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倍受大家關(guān)注的火炬的制作過程

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]


    主要內(nèi)容
    一、工程概況
    二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)分析
    三、主火炬塔制作工藝
    四、主要工藝保證措施
    五、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用
    六、工程質(zhì)量、安全保證體系及保證措施


    一、工程概況
    • 工程名稱：國(guó)家體育場(chǎng)開幕式工程上空特種設(shè)備項(xiàng)目
    • 工程地點(diǎn)：北京市朝陽(yáng)區(qū)成府路南側(cè)，奧林匹克
    • 公園中心區(qū)內(nèi)國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”的東北部頂蓋上
    • 設(shè)計(jì)單位：中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院、總裝備部工程
    • 設(shè)計(jì)研究總院聯(lián)合設(shè)計(jì)
    • 建設(shè)單位：北京奧運(yùn)會(huì)開閉幕式運(yùn)營(yíng)中心
    • 監(jiān)理單位：中咨工程建設(shè)監(jiān)理公司
    • 施工范圍：國(guó)家體育場(chǎng)開幕式工程上空特種
    設(shè)備項(xiàng)目主火炬塔鋼結(jié)構(gòu)制作安裝
    • 施工工期：2008年1月到2008年7月。


    主火炬塔結(jié)構(gòu)形式
    主火炬塔為空間異型不規(guī)則多曲面螺旋鋼管殼特殊藝術(shù)造型結(jié)構(gòu)。高度32米，厚度6.8米，下部最大直徑處13.2米，整體藝術(shù)造型風(fēng)格新穎、獨(dú)特。

    主火炬塔結(jié)構(gòu)形式
    主火炬塔結(jié)構(gòu)全部2000多個(gè)節(jié)點(diǎn)板、桿件長(zhǎng)度尺寸及貫口形式無一相同，三維曲線變化無規(guī)律可循。在短短的3米內(nèi)同一根桿件上就有4?7個(gè)不同半徑，不同方向的曲率。

    二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)分析
    1、主火炬塔造型復(fù)雜，施工圖設(shè)計(jì)難度大。

    2、單根桿件空間位置扭曲形狀不同，貫口形狀無一相同，下料程序復(fù)雜，難度大。

    3、每根桿件曲率不同，空間扭曲不同，彎制成型難度大。

    4、主火炬塔呈現(xiàn)空間螺旋扭曲，組裝胎具位置選擇難，胎具制作復(fù)雜。
    上主體組裝7米標(biāo)高定位模板
    5、主火炬塔上部采用不銹鋼鋼管，下部為普通碳鋼鋼管，兩種鋼管間焊接質(zhì)量要求高。

    6、主火炬塔外表設(shè)計(jì)有蒙皮，外形尺寸精度要求高，制作難度大。


    7、主火炬塔整體預(yù)拼裝困難，拼裝質(zhì)量要求高。

    8、受氣溫等因素的變化，使得安裝現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量難度大，安裝基準(zhǔn)定位較復(fù)雜
    9、由于安裝吊車必須在體育場(chǎng)外部站位，吊裝高度達(dá)55米，吊裝半徑達(dá)48米，最大吊裝重量達(dá)22.2噸，吊裝難度大。

    三、主火炬塔制作工藝
    1、施工圖設(shè)計(jì)
    采用X-STEEL與AutoCAD等軟件共同進(jìn)行施工圖的設(shè)計(jì)工作。

    2、鋼管下料
    采用PB660型相貫線切割機(jī)切割下料。

    3、鋼管彎制
    采用彎管機(jī)和液壓壓力機(jī)聯(lián)合進(jìn)行鋼管彎制。

    4、胎具搭設(shè)
    利用設(shè)計(jì)軟件計(jì)算組裝胎具定位尺寸，胎具數(shù)控切割成型后用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行胎具安裝。

    5、鋼管上胎組對(duì)
    用全站儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行鋼管構(gòu)件的安裝。


