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商品詳情
本遺址博物館建筑主體設計為：首層采用直徑５４ｍ 的跨度桁架支撐轉換結構，以托起上部高５７ ｍ仿古塔建筑。整個轉換結構平面形狀為圓形，為了不破壞古文物中心區域地面，上部結構通過大跨度轉換結構將荷載傳遞到直徑５４ ｍ 的基礎環梁上，而保護區中心地帶有直徑約５０ ｍ 的空間基礎，使遺址區域得到完整的保護。工程主體結構在轉換層以上采用鋼框架結構，而轉換層本身則采用箱型鋼管桁架結構，且轉換結構主要構件采用 Ｑ４２０－Ｄ 鋼材。該工程焊接具有技術要求高、工序復雜、工作量大的特點，是一項典型的系統工程。仿古塔鋼結構剖面見圖１，桁架支撐轉換箱梁結構見圖２。
桁架支撐轉換結構的設計
桁架結構具有自重輕、剛度大和跨度大等特點， 從而在大跨度承重結構中得以廣泛應用［２］。該工程中桁架支撐轉換結構是重要的部位，其結構設計 的合理性直接影響整個建筑的安全性。經分析，若１２榀桁架對基礎環梁產生的水平推力過大，則基礎環梁除傳遞豎向載荷外，還必須有足夠的長期的軸向抗拉剛度，以確保上部結構安全。而將桁架支撐點定位于桁架中軸處，則在理論上不會產生水平推力，基礎環梁的受力主要以豎向力為主，扭轉效應不明顯，連接節點按鉸接設計。
終確定的桁架設計方案為：整個轉換結構平面形狀為圓形，沿徑向布置１２榀放射狀徑向桁架豎向支撐（支撐１２根內圈柱），外圈柱需布置桁架間次梁支撐。桁架總高度為８．２ ｍ，桁架支撐點位于桁架總高度的中分線上。桁架支撐在直徑為５４ ｍ 環向混凝土承臺梁上，轉換結構主體采用 Ｑ４２０－Ｄ 鋼。遺址博物館結構內部及施工、竣工后的情況如圖３所示。
主要焊接接頭形式及坡口設計
焊接坡口設計是焊接工藝制定過程中的一項重要內容。從坡口焊縫熔敷金屬的熔合比、打底焊縫的成型系數、防止層狀撕裂以及提高焊接功效等因素考慮，合理設計３０～６０ ｍｍ 厚箱梁面板端面對接的坡口形式及尺寸，從而確定焊接工藝評定坡口形式，見表１。
４ 焊接方法及焊接材料的選擇
以熱軋狀態使用的 Ｑ４２０－Ｄ 低合金高強鋼焊接性總體良好，但由于這類鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，在焊接過程中如果操作不當，就很容易產生焊接缺陷和其他不良影響（根部裂紋、表面裂紋、接頭區域出現的層狀撕裂；焊接應力大、焊縫組織粗大、沖擊韌性降低；焊接效率低等）。如何選擇科學、合理的焊接材料和焊接工藝是保證工程質量的關鍵。
Ｑ４２０－Ｄ 低合金高強鋼的焊接特點分析.
４．１．１、熱影響區的淬硬傾向
Ｑ４２０－Ｄ 鋼在焊后冷卻過程中，熱影響區容易形成淬火組織，使近縫區的硬度提高，塑性下降。結果導致焊后發生裂紋，或者結構在較小載荷下，較易產生脆性破壞。
４．１．２、冷裂紋性
Ｑ４２０－Ｄ 鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。為防止冷裂紋的產生，主要從以下３方面采取工藝措施：１）選擇合適的焊接材料，應使焊縫金屬強度與母材金屬相匹配，選用堿性較高的焊材，焊前要嚴格進行烘 干，焊絲應仔細去除油污，以減少氫的來源。２）提高 預熱溫度，以減緩焊后冷卻速度。３）焊后及時進行 熱處理，可改善焊接接頭的組織，減小殘余應力，加 速氫的擴散。同時還應注意擬定合理的焊接工藝參數和焊接順序。
４．１．３、熱裂紋及再熱裂紋傾向
采用高熱輸入焊接方法焊接高拘束度接頭，例如厚板的埋弧焊和大線能量的熔化極氣體保護焊時，焊接接頭也會出現各種形式的熱裂紋。在含碳化物形成元素較多，并能產生沉淀硬化的 Ｑ４２０－Ｄ
鋼接頭中，往往會在焊件焊接后消除應力處理時，沿
焊接過熱區形成再熱裂紋。此種裂紋具有明顯的晶間分布的特征，其起源部 位往往在接頭的應力集中區。
鋼材性能及焊材的選擇
Ｑ４２０－Ｄ 鋼的化學成分要求見表２，力學性能見表３。
４．３ 焊接材料選用原則
依據韌性匹配原則，焊接材料分為高強、等強和低強匹配３種。過高的強度和過低的強度對焊接接頭的綜合性能都會帶來不利的影響，所以通常采用等強匹配的原則。故在拘束度過高應力集中的場合，應適當采用低強匹配以提高焊接接頭抗裂能力。
高強卷板 Q420D 7.75 1500 59.78 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 3.75 1500 58.89 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.71 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.9 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 3.5 1500 29.04 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.11 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.03 噸 安陽 安鋼
