工程实例：电视塔巨型球形网壳制作技术
某广播电视塔总高度468m,仅次于加拿大多伦多电视塔和俄罗斯莫斯科电视塔,居世界第三,亚洲第一。
第1章球形网壳概况
电视塔上有2个巨大的球体,距地80m高的球体(以下简称下球)直径50m,离地280m高的球体(以下简称上球)直径45m,其围护结构为单层螺栓球节点网壳。
球形网壳结构复杂,加工要求高,安装难度大。网壳的杆件用上钢一厂专门炼制的特种耐候钢管(钢号l0pcuxt)制成,杆件两端与锥头的焊接连接,按美国标准(AWS)进行控制与检验,螺栓球上焊有低碳钢管,其轴线朝球壳中心,对定位和焊接有特殊要求;上球环向杆件均在内侧以加劲板帮焊钢管,以抵抗强大的风压。球壳的外层,覆盖铝合金板或彩色玻璃。球壳杆件与螺栓球等零件的加工精度必须保证球体拼装后最大周长的误差不大于40mm。下球是在地面拼装成若干单元,再吊至空中安装;上球则全部为高空散装。
第2章保证制作精度的措施
在巨型球形网壳制作过程中,采用“100%保证率的一次组装成功为目标的质量保证体系”
东方明珠电视塔球型网壳生产的关键在于杆件的加工精度。上球由11个环组成,最大折线长度141.26m,下球由5个环组成,最大折线长度156.72m。根据网架的结构设计与施工规程,杆件单件长度允许误差为土1mm,安装直线总长度累计允许误差为±30mm,但对于球体折线组合总长度要求控制在±30mm之内,难度很大,经与设计、监理等共同确定,本工程球体折线组合总长度控制标准误差为+40mm。
面对控制总标准,我们采用PDCA循环方法,对影响杆件长度的因素进行了综合分析,针对超标准的不合格因素列出排列图,按超标准不合理点累计频率高低排列出“杆件轴线与端面垂直度”、“杆件断料和焊缝温差绝对长度”、“焊缝表层和内在质量查核措施”等3项作为主要技术关键,并在制作全过程中采取有关技术措施及工艺控制:
确定严格的工艺线路:验收材料入库→检查和校正钢管平直度→检查钢管轴线与断口端面垂直度→切割、剖口→检验锥头封板→试装点焊→按照工艺参数施焊→磁粉、超声波探伤检查和X射线拍片检查存档→单件产品复验编号→试拼装(2R=45m,2R=50m)→包装。
采用以螺杆控制的断料工装精度装置,保证断料尺寸的精确度,达到单根杆件精度控制在±0.5mm之内。
采用固定垂直套板和同心顶杆的端面轴线垂直度修正及控制装置,保证杆件轴线一致和端部垂直度的准确率。
采用计算方法和试焊方式留出焊缝温差剩余当量,保证杆件焊接变形长度尺寸的准确性。
对每条焊缝进行全数检查:对焊缝表面均采取磁粉探伤手段和超声波探伤检查方式,对于受拉杆件部位的焊缝都采用X射线探伤拍片检查,保证焊缝的表面质量、内在质量的可靠性100%达到综合设计要求。
第3章检查结果
由于采取上述技术措施和管理措施,该工程在杆件长度、杆件轴线与端面垂直度、杆件轴线平直度、锥头外圆直径、锥头A、B面平行度、套筒端面平行度、杆件焊缝厚度、长度、均匀度等方面均进行了100%检查,达标率均为100%。
因该工程为市区的建筑标志,从100%一次组装成功的保证率角度出发,又对2R=45m,2R=50m的2个巨型球壳进行试装,试装经设计单位、总承包单位和机械施工公司及广播电视塔建设处、工程监理等验收,现场实测结果:45m直径球壳外圆安装最大误差为+14mm;50m直径球壳外圆安装最大误差均小于设计要求(十40mm)。检查结论是:完全符合设计要求,质量优良。