孫鋒趙海鋼俞奇效陳紅梅

[摘要] 通過對天津大劇院大跨度桁架中波紋鋼板的應用，介紹了波紋鋼板抗扭措施的應用情況，對波紋鋼板焊接順序，焊后處理以及對結(jié)構的影響進行了闡述。

[關鍵字] 波紋鋼板 大跨結(jié)構 抗扭

[Abstract] Through application of corrugated steel for Long-span truss in Tianjin grand theatre，Introduced the actual application state for torsional measures of corrugated steel, expound the sequence of steel plate welding, after welding treatment and influence of the structure.

[Key Words] corrugated，Long-span structure，antitorque

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1 工程背景

本應用源于天津大劇院鋼結(jié)構工程，該工程本工程地下一層，地上四層，主體結(jié)構長235.2m、寬159.6m。結(jié)構最低點標高-16m，鋼結(jié)構頂點標高31.65m。由鋼筋混凝土-剪力墻及吊掛結(jié)構及屋頂鋼桁架組合而成。鋼結(jié)構主要由20.9m、36.9m、44.5m標高鋼梁、21m、15.9m標高吊掛鋼梁及30.6m標高屋蓋桁架組成。屋蓋結(jié)構為雙向正交雙向受力的結(jié)構。鋼桁架的最大跨度為66.7m，高度6m。整個屋蓋主結(jié)構有縱向28榀橫向主桁架、及50榀徑向次桁架及桁架間聯(lián)系鋼梁、支撐組成。屋蓋桁架四周均為懸挑桁架，最大懸挑長度達33.6m。

2 波紋板應用概況

大跨度桁架在受力過程中既要承受跨度66.7m桁架自重所引起的彎矩，又要承受33.6m懸挑桁架所引起的扭矩，為了增強桁架的抗扭作用，采用在桁架四周設置蒙皮波紋鋼板。

設置波紋鋼板蒙皮的抗扭桁架剖面

波紋板與鋼桁架桿件用全熔透焊縫連接，焊縫等級為一級。

頂面和底面波紋鋼板以3.8m×3.9m為一個單元，側(cè)面以3.84×4.65m、

3.84m×5.5m為一個單元。共計108個獨立單元。

共分割為18個區(qū)間，總長度為75.6m。

單個標準區(qū)間三維軸測圖（其中一面未顯示）

3焊接質(zhì)量保證措施

1) 波紋鋼板的總體焊接順序

由于大跨度桁架在受力過程中既要承受跨度66.7m桁架自重所引起的彎矩，又要承受33.6m懸挑桁架所引起的扭矩，為了增強桁架的抗扭作用，采用在桁架四周設置蒙皮波紋鋼板。

波紋鋼板每跨焊接時先焊接10-11軸之間底部，再焊接10、11軸兩側(cè)，最后焊接10-11軸之間頂部的波紋鋼板，第一跨從W軸開始向P軸焊接。

圖：焊接順序圖

2）波紋鋼板分塊焊接順序

2.1 上下層波紋鋼板焊接順序：

上下層波紋鋼板焊接順序圖

首先焊接垂直于波紋鋼板順肋方向的焊縫，如上圖①所示，上下所標示①焊縫必須同時施焊，焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。此目的為通過焊縫的收縮變形使波紋鋼板繃的更緊。

焊接完成標示①焊縫之后，再同時施焊標示②焊縫。焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。

焊接完成圖中一個獨立單元之后，其余三個獨立單元的焊接均按此順序進行施焊。

2.2 側(cè)面波紋鋼板焊接順序

側(cè)面波紋鋼板焊接順序圖

首先焊接垂直于波紋鋼板順肋方向的焊縫，如上圖①所示，上下所標示①焊縫必須同時施焊，焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。此目的為通過焊縫的收縮變形使波紋鋼板繃的更緊。

焊接完成標示①焊縫之后，再同時施焊標示②焊縫。焊接順序由中間往兩側(cè)施焊。

焊接完成圖中一個獨立單元之后，其余三個獨立單元的焊接均按此順序進行施焊。

3）波紋鋼板的焊接工藝

焊接工藝評定指導書

焊工的選擇 試件應由具備相應焊接資質(zhì)的焊工進行焊接，其焊工應持有相關部門頒發(fā)的資格證書，且證書應在有效期內(nèi)。

焊接設備的選擇 現(xiàn)場應選擇運轉(zhuǎn)正常的焊接設備（焊機、氣源等）進行使用，且焊接設備上的相關儀表應保證在計量檢驗有效期內(nèi)。

焊接材料的選用 ⑴．對于低合金高強度結(jié)構鋼，焊接材料選擇遵循等強度、等塑性、等韌性的原則，因此，采用型號為ER50-6焊絲。

⑵．焊材應具備有效質(zhì)量保證書。

記錄 焊接過程中應認真填寫焊接參數(shù)記錄表，焊接參數(shù)應詳實明確。

試件的標識 試件焊接完畢后，由焊工采用記號筆在焊縫附近標注焊工姓名。

焊縫要求：

（1）.TJDJY-01-04與TJDJY-01-03之間焊縫要求為全熔透一級，坡口形式如下圖所示：

（2）.TJDJY-01-01與TJDJY-01-03、TJDJY-01-04之間焊縫要求為全熔透一級，坡口形式如下圖所示：

焊 接 檢 驗

圖：焊接完成后波紋鋼板成形圖

4）波紋鋼板的焊后處理

在波紋鋼板全部焊接完成后，將對波紋鋼板進行局部的烘烤，使其產(chǎn)生微量的收縮應力，讓四周的蒙皮波紋鋼板處于緊繃狀態(tài)，充分發(fā)揮抗扭作用。

5） 波紋鋼板應用對結(jié)構的影響

結(jié)構卸載完成后變形云圖及預起拱參數(shù)（mm）

上圖中紅色數(shù)字為鋼屋蓋原先設定的預起拱值，先將預起拱值和卸載完成后的變形云圖疊合到一起，能直觀反映出鋼屋蓋變形值和預起拱值變化規(guī)律基本趨于一致。

4 結(jié)語

通過波紋鋼板在天津大劇院的實例應用，證明了其增強大跨度桁架的抗扭作用是顯著的，為今后該類結(jié)構的安裝獲得了寶貴的經(jīng)驗，可為其他工程的設計、施工提供重要參考。

參考文獻：

中國鋼結(jié)構協(xié)會 建筑鋼結(jié)構施工手冊[M]. 北京：中國計劃出版社，2002.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。