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摘要：大截面圆管柱作为超高层建筑的外框巨型受力柱，具有截面大，板厚大，内部加劲体复杂等特点，因此相应地具有构件重，焊接量大，装配困难等制作难点。为此，本文就此类圆管柱的制作方法及加工工艺进行阐述。
关键词：大截面圆管柱；十字内加劲
一、构件概况
目前，我司承接制作重庆瑞安二期钢结构工程，该工程位于重庆市渝中区化龙桥片区，北面为嘉陵江畔的嘉滨路，南邻化龙桥路，东邻嘉华大桥，西侧为重庆天地的高档住宅小区。基地内拟建三座塔楼和一个裙楼，基地中心99层高的超高层办公和酒店综合楼为二期塔楼。二期塔楼地上主体结构高度为440米，为带腰桁架的外框架+核心筒（钢支撑）+伸臂桁架结构，钢结构总用钢量约七万吨，效果图见图1-1。
外框钢柱为18根巨型圆管钢柱，呈中心对称椭圆形分布，如图1-2，圆管钢柱截面形式分为两种，一种为圆管内T形加劲，另一种为圆管内大十字加劲，如图1-3。大十字加劲体可视为T型加劲体和小十字加劲体的组合，此文主要介绍十字内加劲圆管的制作方法。
外框大截面十字内加劲圆管钢柱外径达2.8m，最厚壁厚70mm，内部十字加劲体板厚为50mm、30mm，且钢柱内分布有密集的栓钉，构件长约6m，最重构件约50t，其中圆管（D2800*70）重28t，T型体（T750*300*50*50）重2.5t，小十字体（十1160*1160*30*30）重3.5t，其余零件约7吨；如图1-4。
圆管构件的主体焊缝形式均为全熔透一级，如下图1-5。
1）钢柱内部加劲体与圆管壁之间的主焊缝均为全熔透一级；
2）内部大十字体本身的主焊缝均为全熔透一级。
二、制作方案的确定
制作前拟定了三种制作方案，方案一为整体内部大十字体胎架滑移法，如图2-1；方案二为大十字体竖向吊装-横向焊接法；方案三为T字体、小十字体分片组装法。
结合以往类似工程的制作经验，这三种方案的可操性，安全性，焊接空间、焊接变形等因素进行分析，方案三（T字体、小十字体分片组装法）的可行性最高。
整体内部大十字体胎架滑移法，制作前需搭设滑移胎架，滑移过程中不可控因素太多，包括安全因素，滑移过程中因圆管圆度问题易造成大十字滑移半途被卡住。焊工需在圆管内部进行焊接，操作空间狭小对焊工的焊接水平要求较高。且四条50mm厚的主焊缝在约束条件下进行焊接，内应力较大，更易产生变形。
大十字体竖向吊装-横向焊接法，理论上可避免使用滑移胎架，在一定程度上减少成本，降低安全隐患，但由于厂房行车高度受限，无法满足竖向吊装内部加劲体所需的高度，因此方案二可行性受限。
T字体、小十字体分片组装法，定位相对简单，且四条50mm厚的主焊缝因焊接空间充裕，焊缝质量能得到保障，内部小十字体板厚仅为30mm，约束状态下的焊接量相对小得多，焊接变形也相对较小，采用工艺放变形加劲板及支撑可有效减小焊接变形。因此此方案的可行性最高。
三、制作工藝
T字体、小十字体分片组装法工艺流程如图3-1。
构件在装配过程中有如下注意点：
1.在组装圆管内丁字体前，需在圆管内壁画出丁字体所在的定位线；
2.丁字体放入圆管后定位准确后，先将丁字体点焊；
3.为防止丁字体在圆管内焊接变形，焊接丁字体与圆管之间的主焊缝前，需加设防变形加劲板；
4.待4个丁字体都组装完毕后，再进行丁字体与圆管之间的主焊缝焊接作业，且需多次旋转翻身，对称焊接，以减小焊接变形。
5.内部防变形工艺隔板务必在构件全部焊接完成后再进行拆除；
