中央电视台新台址建设工程A标段工程桁架柱制作技术

摘 要：对特殊工程的技术要求、制作特点和难点的分析，掌握超高层全钢结构的制作主要构件的放样、下料、装配及焊接顺序、厚板焊接收缩余量控制、厚板焊接变形的控制和变形的矫正等各个重要环节的质量控制制定合理的施工工艺，大型桁架拼装技术。

关键词：塔楼 裙房 厚板焊接 桁架 蝶形节点

一、工程概况：

中央电视台CCTV主楼由2座塔楼、裙房及基座组成，设三层地下室，地上总面积40万平方米，两塔楼向两个方向呈6°倾斜，分别为51层和44层，顶部通过14层的悬臂结构连为一体。最大高度234米，裙房9层，与塔楼连为一体。本工程裙房转换桁架为箱形截面、轧制H型钢柱、钢梁和支撑，主要材质为Q390D、Q420D、A572、Q345GJC、Q345C等，依据不同厚度和使用部位提出要求Z向性能。

本工程的难点为厚板焊接、桁架蝶形节点的焊接，其最大板厚为100mm，其它的还有90mm、80mm、60mm、50 mm、40 mm、30 mm等。

二、施工方法

本工程主要通过对裙楼桁架的下料、切割、组对、焊接各工序控制， 重点强调了裙楼桁架的制作和预拼装的施工方法。

1.裙楼转换桁架的制作（以位置4/4 轴处）

1.1 构件描述：桁架总长度约37米，高11米，分13个安装段。上弦杆的截面为900X900X60X30箱型；下弦杆的截面为800X900X60X60箱形；桁架端部腹杆的截面为950X900X60X40、900X900X60X60箱形；桁架中间腹杆的截面为900X700X30X50的板制BH型钢。箱形上、下弦节点处（与斜腹杆相连）的大节点板厚为80mm；箱形上、下弦节点处（与直腹杆相连）的大节点板厚为60mm。腹板间有板厚过渡处理。安装段之间的工地连接为焊接，工地对接节点间的间隙9mm。分段的最重为30吨左右，13段相加重量为200吨左右。

1.2桁架分段之简图

1.3制作要点：

上、下弦按图纸分段制作（节点段、弦杆段）后组合较合理，长度余量30mm放在节点间的弦杆上。腹板大节点板按图纸尺寸下料，开板厚处理值，节点段与弦杆段的每一对接缝放3mm的对接收缩量于弦杆段上。

斜撑的翼、腹板长度按图纸尺寸放20mm余量，预装时再调整长度。当斜撑为BH焊接型钢时，其腹板连接板孔在构件上可先钻出，而连接板为预装时配钻。

预装时的工地节点要考虑3mm的现场对接焊接收缩量。工地节点对接坡口的开设要有利于焊接，参照图纸上工地对接位置的衬垫装配方式，在翼板宽度两侧开锁口。

每段成形的单体弦杆，直立时检测旁弯，旁弯必须在1/1500，且小于5mm内。

由于翼板在节点处为焊透焊缝，翼板的宽度加4mm焊接收缩量。而弦杆的两端150mm内也为焊透焊缝，组装时要有意识地将翼板向外推4mm（各2mm）。

2.1.4桁架制作工艺流程

左节点制作：①下料：

a.节点面板3146#下料不放余量，下料后3个连接端（2个斜撑、1个弦杆对接）做1：2.5板厚处理。仔细看坡口和板厚处理在斜撑位置和弦杆位置的不同。目的是现场焊接的坡口在连接端的上部，避免工地仰焊。工厂内焊接不受此限制。比对两节点面板的下料后的尺寸，标注中心线。

b. 节点面板（腹板）间的全部板件宽度放4mm余量（因两侧焊透）。在面板（腹板）间的板件如11781#、3796#、5955#、5958#板等留有板厚处理的补尝角。

②节点组装：

第一步：先完成上部立柱筋板与节点翼板的组合，筋板间可采用双面坡口；筋板与翼板间可采用单面坡口。注意立柱大筋板的坡口右侧，在第三步时由箱体右侧进入焊接。焊接后的螺栓要用套管加螺母保护。

第二步：大节点板上画出板安装位置线，安装图示板件，由于大节点板间的板件与大节点板均为焊透，所以筋板的宽度均加4mm焊接收缩量。

第三步：安装外侧大节点板，调正各连接口的上、下节点板的错位小于2mm。请仔细看A-A剖面中板厚处理补偿角的用途，此处为工地接点。焊接立柱筋板与面板间的焊缝（隐蔽焊缝），焊缝检验合格后安装右端16mm的工艺板或筐，焊接工艺板（除四个角部100mm以内）。

第四步：焊接节点箱体的四条纵缝，焊接要对称、同向，勤翻身。检验合格后，安装斜撑其余两块嵌入式翼板。在斜撑接口处向内60mm处设置防口型变化的16mm筋板。焊接嵌入式翼板的角缝。补全右端16mm的工艺板的角部焊缝，打磨平焊缝或铣削此端，注意铣削量应在相连的直弦杆上补入。

第五步：开设板件间的安装衬垫的锁口，锁口大小为： 当t

当t≥40mm时，R=50mm；（t为较薄板）。衬板不装。但有板厚处理的衬板要准备用于预装时仅点焊。

3.右节点制作：

制作过程同右节点，右端口的14978#板可先与节点面板焊接。注意板对接时的厚板有板厚处理。对接焊缝应考虑3mm的焊接收缩量。

矫正BH斜撑节点的口型。衬板不装。但有板厚处理的衬板要准备用于预装时仅点焊。

4.弦杆制作

①弦杆直段简图

②下料：

嵌入式翼板及腹板的长度放30mm的焊接收缩余量。由于弦杆直段的纵缝除端部150mm的长度为焊透，其余均为部分焊透，因此翼腹板的宽度不放余量。但嵌入式翼板的宽度下料公差为-1mm～-2mm。

