分段方案：其分為上部三角形

40、單元和側(cè)邊四邊形單元單獨分段。具體分段方案見下圖：次梁分段方案環(huán)梁分段方案單榀收邊環(huán)梁形式：帶有一側(cè)牛腿，在非一個平面內(nèi)，在環(huán)梁拐點處，以節(jié)點形式或一側(cè)帶有環(huán)梁拐點牛腿形式分段主梁與上部三角單元形式相同單榀次梁形式：牛腿均在一個平面內(nèi) 各次梁兩側(cè)或一次均帶有相臨次梁的牛腿，節(jié)點處呈“米”字型單榀主梁形式：牛腿在非一個平面內(nèi)長度最長16m，最大截面1131*400*20*20加牛腿單榀重量約8T次梁的分段：在殼體四周各單元內(nèi)的次梁，以徑向一體，不斷開分段，在兩徑向次梁間的次梁自然分段下部部分為四邊形和五邊形單元單榀次梁形式：牛腿均在一個平面內(nèi) 各次梁兩側(cè)或一次均帶有相臨次梁的牛腿，節(jié)點處呈“米”

41、字型主梁分段方案次梁分段方案圖4.5-2 主、次梁分段方案圖4.5.3 主梁、次梁和收邊鋼環(huán)梁制作流程圖4.5-3 主梁、次梁、收邊環(huán)梁制作流程圖下面針對各工序進行詳細的說明各梁的制作方案下面針對各工序進行詳細的說明各梁的制作方案。4.5.3.1 下料工序1) 下料的類型：翼板（部分翼板為錐形過渡）、腹板（部分腹板為錐形過渡）、牛腿板、內(nèi)隔板（部分回字型內(nèi)隔板采用直條下料，切斷后拼接）、牛腿板翼板、腹板內(nèi)隔板圖4.5-3 下料類型圖2) 下料的設(shè)備圖4.5-4 鋼結(jié)構(gòu)下料設(shè)備圖3) 下料技術(shù)標準下料時預(yù)留焊接收縮量及切割、端面銑等需要的加工余量，構(gòu)件收縮余量按照下表執(zhí)行。焊件板厚每個對接焊縫收

42、縮余(mm)BOX對接收縮余(mm)端銑預(yù)留(mm)板厚161.51.05板厚162.52.05注：對接時，按照翼緣板的厚度選擇4.5.3.2 開坡口工序1) 加工對象：各梁的腹板、牛腿的腹板。2) 坡口設(shè)計：按照設(shè)計總說明和JGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程有關(guān)焊縫等級的有關(guān)規(guī)定開坡口，坡口形式如下圖：圖4.5-5 箱型梁翼板與腹板拼接坡口形式圖3) 設(shè)備圖片腹板和內(nèi)隔板的坡口采用半自動切割機或銑邊機進行開坡口，銑邊機如下：圖4.5-6 銑邊機示意圖4.5.3.3 拼焊工序由于拼裝與焊接在貫穿在一起進行的，故把其放在一起進行介紹。1) 拼裝內(nèi)容：內(nèi)隔板的組立梁的U形組立梁的箱形組立牛

43、腿的組立。2) 焊接內(nèi)容：內(nèi)隔板的焊接腹板墊板的定位焊梁內(nèi)隔板的焊接梁翼板與腹板的埋弧焊接梁翼板與內(nèi)隔板的電渣焊接。3) 內(nèi)隔板的組立：收口環(huán)梁內(nèi)隔板在置于支座上部的位置，焊縫等級要求為一級焊縫，同時由于主、次梁和環(huán)梁的寬度、基本在400mm 以下，因此需使用電渣焊。內(nèi)隔板的組裝采用內(nèi)隔板組立機或人工胎具進行制作，其相關(guān)技術(shù)要求和組裝示意圖如下所示：圖4.5-7 電渣焊焊縫形式與拼裝定位示意圖4) 主、次梁和矩形收邊環(huán)梁的拼焊各梁的拼裝分為兩個階段：直梁段全部在BOX流水線上完成，裝牛腿在地面胎架上完成。第一步：在組立機上放置下翼板，對于部分高度大于1000mm的梁，拼裝順序是只拼裝兩側(cè)腹板與