6.十字体组装前需在丁字体翼板上设置限位板，以减小十字体的定位难度；
7.十字体与丁字体之间的焊缝需对称焊接，以减小焊接变形；
8.圆管内全部主焊缝焊接完成后方可去除放变形支撑及加劲板。
9.主焊缝焊接方法
主焊缝焊接采用多层多道跳焊法，可有效减小焊接变形，每层焊缝厚度为7～8mm。构件长约6m，可将构件延长度方向分成一～四段，具体施焊过程如下：
1）进行第三段坡口的底层焊缝的焊接，从构件中心向一侧施焊，直至第三段坡口的底层焊缝焊接完毕；
2）进行第一段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第一段坡口底层焊缝焊接完毕；
3）进行第四段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第四段坡口底层焊缝焊接完毕；
4）进行最后一段第二段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第四段坡口底层焊缝焊接完毕；
5）按上述施焊顺序循环焊接后续焊道，坡口焊道如图3-2。施焊顺序及方向如下图3-3所示。
四、构件制作步骤
步骤一 制作胎架准备
步骤二 圆管就位
步骤三 1#丁字体装配
步骤四 1#丁字体防变形劲板加设
步骤五2 #丁字体装配
步骤六 2#丁字体防变形劲板加设
步骤七 3#、4#丁字体及防变形劲板装配
步骤八 焊接丁字体主焊缝
步骤十 中心十字体与丁字体主焊缝焊接
步骤十一 拆除防变形加劲板及限位板
步骤十二 进行后续的零件板装配、栓钉焊接、构件检验
（校正）、打砂、油漆等工序
五 结语
随着钢结构行业的不断发展，各种更大、更重，更复杂的构件形式将会不断出现，在面对各种新颖的构件形式时，不能因循守旧地按老套路，旧方法进行施工，可能获得的效益并不高，需要开辟新的施工方法，新的制作工艺，将会使企业获得更好的效益。
关键词：大截面圆管柱；十字内加劲
一、构件概况
目前，我司承接制作重庆瑞安二期钢结构工程，该工程位于重庆市渝中区化龙桥片区，北面为嘉陵江畔的嘉滨路，南邻化龙桥路，东邻嘉华大桥，西侧为重庆天地的高档住宅小区。基地内拟建三座塔楼和一个裙楼，基地中心99层高的超高层办公和酒店综合楼为二期塔楼。二期塔楼地上主体结构高度为440米，为带腰桁架的外框架+核心筒（钢支撑）+伸臂桁架结构，钢结构总用钢量约七万吨，效果图见图1-1。
外框钢柱为18根巨型圆管钢柱，呈中心对称椭圆形分布，如图1-2，圆管钢柱截面形式分为两种，一种为圆管内T形加劲，另一种为圆管内大十字加劲，如图1-3。大十字加劲体可视为T型加劲体和小十字加劲体的组合，此文主要介绍十字内加劲圆管的制作方法。
外框大截面十字内加劲圆管钢柱外径达2.8m，最厚壁厚70mm，内部十字加劲体板厚为50mm、30mm，且钢柱内分布有密集的栓钉，构件长约6m，最重构件约50t，其中圆管（D2800*70）重28t，T型体（T750*300*50*50）重2.5t，小十字体（十1160*1160*30*30）重3.5t，其余零件约7吨；如图1-4。
圆管构件的主体焊缝形式均为全熔透一级，如下图1-5。
1）钢柱内部加劲体与圆管壁之间的主焊缝均为全熔透一级；
2）内部大十字体本身的主焊缝均为全熔透一级。
二、制作方案的确定
制作前拟定了三种制作方案，方案一为整体内部大十字体胎架滑移法，如图2-1；方案二为大十字体竖向吊装-横向焊接法；方案三为T字体、小十字体分片组装法。