桁架支撐轉換結構的設計
桁架結構具有自重輕、剛度大和跨度大等特點， 從而在大跨度承重結構中得以廣泛應用［２］。該工程中桁架支撐轉換結構是重要的部位，其結構設計 的合理性直接影響整個建筑的安全性。經分析，若１２榀桁架對基礎環梁產生的水平推力過大，則基礎環梁除傳遞豎向載荷外，還必須有足夠的長期的軸向抗拉剛度，以確保上部結構安全。而將桁架支撐點定位于桁架中軸處，則在理論上不會產生水平推力，基礎環梁的受力主要以豎向力為主，扭轉效應不明顯，連接節點按鉸接設計。
終確定的桁架設計方案為：整個轉換結構平面形狀為圓形，沿徑向布置１２榀放射狀徑向桁架豎向支撐（支撐１２根內圈柱），外圈柱需布置桁架間次梁支撐。桁架總高度為８．２ ｍ，桁架支撐點位于桁架總高度的中分線上。桁架支撐在直徑為５４ ｍ 環向混凝土承臺梁上，轉換結構主體采用 Ｑ４２０－Ｄ 鋼。遺址博物館結構內部及施工、竣工后的情況如圖３所示。
主要焊接接頭形式及坡口設計
焊接坡口設計是焊接工藝制定過程中的一項重要內容。從坡口焊縫熔敷金屬的熔合比、打底焊縫的成型系數、防止層狀撕裂以及提高焊接功效等因素考慮，合理設計３０～６０ ｍｍ 厚箱梁面板端面對接的坡口形式及尺寸，從而確定焊接工藝評定坡口形式，見表１。
４ 焊接方法及焊接材料的選擇
以熱軋狀態使用的 Ｑ４２０－Ｄ 低合金高強鋼焊接性總體良好，但由于這類鋼中含有一定量的合金元素及微合金化元素，在焊接過程中如果操作不當，就很容易產生焊接缺陷和其他不良影響（根部裂紋、表面裂紋、接頭區域出現的層狀撕裂；焊接應力大、焊縫組織粗大、沖擊韌性降低；焊接效率低等）。如何選擇科學、合理的焊接材料和焊接工藝是保證工程質量的關鍵。
Ｑ４２０－Ｄ 低合金高強鋼的焊接特點分析.
４．１．１、熱影響區的淬硬傾向
Ｑ４２０－Ｄ 鋼在焊后冷卻過程中，熱影響區容易形成淬火組織，使近縫區的硬度提高，塑性下降。結果導致焊后發生裂紋，或者結構在較小載荷下，較易產生脆性破壞。
４．１．２、冷裂紋性
Ｑ４２０－Ｄ 鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。為防止冷裂紋的產生，主要從以下３方面采取工藝措施：１）選擇合適的焊接材料，應使焊縫金屬強度與母材金屬相匹配，選用堿性較高的焊材，焊前要嚴格進行烘 干，焊絲應仔細去除油污，以減少氫的來源。２）提高 預熱溫度，以減緩焊后冷卻速度。３）焊后及時進行 熱處理，可改善焊接接頭的組織，減小殘余應力，加 速氫的擴散。同時還應注意擬定合理的焊接工藝參數和焊接順序。
４．１．３、熱裂紋及再熱裂紋傾向
采用高熱輸入焊接方法焊接高拘束度接頭，例如厚板的埋弧焊和大線能量的熔化極氣體保護焊時，焊接接頭也會出現各種形式的熱裂紋。在含碳化物形成元素較多，并能產生沉淀硬化的 Ｑ４２０－Ｄ
鋼接頭中，往往會在焊件焊接后消除應力處理時，沿
焊接過熱區形成再熱裂紋。此種裂紋具有明顯的晶間分布的特征，其起源部 位往往在接頭的應力集中區。
鋼材性能及焊材的選擇
Ｑ４２０－Ｄ 鋼的化學成分要求見表２，力學性能見表３。
４．３ 焊接材料選用原則
依據韌性匹配原則，焊接材料分為高強、等強和低強匹配３種。過高的強度和過低的強度對焊接接頭的綜合性能都會帶來不利的影響，所以通常采用等強匹配的原則。故在拘束度過高應力集中的場合，應適當采用低強匹配以提高焊接接頭抗裂能力。
高強卷板 Q420D 7.75 1500 59.78 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 3.75 1500 58.89 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.71 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 5.75 1500 28.9 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 3.5 1500 29.04 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.11 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 2.65 1500 29.03 噸 安陽 安鋼
高強卷板 Q420D 2.75 1250 21.46 噸 安陽 安鋼
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