44、內(nèi)隔板形成H形，在其兩側(cè)對內(nèi)隔板進行焊接后，再拼焊翼板。過程圖如下：圖4.5-8 放置下翼板第二步：箱體U型組立除少部分梁內(nèi)有內(nèi)隔板外，其它梁進行U型組立，這了保證腹、翼板的垂直度，可以用臨時支撐進行固定。 圖4.5-9 箱體U型組立示意圖5) 工序技術(shù)要求以下翼板頂端基準線作為基準，在下翼板及二塊腹板的內(nèi)側(cè)劃出隔板、頂板等裝配用線，位置線應(yīng)延伸至板厚方向。圖4.5-10 下翼板及二塊腹板劃出裝配用線在箱型柱的腹板上裝配焊接襯板，進行定位焊并焊接，定位焊縫采取氣保焊斷續(xù)焊縫焊接，焊縫長度60mm，間距300mm。圖4.5-11 箱型柱腹板裝配焊接襯板焊接示意圖裝配兩側(cè)腹板時，必須使隔板對準腹板

45、上所劃的位置，翼板與腹板之間的垂直度不得大于1mm；然后，對腹板與隔板及腹板與翼板之間的焊縫進行定位焊，U型組立完成后對內(nèi)隔板焊縫及縱向勁板與內(nèi)隔板的焊縫進行焊接。第三步：拼裝上翼板圖4.5-12 拼裝上翼板示意圖第四步：焊接箱型柱的四條焊縫技術(shù)要求：引弧板及引出板，起始端引弧板長度為200mm，寬度為100mm；熄弧端引出板長度為300mm，寬度為100mm，焊縫熄弧端的坡口加工可利用碳弧氣刨進行加工坡口，組裝示意圖如下所示： 圖4.5-13 引弧板加工與組裝示意圖埋弧焊有關(guān)焊接材料的選擇、焊接工藝規(guī)范等參見“埋弧焊和電渣焊焊接工藝”。第五步：內(nèi)隔板的電渣焊接針對有內(nèi)隔板的梁，進行內(nèi)隔板的電

46、渣焊接。焊接在電渣焊流水線進行，構(gòu)件通過鏈式翻轉(zhuǎn)機進行翻身。圖4.5-14 內(nèi)隔板電渣焊接示意圖技術(shù)要求：電渣焊有關(guān)焊接工藝規(guī)范等參見“埋弧焊和電渣焊焊接工藝”。4.5.3.4 梁端部端銑工序圖4.5-15 梁端部端銑示意圖在對梁進行UT檢查和尺寸檢查合格后，轉(zhuǎn)入端部端銑工序，其工序主要依靠端銑機進行。端銑后對整個箱形箱進行檢驗，合格后轉(zhuǎn)入地面拼裝牛腿。4.6 拼裝牛腿工序本工序主要工作步驟是： 圖4.6-1 拼裝牛腿工作流程圖工序重點：由于主梁帶牛腿，且其不在同一平面內(nèi)，牛腿端口的空間位置準確性，直接影響現(xiàn)場安裝，故在本工程中。我們采用“鳥巢”工程彎扭構(gòu)件三維坐標深化和拼裝的模式，以及三維坐

47、標測量系統(tǒng)的先進施工工藝進行拼裝。詳細的工藝見“三維坐標定位和測量工藝”。第一步：放地樣拼胎架圖4.6-1 實地放樣拼裝胎架示意圖第二步：放置箱梁，依次安裝牛腿圖4.6-2 放置箱梁、安裝牛腿示意圖第三步：焊接各牛腿，焊接過程中主要控制焊接變形，這部分內(nèi)容詳見“控制焊接變形的工藝措施”，這部分針對焊接牛腿變形作了詳細介紹。圖4.6-3 焊接鋼梁牛腿示意圖上述構(gòu)件尺寸和焊縫UT檢驗合格后，轉(zhuǎn)入涂裝工序，其內(nèi)容見“涂裝方案”。尺寸檢驗允許表如下：項 目允許偏差（mm）圖 例測量工具梁的長度L端部有凸緣支座板0-0.5鋼尺直角尺其他形式L/250010.0BOX截面尺寸h(b)h(b)20002.0

