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倍受大家關(guān)注的火炬的制作過(guò)程

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    主要內容
    一、工程概況
    二、結構特點(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(chēng)：國家體育場(chǎng)開(kāi)幕式工程上空特種設備項目
    • 工程地點(diǎn)：北京市朝陽(yáng)區成府路南側，奧林匹克
    • 公園中心區內國家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”的東北部頂蓋上
    • 設計單位：中國建筑設計研究院、總裝備部工程
    • 設計研究總院聯(lián)合設計
    • 建設單位：北京奧運會(huì )開(kāi)閉幕式運營(yíng)中心
    • 監理單位：中咨工程建設監理公司
    • 施工范圍：國家體育場(chǎng)開(kāi)幕式工程上空特種
    設備項目主火炬塔鋼結構制作安裝
    • 施工工期：2008年1月到2008年7月。


    主火炬塔結構形式
    主火炬塔為空間異型不規則多曲面螺旋鋼管殼特殊藝術(shù)造型結構。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、獨特。

    主火炬塔結構形式
    主火炬塔結構全部2000多個(gè)節點(diǎn)板、桿件長(cháng)度尺寸及貫口形式無(wú)一相同，三維曲線(xiàn)變化無(wú)規律可循。在短短的3米內同一根桿件上就有4?7個(gè)不同半徑，不同方向的曲率。

    二、結構特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)分析
    1、主火炬塔造型復雜，施工圖設計難度大。

    2、單根桿件空間位置扭曲形狀不同，貫口形狀無(wú)一相同，下料程序復雜，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、主火炬塔呈現空間螺旋扭曲，組裝胎具位置選擇難，胎具制作復雜。
    上主體組裝7米標高定位模板
    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、主火炬塔外表設計有蒙皮，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，使得安裝現場(chǎng)測量難度大，安裝基準定位較復雜
    9、由于安裝吊車(chē)必須在體育場(chǎng)外部站位，吊裝高度達55米，吊裝半徑達48米，最大吊裝重量達22.2噸，吊裝難度大。

