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摘 要：波纹腹板H型钢梁与传统的平腹板H型钢梁相比，既满足功能又节重增效，在我国民用建筑钢结构中开始应用，并具有广泛的应用前景。波纹腹板采用无牵制模压制作技术，波形可调、截面高度可达3.5 m、波纹腹板厚度可达14 mm，比采用普通的模压法和冲压法成型，具有加工速度快、成型后腹板无残余应力、模压回弹值易控制及成型精度高的优点。
关键词：波纹腹板H型钢梁 无牵制模压。
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0079-01
1 工程概况
烟台潮水机场航站楼钢结构最大跨度55.5 m，为单梁结构体系。钢梁均采用波纹腹板H型钢梁。钢梁截面最大3.5 m，波纹腹板厚度达14 mm，屋盖钢结构约7500 t。
2 施工难点
普通波纹腹板H型钢成型及制作方法只能加工截面高度1 m以内，腹板厚度5 mm以内的构件，且腹板波形较少，在本工程波纹腹板H型钢制作中无法应用。
3 关键技术及操作要点
3.1 施工工艺流程
钢板入库→钢板切割下料→钢板精裁、开坡口→波纹腹板模压成型→波纹腹板拼接焊接→波纹腹板H型钢梁组立→波纹腹板H型钢梁焊接→上标准钢平台整形→焊接成型中检→精磨、钻孔→工厂内预拼装→抛丸除锈→防腐油漆涂装→构件包装出厂。
3.2 关键技术及操作要点
3.2.1 施工准备
施工前熟悉设计图纸，制定各工序作业指导书，对所有操作人员进行交底，明确设计意图和要求。用Tekla软件建立结构三维模型，进行施工图纸细化。制作前进行焊接工艺评定，确定焊接工艺参数。
3.2.2 钢板数控等离子切割下料
（1）钢板切割下料。
①切割前应清楚母材表面的油污、铁锈和潮气，切割后表面应光滑无裂纹，在切割过程中考虑割缝补偿。②为保证下料精度、消除切割变形和应力，厚度小于或等于20 mm的钢板采用数控等离子水下切割。③钢板厚度大于20 mm的采用数控火焰切割。
3.2.3 钢板精裁、开坡口
（1）各规格的翼缘板、腹板、劲板、连接板等，根据焊接工艺和现场安装时的要求，采用数控等离子开设所需坡口。（2）厚板切割下料后，去除切割淬硬层有利于厚板的Z向性能保证和防止厚板层状撕裂。
3.2.4 波纹腹板无牵制模压成型
（1）无牵制模压机组压制波纹钢腹板。（2）波纹腹板成型采用无牵制模压法，在同一横断面上同时不超过两个受压牵制区，且模压时两侧钢板不受牵制，可自由伸缩。（3）压制之前必须对钢板进行准确的定位与固定，确保压制后波纹钢板与设计要求一致。（4）压制过程中，注意钢板的压制方向与定位，确保坡口方向与工艺要求一致。（5）压制过程中，必须考虑到后续工艺的加工余量与焊接变形，并考虑到弯曲变形的回弹。折弯半径按设计图要求，折弯半径宜大于15倍腹板厚。（6）压制成型的波纹钢腹板不应有冷弯裂纹、趋势性断裂、浪边、角部裂纹、角部褶皱、纵向弯曲、扭曲等缺陷。
3.2.5 波纹腹板拼接焊接
波纹腹板模压成型后按腹板竖直方向进行拼接焊接，焊接采用埋弧焊，焊缝质量达到全熔透一级焊缝质量要求。
3.2.6 波纹腹板H型钢梁组立、焊接
（1）组立在专门的胎架上进行，先进行纵向卧式胎架的搭设，胎架的刚度大于梁的刚度，胎架水平度控制在2 mm以内并检查合格后方可使用。
（2）胎架搭设。