    6、部件焊接



    7、整體拼裝、焊接



    8、拆分后涂裝

    四、主要工藝保證措施
    • 針對(duì)該工程施工技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)，主要采取了以下工藝保證措施：
    1、從1、采用X-STEEL先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行空間建模，填補(bǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)軟件功能不足，大大提高施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量，利于施工。
    2、按照構(gòu)件空間位置扭曲形狀不同進(jìn)行分類
    ①直管及二維空間管采用PB660型相貫線切割機(jī)直接切割出鋼管兩頭貫口。
    ②三維空間螺旋鋼管按照展開尺寸采用相貫線切割機(jī)進(jìn)行下料并切割出單端鋼管相貫貫口，另一端我們采用相貫線切割機(jī)在直管上切割出其貫口形狀，然后依據(jù)此形狀制作樣板，在此管彎制完成后上胎組對(duì)前根據(jù)主管的角度、位置做出投影面確定好相貫口的位置和角度方向，用樣板劃出切割線進(jìn)行切割，此法既保證了貫口的形狀尺寸，又提高了樣板放樣速度。
    3、按照連接桿件曲率半徑、方向情況把每個(gè)管桿件的加工分解為兩步進(jìn)行彎制，首先選用通過改造后的彎管機(jī)和液壓壓力機(jī)（配備專用胎具）進(jìn)行平面、立面內(nèi)多個(gè)不同半徑的曲率加工；然后進(jìn)行螺旋扭曲方向多個(gè)不同半徑的曲率精度加工，然后利用高科技的電腦XSTEEL軟件標(biāo)注出每一根的螺旋桿件的三維坐標(biāo)，逐根設(shè)置胎具，并在平臺(tái)上做出投影面進(jìn)行檢查。
    4、在深入分析研究主火炬塔結(jié)構(gòu)，細(xì)致討論的情況下把本體結(jié)構(gòu)劃分為上下兩個(gè)部分：以中部翻轉(zhuǎn)架為界限，翻轉(zhuǎn)架以上部分包括翻轉(zhuǎn)架為上主體，以下部分為下飄部分。
    ①上主體采用立式組裝胎具露天進(jìn)行制作，此法可以較好的控制結(jié)構(gòu)造型和焊接變形，工裝胎具用量較少。
    ②下飄部分采用臥式組裝胎具分5個(gè)單片在廠房內(nèi)進(jìn)行制作，此法施工不受天氣變化的影響且可利用廠房內(nèi)部天車進(jìn)行施工作業(yè)，并大大減少了高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
    5、在焊接施工前根據(jù)鋼管連接節(jié)點(diǎn)形式、鋼管類型、規(guī)格、采用的焊接方法及焊接位置等制定焊接工藝評(píng)定方案，編制焊接工藝評(píng)定指導(dǎo)書，按照規(guī)程規(guī)定要求進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并將焊接工藝評(píng)定的施焊方法和施焊參數(shù)（包括焊接電流、電壓、熱輸入、預(yù)熱、后熱等）用于指導(dǎo)實(shí)際焊接施工。
    6、采用數(shù)控切割機(jī)及全站儀等先進(jìn)控制儀器進(jìn)行胎具的制作和搭設(shè)，嚴(yán)格控制組裝精度和焊接變形，從單根桿件下料開始到整體預(yù)拼裝結(jié)束全面進(jìn)行檢查控制。
    7、制作主火炬塔整體預(yù)拼試驗(yàn)支架，在其上進(jìn)行主火炬塔上主體和下飄部分整體預(yù)拼裝。此法完全按照主火炬塔實(shí)際工作位置進(jìn)行預(yù)拼裝，大大保證了預(yù)拼裝質(zhì)量，有利于控制整體尺寸。
    8、保證軌道梁托梁安裝后的水平度，是火炬能夠平穩(wěn)的行駛到“鳥巢”碗口邊緣成的關(guān)鍵問題。為克服重力變形、地質(zhì)沉降、溫度變化等對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，采用方向與距離交匯法重新布設(shè)控制點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行跟蹤測(cè)量，進(jìn)行形變觀測(cè)，根據(jù)大量的數(shù)據(jù)積累，修訂托梁支座的數(shù)據(jù)，從而保證的托梁安裝的水平度。
    9、根據(jù)吊裝的各項(xiàng)參數(shù)要求，選擇800噸汽車吊進(jìn)行吊裝，對(duì)吊車行駛的通道、設(shè)備間等處進(jìn)行受力后計(jì)算后進(jìn)行合理加固，保證了吊裝工作的順利進(jìn)行。


