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)    
      時間:2009-12-22 20:26:10 [收藏]

        主要內(nèi)容
        一、工程概況
        二、結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)難點分析
        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:國家體育場開幕式工程上空特種設(shè)備項目
        • 工程地點:北京市朝陽區(qū)成府路南側(cè),奧林匹克
        • 公園中心區(qū)內(nèi)國家體育場“鳥巢”的東北部頂蓋上
        • 設(shè)計單位:中國建筑設(shè)計研究院、總裝備部工程
        • 設(shè)計研究總院聯(lián)合設(shè)計
        • 建設(shè)單位:北京奧運會開閉幕式運營中心
        • 監(jiān)理單位:中咨工程建設(shè)監(jiān)理公司
        • 施工范圍:國家體育場開幕式工程上空特種
        設(shè)備項目主火炬塔鋼結(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、獨特。

        主火炬塔結(jié)構(gòu)形式
        主火炬塔結(jié)構(gòu)全部2000多個節(jié)點板、桿件長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個不同半徑,不同方向的曲率。

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

        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)場測量難度大,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
        采用X-STEEL與AutoCAD等軟件共同進(jìn)行施工圖的設(shè)計工作。

        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)計軟件計算組裝胎具定位尺寸,胎具數(shù)控切割成型后用測量儀器進(jìn)行胎具安裝。

        5、鋼管上胎組對
        用全站儀等測量儀器進(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
        • 針對該工程施工技術(shù)重點、難點,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)計軟件進(jìn)行空間建模,填補常規(guī)設(shè)計軟件功能不足,大大提高施工圖設(shè)計質(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)多個不同半徑的曲率加工;然后進(jìn)行螺旋扭曲方向多個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。
        5、在焊接施工前根據(jù)鋼管連接節(jié)點形式、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定方案,編制焊接工藝評定指導(dǎo)書,按照規(guī)程規(guī)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(shù)(包括焊接電流、電壓、熱輸入、預(yù)熱、后熱等)用于指導(dǎo)實際焊接施工。
        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,采用全站儀進(jìn)行跟蹤測量,進(jìn)行形變觀測,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)吊裝的各項參數(shù)要求,選擇800噸汽車吊進(jìn)行吊裝,對吊車行駛的通道、設(shè)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(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,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??梢苑奖愕剞D(zhuǎn)化成AutoCAD格式進(jìn)行零部件圖的施工圖設(shè)計工作,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。該方法操作簡單,工藝先進(jìn),切割精度和效率高。尤其是對各種復(fù)雜的鋼管貫口,更能體現(xiàn)其自動切割、高效切割和高質(zhì)量切割的優(yōu)點。
        3 、采用全站儀等測量儀器進(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儀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)多個不同半徑的曲率加工;然后進(jìn)行螺旋扭曲方向多個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、二級控制點,通過對測量數(shù)據(jù)的對比分析設(shè)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(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,將每個崗位、每個職工的質(zhì)量職責(zé)納入項目承包的崗位合同中,并制定嚴(yán)格的獎懲標(biāo)準(zhǔn),使施工過程的每道工序、每個部位都處于受控狀態(tài)。
        在資源配置上,選派技術(shù)好、責(zé)任心強的技術(shù)人員和工人在組對、焊接、端銑和預(yù)拼裝等關(guān)鍵工序的作業(yè)崗位上,并配備必要的測量儀器和檢測設(shè)備,每天召開生產(chǎn)和質(zhì)量例會并組織質(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方面進(jìn)行了加強管理。
        ①加強詳圖設(shè)計的管理。尤其在詳圖設(shè)計中要充分考慮體現(xiàn)制作加工、焊接、安裝的工藝可行性。
        ②加強技術(shù)交底工作。組織設(shè)計、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,加強關(guān)鍵點的控制。
        ③制定較詳細(xì)的加工工藝方案,方案有較強的可行性。
        ④編制詳細(xì)的加工計劃,具體到每個部件的每個工序完成時限,責(zé)任落實到人,保證工期和質(zhì)量要求。
        ⑤加強質(zhì)量管理文件的落實,實行了三檢制質(zhì)量管理辦法,加強工序之間的確認(rèn),加強全過程管理。
        ⑥細(xì)化了工程項目開工前、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(jù)。
        通過上述措施的實施,使質(zhì)量管理工作有序化、條理化,工程質(zhì)量也得到了切實保證。
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