①组装胎架：在较平整的水泥地面上铺设钢板，一侧弹出一条纵向直线，并根据直线每间隔2.5 m竖直放置一根12#槽钢，垂直于平面外侧加一支斜撑，距竖直槽钢15 cm放置一根50 cm截面的H型钢，另一支H型钢视梁大小确定。另一侧竖直槽钢要考虑到顶翼缘板用千斤顶的尺寸。②焊接胎架：为采用14#槽钢搭设，两边45°角的胎架，组立完的H型波纹腹板梁放入该胎架内进行焊接。
4 组立方法与步骤
（1）根据组装图在钢平台上画地样。（2）在先组立的胎架内吊入上翼缘板，并用竖直槽钢垂直定位点焊牢固，以防侧翻伤人。点焊采用50×50×10钢板与槽钢点焊。（3）将已拼接成型的波纹腹板吊入胎架内定位，并与上翼缘板进行定位。（4）吊入另一侧的下翼缘板，并与腹板进行定位，下翼缘板外侧采用千斤顶顶紧并与腹板吻合，可用3～4只千斤顶同时顶紧，在腹板上面采用配重压制及千斤顶顶紧即可。当全部点焊完毕后将该波纹腹板钢梁吊入焊接胎架内进行焊接。
5 焊接
（1）除节段与节段等必需的现场焊接之外，所有焊接作业应采用工厂焊接，每个施工节段的波纹腹板梁应在工厂内整体制作，工厂焊接宜采用全自动或半自动装备焊接。（2）波纹腹板H型钢梁的焊接，包含连接件的焊接和节段之间的焊接。所有焊接均应在施焊之前进行焊接工艺检验及评定。（3）波纹腹板接高焊接应按照一级焊缝标准执行，与剪力平行方向的焊接和其他焊接按照二级焊缝标准要求执行，尚需满足设计要求。（4）正式焊接前，应进行与实际条件相似的焊接实验，并按经评定的焊接工艺指导书，采用适宜的焊接时间、电流和相关工艺参数。
5.1 波纹腹板H型钢梁整形控制
（1）成形后的波纹腹板H型钢梁需采用专用的标准钢平台、工装设备进行整形，以满足波纹腹板的尺寸和整体结构要求，波纹腹板和相关连接件，采用机械整形矫正，不得采用锤击等其他人工方法。（2）钢梁矫正一般采用冷矫，冷矫正时环境温度不得低于-12 ℃，矫正后的钢材表面不得有超过标准要求的凹痕和其他损伤。（3）个别部位确需采用热矫时，热矫温度应控制在600 ℃～800 ℃，严禁过烧。矫正后零件温度应缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击钢材工件或用水急冷。（4）钢梁整形后尺寸允许偏差应符合设计和钢结构验收规范要求。
5.2 预拼装
（1）钢梁预拼装应按设计文件和现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》的有关规定进行验收。（2）预拼装场地应平整、坚实；预拼装所用的临时支撑架或平台应经测量准确定位，预拼装所用的临时支撑结构应进行结构安全计算。（3）钢梁预拼装应按设计图的控制尺寸定位，对有预起拱、焊接收缩等的构件，应按预起拱值或收缩量的大小对尺寸定位进行调整。
5.3 抛丸除锈及涂装
（1）涂装前采用抛丸工艺，对波纹腹板梁表面进行二次除锈，将表面氧化皮和铁锈以及其他杂物清除干净，油污脱脂采用化学分解去除，不建议采用灼烧法。（2）抛丸处理达标后4 h内应进行涂装作业，否则应再次进行前处理。
5.4 包装出厂
涂装完成后的波纹腹板H型钢构件注意成品保护，出厂前包装好，并注意装卸车及运输过程中的保护。
6 效益分析及结语
