广州市轨道交通高架车站钢结构制作工艺探讨
摘要：钢结构是一种新型环保的建筑结构体系，因此在高层建筑、大跨度空间结构、大型工厂、大型公用建筑中均能发挥钢结构的结构自身优点。同时，钢结构体系可以将各种建筑特殊效果很好的表现出来。在地铁高架车站大量的采用了钢结构这种结构体系。
关键词：地铁,钢结构,制作
一 高架站钢结构加工制作内容
地铁站高架站钢结构主要包括站台屋架和天桥钢结构的加工制作，其形式主要有：钢管桁架、钢管桁架柱、箱型柱梁、变截面和弧形H型钢及其钢结构附件等的制作。
二 高架站钢结构的加工制作重点、难点
高架站各车站常见钢构件加工制作的重点和难点主要有以下几点：
1、高架站中桁架变截面锥管的制作，弧型钢管桁架的弯圆，均对钢构件的制作精度有较高要求。
2、弧形焊接H型钢的工厂加工的制作工艺以及高架站桁架的拼装精度要求高，是制作的重点。
3、连接节点和安装节点形式复杂多样，主要是梁与柱、梁与梁、梁与支撑、桁架与混凝土、柱与混凝土等复杂节点，其也是加工制作的重点和难点。
三 高架站钢结构制作前的准备及钢板预处理
工厂加工制作前的准备主要有材料准备、人员组织和技术工艺准备三方面的内容。下面对以上的内容作详细的阐述。
1、工艺和制作分段
工艺分段的目的是在运输条件许可的条件下，利用工厂的设备和施工条件优势，各构件尽可能在进行工厂加工、拼接，特别对于复杂的节点，能有效减少工地拼装工作量。运输分段一般控制在16m以下，刚架失高控制3.5m以下。桁架根据吊装能力和运输条件进行分段。
2.制作分类
根据前述的大致分类，还需根据施工的进度计划，合理安排好各高架车站钢结构的制作分类。
3.节点制作方案
对于高架站各种类型的节点，原则是尽可能地在工厂完成。采取的方案是对于在现场直接拼接时会出现仰焊、双面横焊的H钢支干接头，在工厂加装牛腿，即把复杂的焊接工况转化为牛腿加现场拼接H钢较为简单的焊接工况;
4.不等厚钢板间的过度设计
不同厚度的钢板对接时，应作平缓过渡并符合下列规定：
(1) 不同厚度的钢板对接接头受拉时，其允许厚度差值不超过国家有关的规定时，焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取。当超过国家有关的规定时应将较厚板的一面在焊接前加工成斜坡，其坡度一般取1:4。
(2) H型钢高度H相同翼缘厚度不同，当厚度差大于3mm时，根据工程设计的要求进行过渡处理。
5.钢板预处理
高架站各站工程造型较新颖，制作过程要求较高。
(1).由于整个钢结构部分暴露在外，外观质量要求很高。而目前国内的钢板生产标准中的钢板平整度要求低于现有国家的钢结构制作规范的要求。
(2).钢材的初步矫正，只对影响号料质量的钢材进行矫正，其余在各工序加工完毕后再矫正或成型。
(3).钢材的机械矫正，一般应在常温下用机械设备进行，矫正后的钢材，在表面上不应有凹陷，凹痕及其它损伤。在工厂加工制作过程中，主要利用矫平机来对钢板的校平。
(4).钢板矫正后将钢板表面的铁锈、油污、氧化皮等清理干净，为后序加工做准备。预处理流水线主要设备是钢板矫正机和钢板抛丸除锈机。
6. 焊接材的选择
(1).焊接方法的确定
根据工程的结构类型、结构特点以及材质可选定以下几种焊接方法：半自动CO2气体保护焊、埋弧自动焊、栓钉焊、丝极电渣焊。
(2). 焊条、气体保护焊焊丝的选择：
1).焊条应符合国家标准《碳钢焊条》(GB/T5117)、《低合金钢焊条》(GB/T5118);
2).焊丝应符合国家标准《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》(GB/T8110)及《碳钢药芯焊丝》(GB/T10045)、《低合金钢药芯焊丝》(GB/T17493)的规定;
(3). 焊接材料的保管与使用
