蜂窝梁是一种充分利用梁的受力特性而提出的钢构件,具有自重轻、承载能力高、经济美观等优点,在工程实际中的应用可以带来显著的经济效益。通常,蜂窝梁由H型钢或工字钢切割后错位相焊制成,与实腹梁相比可以节约钢材25~30%左右,降低总造价15%左右,比组合桁架制作简易,防腐性能好,可以充分利用建筑空间,穿设各种管道、电线,常用于一些荷载不大的静力结构,如框架柱及横梁、檩条、平台梁以及钢同钢筋混凝土组合结构的钢梁等。随着国内外对蜂窝梁的研究的逐步深入,以及制作蜂窝梁的生产工艺的逐步现代化自动化,蜂窝梁的应用必将越来越广泛。
1 蜂窝梁的结构特点
蜂窝梁是在H型钢腹板上按一定的折线进行切割后,变换位置重新焊接组合而形成的新形式梁。切割后变换位置可采用平移错开或掉头的方式进行,为保持梁端头平齐,可切除多余部分或加焊钢板补齐。
2 切割方法选择
用传统的手工放样、画线、切割下料的方法,工效低、切割质量差,尺寸偏差大,难以满足工艺要求。采用轧制H型钢制作蜂窝梁,其主要工序是腹板折线切割和组对焊接。腹板折线切割采用数控多头自动切割,折线切割的尺寸精度好,蜂窝孔边整齐光洁,省去放样、划线工序,并可多个割嘴进行切割,效率是手工切割的10倍以上。
在数控多头自动切割机上输入程序,开机切割,即可沿H型钢腹板纵向切割出完整的蜂窝形折线。但纵向单线切割长条料时,极易产生旁弯变形,
试验表明,在切割长度4800mm范围内。冷却后起始端张开了125mm,旁弯变形严重。采取留点切割法,能较好地解决旁弯问题,但切割机行走中断频率高,每一起始切割点要重新预热,降低了切割效率,且燃气消耗增大。改为折线连续切割,每切进1m左右,在割缝上临时点焊一点,待全程切割完冷却后,再割开点焊缝,无明显变形,打磨焊点即可进行组对。
4 组对焊接工艺过程
(1)焊接变形分析。由于腹板较薄,对接焊后产生横向应力作用,造成较大的角变形,如图4。
这样造成蜂窝梁截面纵向中位线与腹板中心线偏移,降低了刚度,容易导致失稳。
(2)制作专用组装焊接胎架,胎架上表面水平度误差为±1.5mm,上翼缘的纵向挡桩预留15mm的上拱量。
(3)将腹板对接边用半自动切割机割出40°~45°。的单边坡口,钝边1~2mm,组对间隙为2~3mm,以保证焊透。
(4)H型钢腹板的折线切割完并开坡口后,将坯料平移错开摆放于组装胎架上,用卡具和挡铁、楔铁配合组对、点焊固定。
(5)用二氧化碳气体保护焊打底,手工焊盖面,在胎架上焊完一面后将蜂窝梁构件翻身,置放平整卡紧,清理焊道后再焊接背面。
(6)装焊筋板,两端封头板和座板,划线钻孔,编号油漆后交付安装。
5 结语
蜂窝梁构件制作技术精度要求较高,本工艺经过实践验证,满足施工质量和工效的要求。