烟台潮水机场航站楼工程为大跨度厚波纹腹板H型钢梁第一次在大型公共建筑上的大规模成功应用。采用的制作技术突破了普通波纹腹板H型钢成型及焊接设备只能加工截面高度1 m以内，腹板厚度5 mm以内的构件且腹板波形较少的局限性，能够制作的钢梁腹板波形可调、截面高度可达3.5 m、腹板厚度达14 mm。成功的解决了高截面厚波纹腹板H型钢梁制作施工难题，施工全过程快速、环保、安全、优质、经济，得到建设、设计和监理单位的一致认可。
关键词：波纹腹板H型钢梁 无牵制模压。
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0079-01
1 工程概况
烟台潮水机场航站楼钢结构最大跨度55.5 m，为单梁结构体系。钢梁均采用波纹腹板H型钢梁。钢梁截面最大3.5 m，波纹腹板厚度达14 mm，屋盖钢结构约7500 t。
2 施工难点
普通波纹腹板H型钢成型及制作方法只能加工截面高度1 m以内，腹板厚度5 mm以内的构件，且腹板波形较少，在本工程波纹腹板H型钢制作中无法应用。
3 关键技术及操作要点
3.1 施工工艺流程
钢板入库→钢板切割下料→钢板精裁、开坡口→波纹腹板模压成型→波纹腹板拼接焊接→波纹腹板H型钢梁组立→波纹腹板H型钢梁焊接→上标准钢平台整形→焊接成型中检→精磨、钻孔→工厂内预拼装→抛丸除锈→防腐油漆涂装→构件包装出厂。
3.2 关键技术及操作要点
3.2.1 施工准备
施工前熟悉设计图纸，制定各工序作业指导书，对所有操作人员进行交底，明确设计意图和要求。用Tekla软件建立结构三维模型，进行施工图纸细化。制作前进行焊接工艺评定，确定焊接工艺参数。
3.2.2 钢板数控等离子切割下料
（1）钢板切割下料。
①切割前应清楚母材表面的油污、铁锈和潮气，切割后表面应光滑无裂纹，在切割过程中考虑割缝补偿。②为保证下料精度、消除切割变形和应力，厚度小于或等于20 mm的钢板采用数控等离子水下切割。③钢板厚度大于20 mm的采用数控火焰切割。
3.2.3 钢板精裁、开坡口
（1）各规格的翼缘板、腹板、劲板、连接板等，根据焊接工艺和现场安装时的要求，采用数控等离子开设所需坡口。（2）厚板切割下料后，去除切割淬硬层有利于厚板的Z向性能保证和防止厚板层状撕裂。
3.2.4 波纹腹板无牵制模压成型
（1）无牵制模压机组压制波纹钢腹板。（2）波纹腹板成型采用无牵制模压法，在同一横断面上同时不超过两个受压牵制区，且模压时两侧钢板不受牵制，可自由伸缩。（3）压制之前必须对钢板进行准确的定位与固定，确保压制后波纹钢板与设计要求一致。（4）压制过程中，注意钢板的压制方向与定位，确保坡口方向与工艺要求一致。（5）压制过程中，必须考虑到后续工艺的加工余量与焊接变形，并考虑到弯曲变形的回弹。折弯半径按设计图要求，折弯半径宜大于15倍腹板厚。（6）压制成型的波纹钢腹板不应有冷弯裂纹、趋势性断裂、浪边、角部裂纹、角部褶皱、纵向弯曲、扭曲等缺陷。
3.2.5 波纹腹板拼接焊接
波纹腹板模压成型后按腹板竖直方向进行拼接焊接，焊接采用埋弧焊，焊缝质量达到全熔透一级焊缝质量要求。
3.2.6 波纹腹板H型钢梁组立、焊接
（1）组立在专门的胎架上进行，先进行纵向卧式胎架的搭设，胎架的刚度大于梁的刚度，胎架水平度控制在2 mm以内并检查合格后方可使用。
（2）胎架搭设。
①组装胎架：在较平整的水泥地面上铺设钢板，一侧弹出一条纵向直线，并根据直线每间隔2.5 m竖直放置一根12#槽钢，垂直于平面外侧加一支斜撑，距竖直槽钢15 cm放置一根50 cm截面的H型钢，另一支H型钢视梁大小确定。另一侧竖直槽钢要考虑到顶翼缘板用千斤顶的尺寸。②焊接胎架：为采用14#槽钢搭设，两边45°角的胎架，组立完的H型波纹腹板梁放入该胎架内进行焊接。