嵌入式翼板及腹板在纵缝端部150mm的长度为焊透，坡口形式如D-D剖面。

②组装过程

第一步：

a.装配基准为弦杆直段的长度中心及上表面

b.测量两块 60mm的腹板的旁弯方向，一定要同向。否则在装配时就人为引起扭曲。箱体中的9754#隔板中的外侧2块改为9754-1#，目的是防止箱体纵缝焊接引起的部件扭曲，及嵌入式腹板的定位。此板的对角线误差小于3mm。

c.画线定出隔板位置线，并在60mm的腹板的厚度侧作位置标记，隔板的定位以腹板的长度中心为基准。

d.图示的上、下60mm腹板的边缘错位小于2mm。

第二步：

焊接隔板与60mm腹板的角焊缝，翻身焊接隔板与30mm嵌入式翼板的角焊缝，检验角焊缝。

装配嵌入式翼板。注意，弦杆直段的两端口在装陪时要扩大4mm的焊透焊缝的收缩量。装引熄弧板。

预热焊缝后，先手工打底焊，再上自动焊焊接纵缝。目的是减少构件扭曲。焊缝检验合格。装配连接板，焊接、检验。

较直部件，直线度为1/1500，且小于5mm，上拱而不下挠。依据隔板位置，定弦杆直段的长度，长度要放2X3mm的与节点段的焊接收缩量。开坡口，装衬垫，铣削端口。

5.上弦杆总装

a.在胎架上放平两节点及直杆。用水平仪测量和调整节点在同一高度，节点的平面度在4mm以内，节点上的测量点为4个端口及1个中心。其实这一工作其实在节点制作时就要考虑。而整个上弦杆的平面度在5mm以内。

b.测量节点间的距离为+6mm（因节点有2米多的高度，要测量上、下2个尺寸），并复合对角线小于4mm。调整和平均接口的相对扭曲值，板间的厚度错位小于2mm。点焊焊缝，经检验相对位置后预热，焊接对接缝。焊接的次序要避免部件间引起折角。先焊接厚板，后焊接薄板以减少焊缝应力。

c.部件完成后，必须检验。主要是弦杆的直线度，在5mm以内。

d.半成品部件一般检查要求

（二）桁架预装

1.桁架平面预装

a.预装目的，实样检验桁架各部件的制作精度，修整斜撑部位的接口，定出桁架斜撑（腹杆）的实际尺寸。复核构件各类标记。

b.预装场地及胎架基础.

预拼装选用50T/40M跨龙门吊下，40米长x 7米宽场地。试装胎架以预先布置的800mm高H钢作基础。

c.预装前准备

①进入预装的单构件必须经检验完全符合设计标准，预装必须在固定、坚实的胎架上进行。用垫块在胎架上垫出准确标高。并进行测量，其标高允许偏差≤5mm。

②在整个预装场地垂直投影立柱中心线、弦杆中心线、节段端面基准线，并作永久性印记（地面钢板上）。

③预装用尺必须与制作、安装用尺一致。

④预装前准备足够冲钉、临时安装螺栓副，冲钉直径小于孔径0.2mm。

⑤现场配备适合安装施工高度的简易脚手架及扶梯。

⑥检查氧气、乙炔气、压缩空气、的通畅和可靠。电源容量合理及接地可靠，防火设备的位置和使用方法。

⑦现场备有工具箱，钢丝绳、手动葫芦挂钩架，焊接设备的简易房要能防雨。

d.施工方法和要求

①首先确认地样，高度方向以桁架的上、下、弦杆为基准，高度间距放6mm余量；长度方向以节点某一直腹杆的柱轴线为基准。复核对角线。（轴线图设计应提供）

②预装前，明确现场各部件间焊接收缩量应在焊缝间隙中扣除（仅针对弦杆间）。例如：对接焊缝间隙9mm，对接焊缝预计收缩量3mm，则预装时的焊缝间隙为9mm-3mm=6mm。

③先进行弦杆定位。根据地样先进行调整上、下弦，使节点位置合地样。弦杆两侧及右端端面用临时靠山固定。

④弦杆就位后，测量斜腹杆位置的距离（上、下节点板间的4个角，取平均值），修正直、斜腹杆的长度，开坡口和锁口。注意，工地接口的坡口一律在接头的上侧。逐段吊入腹杆构件，检验对接口的坡口、间隙、口型对应情况。经检验合格。

⑤现配现场焊接节点的连接板。注意弦杆间的现场接手孔距小3mm。

⑥桁架拆开时要用角钢固定斜腹杆与弦杆的相对位置，角钢L100x12点焊在杆件的腹板上。点焊长度50mm，共4处，焊高8mm。

⑦在主要构件的就位过程中，必须在各节点处垫实构件，并测量节点处的标高以确保整体的平面度小于5mm。

e.整榀桁架的检验要求

三、总结

本工程通过制造过程中采用上述工装和工艺方法，并对裙楼桁架梁和支撑从下料、切割、组对、焊接各工序的质量控制，有效地解决了构件锁口、构件起拱度，焊前预热和焊接材料专用等关键技术，为今后类似工程的施工积累了成功的经验。