0 引言

　　在大型场馆及超高层建筑中，为满足建筑造型要求，大量使用箱形弯弧结构。传统箱形弯弧梁一般为矩形截面，多采用火工矫正配合千斤顶顶弯成型，板厚多<40mm，内隔板只要求三面角焊缝焊接，无须考虑电渣焊装配及焊接要求。深圳国际会展中心项目登录厅拱门由7个平行四边形弯弧大截面箱体分段组成，内部含密集隔板，最大分段长度约11m，最大截面尺寸2.3m×0.9m，主体板厚达80mm，最大单重约36t，箱体内隔板厚达40mm，要求四边全熔透焊接。

　　1 制作难点

　　1)本工程主体板厚达80mm，最大截面尺寸为2.3m×0.9m，整体结构呈空间弯弧形态，传统的弯弧板火焰矫正工艺难以实现结构弧线要求，需研究超厚板弯弧成型工艺，保证结构线形。

　　2)斜四边弯弧构件沿长度方向翼腹板夹角呈渐变角度，角度变化范围为70°～80°。主体焊缝要求通条全熔透，需合理设计焊缝坡口形式，满足焊接要求同时保证箱体截面形体。

　　3)箱体内部含密集隔板，与壁板呈一定倾斜角度，且壁板为弧形结构。隔板与主体翼腹板要求通条全熔透，其中一侧必须采用电渣焊，传统的电渣焊装配及焊接工艺难以满足本工程要求，需研究弧形壁板电渣焊夹板装配工艺及空间弧形构件电渣焊焊接工艺。

　　2加工制造总体思路

　　根据结构运输要求及现场吊装能力，拱门整体分7段，以其中1段为例论述整体组装过程，斜四边形弯弧梁组装如图1所示。

　　图1 节段整体组装示意  

　　3 工艺操作要点

　　3.1 超厚板弯弧成型

　　首先根据零件平面展开图采用数控火焰切割机进行钢板下料，下料后测两对角线尺寸，确保零件精度满足要求。翼腹板零件下料后在4个角点标记上对应坐标编号，以便装配时区分方向。

　　80mm弯曲工艺采用三辊卷板机压制成型。压制过程中及时调整卷板给进方向，采用靠模对预压半径及矢高的精度进行检验。

　　3.2 主焊缝坡口开设

　　为防止翼缘板厚度方向产生层状撕裂，传统厚板箱形构件一般开设V形坡口，背面加设钢衬垫。其中腹板侧坡口角度20°，翼板侧坡口角度15°，根部间隙6～8mm。本工程翼腹板之间呈渐变角度，若采用传统的坡口工艺，一方面难以满足焊接要求，另一方面无法保证截面形体要求。

　　根据结构特点及箱体平均倾斜角度，本工程坡口设计原则如下。

　　1)为保证截面尺寸，主体零件下料时板宽方向一律按最长边下料。

　　2)本工程主体焊缝采用手工CO₂气体保护焊打底、埋弧焊填充盖面，坡口根部需具有足够的施焊空间。

　　3)为保证斜四边形截面，在坡口开设过程中直接将四边形的形体加工出来。

　　根据以上原则，首先找到分段构件的平均倾斜角度a，根据焊接要求，确定实际焊接坡口角度b为30°，如图2所示。主体零件1,2,3,4坡口开设要求如图3所示。

　　图2 斜四边形截面示意 

　　图3 斜四边形主体零件坡口开设示意 

　　3.3 弯弧构件倾斜电渣焊工艺

　　为防止焊接过程中漏浆，电渣焊夹板与壁板、隔板的组装间隙需≤0.5mm;焊接时，焊枪与电渣焊孔截面呈垂直角度。本工程壁板为弧形，且壁板厚度达80mm，装配过程中，壁板与夹板无法完全顶紧，存在间隙。为防止焊接漏浆，在电渣焊夹板装配过程中，根据电渣侧腹板位置，切除电渣焊夹板的斜头，然后在电渣焊夹板端头安装玻璃纤维软衬垫。其中，玻璃纤维软衬垫由玻璃纤维带和双面铝箔胶带组成，玻璃纤维带的厚度为3～5mm，宽度为20～25mm，如图4所示。焊接过程中，通过胎架调整构件倾斜角度，保证电渣焊焊孔截面与焊枪垂直。

　　表1 预拼单元划分 

　　图4 电渣焊夹板装配工艺 

　　3.4 整体精度控制工艺

　　因整榀拱门构件尺寸较大，采取分段预拼的方式，分为3个预拼单元(见表1)。

　　预拼装工艺要求:(1)地样线按地样线图在预拼装场地划设地样线，画出构件高度、宽度2个方向中心线及端口测量值等，同时画出胎架线。桁架各端口位置线之间的允许偏差不超过±2.0mm，地样对角线之差的允许偏差<3.0mm。(2)胎架设计采用水平仪检查胎架的模板标高，调整至设计要求值，确保胎架的水平误差≤1.0mm，准备若干个调整垫片及马板，以备调节因承载引起的胎架变形及连接构件。预拼装胎架拟利用H型钢(也可采用厚度≥60mm板条)进行搭设，每2～3m设置1跨，胎架设置时必须保证具有足够的刚度。(3)预拼姿态为降低胎架高度，保证胎架安全稳定性，将构件侧立，腹板面水平放置于地面。

　　4 结语

　　1)采用三辊压制工艺，实现80mm厚大截面钢板弯曲成型。根据构件线形，加工专用靠模，保证钢板压制精度。

　　2)根据构件平均倾斜角度及构件焊接角度要求，合理设计坡口形式，既保证了超厚板箱体CO₂气体保护焊根部打底质量，同时实现了斜四边截面形体要求。

　　3)箱体为空间弧形结构，内隔板呈一定的倾斜角度，给电渣焊夹板装配和焊接带来极大难度。通过电渣焊夹板切斜头同时加装玻璃纤维软衬垫，确保夹板和弧形壁板的装配质量。通过胎架调整构件倾斜角度，确保焊枪与电渣焊孔截面垂直关系。通过以上措施，保证了电渣焊焊接质量。

　　4)因拱门整体尺寸较大，采取分3段循环预拼装的方法进行预拼，保证拱门整体线形符合设计要求。