48、h(b)20003.0腹板垂直度1翼板垂直度2接合部位h(b)/100且不大于1.5其它部位h(b)/150且不大于3.0BOX鋼梁連接處對角線差3.0鋼絲線鋼尺BOX鋼梁旁彎SL/2000且不大于10.0鋼絲線鋼尺BOX鋼梁的扭曲a(梁高h)h/250且不大于4.0鋼絲線線錘、鋼尺BOX面板局部平面度f/平方米t143.01m鋼直尺塞尺t142.0梁兩端孔間的距離=2.0翼板直邊與腹板面的平齊度偏差0.05t且1.0(平滑過渡)(t為最薄的面板厚度)鋼尺塞尺BOX鋼梁兩腹板至翼板中心距離a的偏差連接處1.0鋼尺其他處1.5BOX鋼梁兩端面的垂直度h（b）/200且不大于2.0直角尺塞尺4.7

49、 鋼桁架的制作方案主舞臺桁架橫向由HJ-2和HJ-4組成11榀長度為25.2m平面桁架，縱向由HJ-1和HJ-3組成5榀支撐桁架組成雙向桁架體系，為了對其分段，首先對其尺寸和重量進行分析，數(shù)據(jù)如下： 最大截面H型鋼HJ1中XG1 6006003040mm共計18m重量18t，加上中間斜撐FG25005002530共計39.3m重量12.6t。其均符合現(xiàn)場吊機和運輸條件。因此其分段原則是橫向桁架分為二段，縱向在各橫向桁架間自然分段。具體見下圖：橫向豎向向在橫向分成11榀平面桁架，每榀桁架在中間對稱斷開，每榀桁架長度為1113m。每榀桁架帶有豎向桁架牛腿在豎向分成2榀側(cè)面桁架，每榀桁架從鋼柱處斷開

50、，每榀桁架帶有豎向桁架牛腿各H鋼間對接均采用栓焊的形式圖4.7-1 鋼桁架分段示意圖歌劇院主桁架基本由H型鋼梁通過栓焊而成，從制作構(gòu)件而言，其制作步驟上其可以分為二步：焊接H型鋼的制作和對H型鋼二次加工（鎖口，鉆孔、加牛腿等）。其關(guān)系圖如下：圖4.7-2 H 型鋼生產(chǎn)、鋼構(gòu)件加工流程圖4.8 焊接H型鋼制作4.8.1 焊接H型鋼制作流程H 鋼腹板用坡口機開坡口H 鋼翼板、腹板等直條切割機下料翼板、腹板下料圖4.8-1 H 焊接H型鋼制作流程圖一圖4.8-2 H 焊接H型鋼制作流程圖二4.8.2 H型鋼的制作工藝和要求H鋼的下料工藝和要求：基本是通過鎖口機和帶鋸機下料的，其中數(shù)控鎖口機能根據(jù)深化圖紙中的數(shù)據(jù)對H鋼的端頭的形狀和坡口自動切割。較好地保證了H鋼對接和拼接的精度。H型鋼的組裝工藝要求：H型鋼的翼板和腹板下料后應(yīng)標出翼緣板寬度中心線和與腹板組裝的定位線，并以此為基準進行H型鋼的拼裝，H型鋼拼裝定位焊所采用的焊接材料須與正式焊縫的要求相同。型鋼拼裝在H型鋼拼裝機上或設(shè)置胎架進行拼裝。為防止在焊接時產(chǎn)生過大的角變形,拼裝可適當用斜撐進行加強處理,斜撐間隔視H型鋼的腹板厚度進行設(shè)置。