4 组立方法与步骤
（1）根据组装图在钢平台上画地样。（2）在先组立的胎架内吊入上翼缘板，并用竖直槽钢垂直定位点焊牢固，以防侧翻伤人。点焊采用50×50×10钢板与槽钢点焊。（3）将已拼接成型的波纹腹板吊入胎架内定位，并与上翼缘板进行定位。（4）吊入另一侧的下翼缘板，并与腹板进行定位，下翼缘板外侧采用千斤顶顶紧并与腹板吻合，可用3～4只千斤顶同时顶紧，在腹板上面采用配重压制及千斤顶顶紧即可。当全部点焊完毕后将该波纹腹板钢梁吊入焊接胎架内进行焊接。
5 焊接
（1）除节段与节段等必需的现场焊接之外，所有焊接作业应采用工厂焊接，每个施工节段的波纹腹板梁应在工厂内整体制作，工厂焊接宜采用全自动或半自动装备焊接。（2）波纹腹板H型钢梁的焊接，包含连接件的焊接和节段之间的焊接。所有焊接均应在施焊之前进行焊接工艺检验及评定。（3）波纹腹板接高焊接应按照一级焊缝标准执行，与剪力平行方向的焊接和其他焊接按照二级焊缝标准要求执行，尚需满足设计要求。（4）正式焊接前，应进行与实际条件相似的焊接实验，并按经评定的焊接工艺指导书，采用适宜的焊接时间、电流和相关工艺参数。
5.1 波纹腹板H型钢梁整形控制
（1）成形后的波纹腹板H型钢梁需采用专用的标准钢平台、工装设备进行整形，以满足波纹腹板的尺寸和整体结构要求，波纹腹板和相关连接件，采用机械整形矫正，不得采用锤击等其他人工方法。（2）钢梁矫正一般采用冷矫，冷矫正时环境温度不得低于-12 ℃，矫正后的钢材表面不得有超过标准要求的凹痕和其他损伤。（3）个别部位确需采用热矫时，热矫温度应控制在600 ℃～800 ℃，严禁过烧。矫正后零件温度应缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击钢材工件或用水急冷。（4）钢梁整形后尺寸允许偏差应符合设计和钢结构验收规范要求。
5.2 预拼装
（1）钢梁预拼装应按设计文件和现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》的有关规定进行验收。（2）预拼装场地应平整、坚实；预拼装所用的临时支撑架或平台应经测量准确定位，预拼装所用的临时支撑结构应进行结构安全计算。（3）钢梁预拼装应按设计图的控制尺寸定位，对有预起拱、焊接收缩等的构件，应按预起拱值或收缩量的大小对尺寸定位进行调整。
5.3 抛丸除锈及涂装
（1）涂装前采用抛丸工艺，对波纹腹板梁表面进行二次除锈，将表面氧化皮和铁锈以及其他杂物清除干净，油污脱脂采用化学分解去除，不建议采用灼烧法。（2）抛丸处理达标后4 h内应进行涂装作业，否则应再次进行前处理。
5.4 包装出厂
涂装完成后的波纹腹板H型钢构件注意成品保护，出厂前包装好，并注意装卸车及运输过程中的保护。
6 效益分析及结语
烟台潮水机场航站楼工程为大跨度厚波纹腹板H型钢梁第一次在大型公共建筑上的大规模成功应用。采用的制作技术突破了普通波纹腹板H型钢成型及焊接设备只能加工截面高度1 m以内，腹板厚度5 mm以内的构件且腹板波形较少的局限性，能够制作的钢梁腹板波形可调、截面高度可达3.5 m、腹板厚度达14 mm。成功的解决了高截面厚波纹腹板H型钢梁制作施工难题，施工全过程快速、环保、安全、优质、经济，得到建设、设计和监理单位的一致认可。