    此外還采取了以下基本保證措施：
    焊接施工前進(jìn)行了較全面的焊接工藝評(píng)定，按評(píng)定合格的工藝條件及參數(shù)施焊。1Cr18Ni9Ti不銹鋼管焊接手工電弧焊采用A137（E347-15）焊條進(jìn)行焊接，氬弧焊用不銹鋼管焊絲采用H0Cr21Ni10Ti。Q345B鋼管手工電弧焊采用E5015焊條進(jìn)行焊接， Q345B鋼管CO2氣體保護(hù)焊采用ER50－6焊絲進(jìn)行焊接。
    根據(jù)鋼管構(gòu)件形式編制了詳細(xì)的制作工藝。從鋼管下料、鋼管彎制、胎具搭設(shè)、單片組對(duì)和焊接、整體拼裝、整體焊接、除銹及涂裝等，每道工序都制定了質(zhì)量控制要點(diǎn)，全面保證制作質(zhì)量。　
    五、先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用
    1 、采用X-STEEL軟件對(duì)主火炬塔進(jìn)行建模。
    建模完成后可直觀地進(jìn)行觀察鋼管構(gòu)件組裝焊接及相貫情況，能夠提供精確的桿件組裝位置坐標(biāo)進(jìn)行胎具搭設(shè)和鋼管上胎組裝等工作。可以方便地轉(zhuǎn)化成AutoCAD格式進(jìn)行零部件圖的施工圖設(shè)計(jì)工作，提高工作效率。
    2 、采用數(shù)控相貫線切割機(jī)進(jìn)行鋼管切割下料
    采用數(shù)控編程對(duì)每根鋼管桿件尺寸及貫口形狀進(jìn)行切割下料。該方法操作簡(jiǎn)單,工藝先進(jìn)，切割精度和效率高。尤其是對(duì)各種復(fù)雜的鋼管貫口，更能體現(xiàn)其自動(dòng)切割、高效切割和高質(zhì)量切割的優(yōu)點(diǎn)。
    3 、采用全站儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行胎具精確搭設(shè)和鋼管構(gòu)件精確組裝定位
    由于主火炬塔為空間異型不規(guī)則多曲面螺旋鋼管殼特殊藝術(shù)造型結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)測(cè)量手段難以保證其組裝定位及焊接精度，必須使用全站儀等高精度的測(cè)量?jī)x器以保證制作施工質(zhì)量。
    4 、采用彎管機(jī)和液壓壓力機(jī)組合進(jìn)行鋼管的彎制
    按照連接桿件曲率半徑、方向情況把每個(gè)管桿件的加工分解為兩步進(jìn)行彎制，首先選用通過改造后的彎管機(jī)和液壓壓力機(jī)（配備專用胎具）進(jìn)行平面、立面內(nèi)多個(gè)不同半徑的曲率加工；然后進(jìn)行螺旋扭曲方向多個(gè)不同半徑的曲率精度加工，然后利用高科技的電腦XSTEEL軟件標(biāo)注出每一根的螺旋桿件的三維坐標(biāo)，逐根設(shè)置胎具，并在平臺(tái)上做出投影面進(jìn)行檢查。
    5 、采用X-STEEL軟件對(duì)主火炬塔進(jìn)行分析，確定合理的胎具位置
    通過X-STEEL軟件確定胎具位置及通過其上各鋼管的位置坐標(biāo)，保證鋼管上胎組裝精度。
    6、使用全站儀、水準(zhǔn)儀等布控一、二級(jí)控制點(diǎn)，通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析設(shè)計(jì)托梁支座形式，保證軌道梁安裝的水平度。
    六、工程質(zhì)量、安全保證體系及保證措施

    2 、質(zhì)量保證體系
    建立了以組織、職責(zé)程序、過程和資源為一體的質(zhì)量保證體系。
    在組織結(jié)構(gòu)上，建立由質(zhì)量保證工程師直接負(fù)責(zé)，各專業(yè)責(zé)任工程師中間控制，專職檢驗(yàn)員作業(yè)檢查，生產(chǎn)車間班組質(zhì)量監(jiān)督員自檢、互檢的質(zhì)量保證組織系統(tǒng)。
    認(rèn)真執(zhí)行質(zhì)量責(zé)任制，將每個(gè)崗位、每個(gè)職工的質(zhì)量職責(zé)納入項(xiàng)目承包的崗位合同中，并制定嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲標(biāo)準(zhǔn)，使施工過程的每道工序、每個(gè)部位都處于受控狀態(tài)。
    在資源配置上，選派技術(shù)好、責(zé)任心強(qiáng)的技術(shù)人員和工人在組對(duì)、焊接、端銑和預(yù)拼裝等關(guān)鍵工序的作業(yè)崗位上，并配備必要的測(cè)量?jī)x器和檢測(cè)設(shè)備，每天召開生產(chǎn)和質(zhì)量例會(huì)并組織質(zhì)量分析，不斷改進(jìn)施工質(zhì)量。以超前管理、預(yù)防為主為原則。

    3 、質(zhì)量管理措施
    為充分保證本工程制作質(zhì)量，滿足工期要求，我公司主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了加強(qiáng)管理。
    ①加強(qiáng)詳圖設(shè)計(jì)的管理。尤其在詳圖設(shè)計(jì)中要充分考慮體現(xiàn)制作加工、焊接、安裝的工藝可行性。
    ②加強(qiáng)技術(shù)交底工作。組織設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理、生產(chǎn)的相關(guān)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，掌握施工中技術(shù)要求，加強(qiáng)關(guān)鍵點(diǎn)的控制。
    ③制定較詳細(xì)的加工工藝方案，方案有較強(qiáng)的可行性。
    ④編制詳細(xì)的加工計(jì)劃，具體到每個(gè)部件的每個(gè)工序完成時(shí)限，責(zé)任落實(shí)到人，保證工期和質(zhì)量要求。
    ⑤加強(qiáng)質(zhì)量管理文件的落實(shí)，實(shí)行了三檢制質(zhì)量管理辦法，加強(qiáng)工序之間的確認(rèn)，加強(qiáng)全過程管理。
    ⑥細(xì)化了工程項(xiàng)目開工前、施工階段和竣工驗(yàn)收階段的質(zhì)量控制，明確了質(zhì)量獎(jiǎng)懲的方法和依據(jù)。
    通過上述措施的實(shí)施，使質(zhì)量管理工作有序化、條理化，工程質(zhì)量也得到了切實(shí)保證。
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