结合以往类似工程的制作经验，这三种方案的可操性，安全性，焊接空间、焊接变形等因素进行分析，方案三（T字体、小十字体分片组装法）的可行性最高。
整体内部大十字体胎架滑移法，制作前需搭设滑移胎架，滑移过程中不可控因素太多，包括安全因素，滑移过程中因圆管圆度问题易造成大十字滑移半途被卡住。焊工需在圆管内部进行焊接，操作空间狭小对焊工的焊接水平要求较高。且四条50mm厚的主焊缝在约束条件下进行焊接，内应力较大，更易产生变形。
大十字体竖向吊装-横向焊接法，理论上可避免使用滑移胎架，在一定程度上减少成本，降低安全隐患，但由于厂房行车高度受限，无法满足竖向吊装内部加劲体所需的高度，因此方案二可行性受限。
T字体、小十字体分片组装法，定位相对简单，且四条50mm厚的主焊缝因焊接空间充裕，焊缝质量能得到保障，内部小十字体板厚仅为30mm，约束状态下的焊接量相对小得多，焊接变形也相对较小，采用工艺放变形加劲板及支撑可有效减小焊接变形。因此此方案的可行性最高。
三、制作工藝
T字体、小十字体分片组装法工艺流程如图3-1。
构件在装配过程中有如下注意点：
1.在组装圆管内丁字体前，需在圆管内壁画出丁字体所在的定位线；
2.丁字体放入圆管后定位准确后，先将丁字体点焊；
3.为防止丁字体在圆管内焊接变形，焊接丁字体与圆管之间的主焊缝前，需加设防变形加劲板；
4.待4个丁字体都组装完毕后，再进行丁字体与圆管之间的主焊缝焊接作业，且需多次旋转翻身，对称焊接，以减小焊接变形。
5.内部防变形工艺隔板务必在构件全部焊接完成后再进行拆除；
6.十字体组装前需在丁字体翼板上设置限位板，以减小十字体的定位难度；
7.十字体与丁字体之间的焊缝需对称焊接，以减小焊接变形；
8.圆管内全部主焊缝焊接完成后方可去除放变形支撑及加劲板。
9.主焊缝焊接方法
主焊缝焊接采用多层多道跳焊法，可有效减小焊接变形，每层焊缝厚度为7～8mm。构件长约6m，可将构件延长度方向分成一～四段，具体施焊过程如下：
1）进行第三段坡口的底层焊缝的焊接，从构件中心向一侧施焊，直至第三段坡口的底层焊缝焊接完毕；
2）进行第一段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第一段坡口底层焊缝焊接完毕；
3）进行第四段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第四段坡口底层焊缝焊接完毕；
4）进行最后一段第二段坡口的底层焊缝的焊接，焊接方向与之前保持一致，直至第四段坡口底层焊缝焊接完毕；
5）按上述施焊顺序循环焊接后续焊道，坡口焊道如图3-2。施焊顺序及方向如下图3-3所示。
四、构件制作步骤
步骤一 制作胎架准备
步骤二 圆管就位
步骤三 1#丁字体装配
步骤四 1#丁字体防变形劲板加设
步骤五2 #丁字体装配
步骤六 2#丁字体防变形劲板加设
步骤七 3#、4#丁字体及防变形劲板装配
步骤八 焊接丁字体主焊缝
步骤十 中心十字体与丁字体主焊缝焊接
步骤十一 拆除防变形加劲板及限位板
步骤十二 进行后续的零件板装配、栓钉焊接、构件检验
（校正）、打砂、油漆等工序
五 结语
随着钢结构行业的不断发展，各种更大、更重，更复杂的构件形式将会不断出现，在面对各种新颖的构件形式时，不能因循守旧地按老套路，旧方法进行施工，可能获得的效益并不高，需要开辟新的施工方法，新的制作工艺，将会使企业获得更好的效益。