焊接材料的保管与使用直接影响到焊缝的质量，是焊接工程中必不可少的。焊接材料使用控制与保管在整个工程质量控制上显得特别重要。
四 H型钢构件制作
1 H型钢加工制作分析
H型钢梁又分为焊接H型钢和热轧H型钢。从制作步骤上其可以分为二步：焊接H型钢的制作和H型钢(包括焊接H型钢、热轧H型钢)加工(锁口，钻孔、加牛腿、等)。
2 弧形H型钢的加工
弧形H型钢主钢架的制作基本同普通H型钢的制作，主要区别在于弧形主刚架翼缘板的弯圆。
(1)、下料
采用直条火焰切割机或数控火焰切割机对翼缘，腹板、牛腿及加劲板的下料，其中腹板按变截面直接下料，
(2)、弯圆
上下翼板根基曲率半径采用卷板机进行弯圆。
(3)、装配组立和焊接
利用制作胎架进行焊接弧形H型钢的装配组立，方法同普通H型钢一致。
五 钢桁架制作
根据吊装方案、上下弦钢管规格以及桁架的受力情况、运输等综合考虑，在工厂制作中，将弦杆分成数段，且对接位置上下弦错开700~1000mm，不在同一平面上。钢桁架制作步骤可分为管件下料、弯圆、拼装、焊接、喷砂、涂装等主要工序。
1 钢桁架管件的下料
1.钢管下料前工艺准备
(1) .管件工艺分段面的确定
加工时管件的分界面在两相邻节点的1/3处附近，且各弦杆应错位(如图)，安装时对接的间隙是两侧各占一半。
(2) .确定焊接收缩量的工艺试验
用同类管子及节点形式，进行三个节点以上的桁架段的工艺试验：焊接测量其收缩量。安装时对接接头的收缩量的测定，此举主要是由于现场安装时的对接，在两侧耳板夹固情况下(耳板及连接板抛丸处理成摩擦面)，进行焊接，焊完冷却后，卸下螺栓后测量。根据经验值：弦杆每段放焊接收缩余量3~5mm，对腹杆等杆件放焊接收缩余量1mm。
2.管件的下料检验和管理
(1).管件的检验标准应满足国家相关规定的要求。
(2) .切割相贯线管口的检验
先由技术科通过计算机把相贯线的展开图在透明的塑料薄膜上按1：1绘制成检验用的样板，样板上标明管件的编号。检验时将样板根据“上、下、左、右”线标志紧贴在相贯线管口，来检验吻合程度，并以此确定相贯口下料的最佳参数。
2 弦杆的弯圆
考虑到圆弧半径的大小，针对设备的不同特点采用不同的弯管工艺，曲率大、半径小的采用中频弯管机弯管，曲率小、半径大的采用胎架夹具顶弯法加工。弯曲后，钢管直径变化不大于2mm(直径小于300mm时，为1mm及设计外径的0.5%中的较小值)，壁厚变化不大于1mm及设计壁厚10%的较小值，矢高偏差不大于5mm，钢管表面不能出现折痕和凹凸不平的现象。
1. 杆件弯圆的精确控制技术措施：
◆ 弯圆检验：对批量的杆件采用首件和中间抽几件用地样检查，其余用拉线检查;对量少的杆件全部采用地面放样检查。这样，既可保证工期，又能保证质量。
◆ 弯圆的矫正：对超标的杆件采用火工进行矫正。火工矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度应控制在900℃以下，低合金钢严禁用水激冷，矫正必须避开蓝脆区(200℃~400℃)。
六 变截面锥管制作
由于三角形桁架下弦管件直径沿径向逐渐变化。这样管件直径变化处需要用锥管进行过渡。
锥管一般采用拉拔—旋压联合成形或者三辊卷板机加工成形等方法来加工。
实际加工时，将锥管放在加工面上和工装上进行精确放样。再由人员对板材和管材进行划线和号料，并在样板和样杆上标注的符号和文字含意。将板件切割成预定的形状，然后用三辊卷板机加工成锥管形状，最后焊接成形。
七 钢结构的展望：
从发达国家钢结构建筑的发展的轨迹，结合我国的实际，不难看出我国钢结构可以有着蓬勃发展未来。目前，在国内市政、交通建设中采用钢结构的项目数量不断增加，特别是铁路、机场、地铁和轻轨工程。相信，随着国内建筑行业的不断发展，对外立面建筑效果要求的不断提高，钢结构将会得到迅猛的发展和壮大。