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

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

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

    4、胎具搭設
    利用設計軟件計算組裝胎具定位尺寸，胎具數控切割成型后用測量?jì)x器進(jìn)行胎具安裝。

    5、鋼管上胎組對
    用全站儀等測量?jì)x器進(jìn)行鋼管構件的安裝。


    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)設計軟件進(jìn)行空間建模，填補常規設計軟件功能不足，大大提高施工圖設計質(zhì)量，利于施工。
    2、按照構件空間位置扭曲形狀不同進(jìn)行分類(lèi)
    ①直管及二維空間管采用PB660型相貫線(xiàn)切割機直接切割出鋼管兩頭貫口。
    ②三維空間螺旋鋼管按照展開(kāi)尺寸采用相貫線(xiàn)切割機進(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(xiàn)切割機在直管上切割出其貫口形狀，然后依據此形狀制作樣板，在此管彎制完成后上胎組對前根據主管的角度、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(xiàn)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(guò)改造后的彎管機和液壓壓力機（配備專(zhuān)用胎具）進(jìn)行平面、立面內多個(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軟件標注出每一根的螺旋桿件的三維坐標，逐根設置胎具，并在平臺上做出投影面進(jìn)行檢查。
    4、在深入分析研究主火炬塔結構，細致討論的情況下把本體結構劃分為上下兩個(gè)部分：以中部翻轉架為界限，翻轉架以上部分包括翻轉架為上主體，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構造型和焊接變形，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(chǎng)房內進(jìn)行制作，此法施工不受天氣變化的影響且可利用廠(chǎng)房內部天車(chē)進(jìn)行施工作業(yè)，并大大減少了高空作業(yè)風(fēng)險。
    5、在焊接施工前根據鋼管連接節點(diǎn)形式、鋼管類(lèi)型、規格、采用的焊接方法及焊接位置等制定焊接工藝評定方案，編制焊接工藝評定指導書(shū)，按照規程規定要求進(jìn)行焊接工藝評定，并將焊接工藝評定的施焊方法和施焊參數（包括焊接電流、電壓、熱輸入、預熱、后熱等）用于指導實(shí)際焊接施工。
    6、采用數控切割機及全站儀等先進(jìn)控制儀器進(jìn)行胎具的制作和搭設，嚴格控制組裝精度和焊接變形，從單根桿件下料開(kāi)始到整體預拼裝結束全面進(jìn)行檢查控制。
    7、制作主火炬塔整體預拼試驗支架，在其上進(jìn)行主火炬塔上主體和下飄部分整體預拼裝。此法完全按照主火炬塔實(shí)際工作位置進(jìn)行預拼裝，大大保證了預拼裝質(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，是火炬能夠平穩的行駛到“鳥(niǎo)巢”碗口邊緣成的關(guān)鍵問(wèn)題。為克服重力變形、地質(zhì)沉降、溫度變化等對主體結構的影響，采用方向與距離交匯法重新布設控制點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行跟蹤測量，進(jìn)行形變觀(guān)測，根據大量的數據積累，修訂托梁支座的數據，從而保證的托梁安裝的水平度。
    9、根據吊裝的各項參數要求，選擇800噸汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，對吊車(chē)行駛的通道、設備間等處進(jìn)行受力后計算后進(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定，按評定合格的工藝條件及參數施焊。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氣體保護焊采用ER50－6焊絲進(jìn)行焊接。
    根據鋼管構件形式編制了詳細的制作工藝。從鋼管下料、鋼管彎制、胎具搭設、單片組對和焊接、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?！?br /> 五、先進(jìn)技術(shù)的應用
    1 、采用X-STEEL軟件對主火炬塔進(jìn)行建模。
    建模完成后可直觀(guān)地進(jìn)行觀(guān)察鋼管構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進(jìn)行胎具搭設和鋼管上胎組裝等工作?？梢苑奖愕剞D化成AutoCAD格式進(jìn)行零部件圖的施工圖設計工作，提高工作效率。
    2 、采用數控相貫線(xiàn)切割機進(jìn)行鋼管切割下料
    采用數控編程對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。尤其是對各種復雜的鋼管貫口，更能體現其自動(dòng)切割、高效切割和高質(zhì)量切割的優(yōu)點(diǎn)。
    3 、采用全站儀等測量?jì)x器進(jìn)行胎具精確搭設和鋼管構件精確組裝定位
    由于主火炬塔為空間異型不規則多曲面螺旋鋼管殼特殊藝術(shù)造型結構，采用常規測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量?jì)x器以保證制作施工質(zhì)量。
    4 、采用彎管機和液壓壓力機組合進(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(guò)改造后的彎管機和液壓壓力機（配備專(zhuān)用胎具）進(jìn)行平面、立面內多個(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軟件標注出每一根的螺旋桿件的三維坐標，逐根設置胎具，并在平臺上做出投影面進(jìn)行檢查。
    5 、采用X-STEEL軟件對主火炬塔進(jìn)行分析，確定合理的胎具位置
    通過(guò)X-STEEL軟件確定胎具位置及通過(guò)其上各鋼管的位置坐標，保證鋼管上胎組裝精度。
    6、使用全站儀、水準儀等布控一、二級控制點(diǎn)，通過(guò)對測量數據的對比分析設計托梁支座形式，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、職責程序、過(guò)程和資源為一體的質(zhì)量保證體系。
    在組織結構上，建立由質(zhì)量保證工程師直接負責，各專(zhuān)業(yè)責任工程師中間控制，專(zhuān)職檢驗員作業(yè)檢查，生產(chǎn)車(chē)間班組質(zhì)量監督員自檢、互檢的質(zhì)量保證組織系統。
    認真執行質(zhì)量責任制，將每個(gè)崗位、每個(gè)職工的質(zhì)量職責納入項目承包的崗位合同中，并制定嚴格的獎懲標準，使施工過(guò)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、責任心強的技術(shù)人員和工人在組對、焊接、端銑和預拼裝等關(guān)鍵工序的作業(yè)崗位上，并配備必要的測量?jì)x器和檢測設備，每天召開(kāi)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(mǎn)足工期要求，我公司主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了加強管理。
    ①加強詳圖設計的管理。尤其在詳圖設計中要充分考慮體現制作加工、焊接、安裝的工藝可行性。
    ②加強技術(shù)交底工作。組織設計、質(zhì)量管理、生產(chǎn)的相關(guān)人員進(jìn)行詳細的技術(shù)交底，掌握施工中技術(shù)要求，加強關(guān)鍵點(diǎn)的控制。
    ③制定較詳細的加工工藝方案，方案有較強的可行性。
    ④編制詳細的加工計劃，具體到每個(gè)部件的每個(gè)工序完成時(shí)限，責任落實(shí)到人，保證工期和質(zhì)量要求。
    ⑤加強質(zhì)量管理文件的落實(shí)，實(shí)行了三檢制質(zhì)量管理辦法，加強工序之間的確認，加強全過(guò)程管理。
    ⑥細化了工程項目開(kāi)工前、施工階段和竣工驗收階段的質(zhì)量控制，明確了質(zhì)量獎懲的方法和依據。
    通過(guò)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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