中厚板钢制旋转楼梯制造技术

李智超

中建二局安装工程有限公司，中建二局河北建设有限公司 河北省廊坊市 065000

摘要：经开区信创园一期G6F-1地块项目旋转楼梯采用钢结构制造，楼梯整体呈螺旋上升状，由两侧环梁、踏步、平台及底板组成，其特点为环梁钢板厚、扭度大，结构形式复杂，精度控制要求高，变形控制难度大。旋转楼梯制造采用BIM建模技术等比例放样并设置工装胎具，保证楼梯加工精度。    

关键词:旋转楼梯；钢结构；螺旋状；BIM；工装胎具；变形控制

1工程概况

1.1工程简介

经开区信创园一期G6F-1地块项目位于北京市通州区经济开发区III-5街区内，处五环和六环中间，位于通明湖东岸。用地范围为：东至经惠东路、南至科谷三街、西至经惠西路、北至科谷二街，总建筑面积：273220.84㎡；其中，地上建筑面积144725.90㎡，地下建筑面积128494.94㎡；建筑高度：59.95m，总重约88t，主要材质为Q355B、Q355C。其中钢质旋转楼梯是围绕着中心柱分布踏板、底板、环梁及平台，整体平面呈圆形，立面呈螺旋上升状。

图1 钢质旋转楼梯示意

1.2结构形式

a楼梯平台        b楼梯底板          c楼梯踏步       d两侧环梁    

图2 结构形式图

2重难点解析

2.1环梁钢板厚、扭度大

旋转楼梯两侧环梁翼缘及腹板板厚均为35mm，翼缘板为多个方向曲面弯曲，折弯幅度大；腹板为异形单个方向曲面弯曲，折弯精度要求高。

模型采用BIM技术1比1进行搭建，并将曲面零件展开出图，按照展开图进行数控切割下料，在进行切割时应考虑切割、焊接的收缩余量及装配误差等。多方向曲面弯曲零件按照展开图根据零件拐点位置标记折弯基准线，零件两端标记端头余量线。

图3 环梁翼缘展开标记图

环梁先卷制到一定尺寸，拼装时再加以调整以减小制作难度。结合梯梁段在楼梯上的斜度，测定出钢板进出卷管机的角度，根据折弯基准线作为进出卷板机的参考，卷板时机械滚轴中心线与平行线平行，并在卷制过程中不断调整滚轴的下压深度以提高钢板弧度准确性。

卷制成型后采取一定的固定措施，以防转运过程中以及码放时变形。优先考虑竖立存放和转运。

a零件卷制前                         b零件卷制后

图4 折弯零件卷制图

内侧环梁腹板弯曲半径小，如采用卷板机卷制，卷制过程中会出现板件跑偏、端头错边等现象，现采用略小于弯曲半径的圆管放样后切割下料。下料根据零件展开图，将零件外轮廓1比1打印并进行编号，编号顺序按照外轮廓线连接顺序依次排列，编号位于轮廓线内侧，防止裁剪过程中编号缺失；然后将外轮廓线用胶带粘贴成一个整体，中间空洞部分用废旧纸张连接，裁剪掉轮廓线外多余部分；最后将整个轮廓至于圆管材料上，轮廓两端需与圆管长度方向平行放置。

图5 内侧环梁展开腹板编号图

2.2变形控制难度大

旋转楼梯底板为双曲零件，板厚为16mm，根据上述工艺卷制完毕后，内部应力难以释放，易变形，且变形之后难以校正，构件加工精度难以保证。

搭建BIM模型同时设置防变形工装胎具，并将胎具与底板的构件深化出图，图纸需体现出胎架与底板的相对位置，底板折弯完毕后，将底板铺设在工装胎具上并进行间断焊，防止零件变形，如零件与工装胎具存在不贴合的情况，则需要以工装胎具为基准进行校正，校正可采用火烤或外力等方式，保证加工精度。零件贴合并间断焊接后需采用火烤的方式进行消应力处理。

 

    a深化加工图                     b 胎架BIM模型图

图6 楼梯底板与胎架图

底板铺设完毕后，以底板为基准依次装焊楼梯底板劲板、踏步板，最后装焊两侧环梁组成构件，梯段与梯段之间预留嵌补段，保证环梁隐蔽焊缝焊接完毕后，再装焊嵌补段。

  

a踏步装焊图                     b 环梁装焊图

图7 楼梯踏步、环梁装焊图

3结束语

本文通过以经开区信创园一期G6F-1地块项目旋转楼梯制造为例，详细介绍了钢制旋转楼梯制造的重难点及相应解决措施，其中多个曲面中厚钢板的折弯工艺及折弯零件的防变形控制措施是保证旋转楼梯质量的关键。

通过工程实践证明，文中所述中厚板钢质旋转楼梯制造技术是成功的，可进一步推广到其他类似旋转楼梯构件加工中。

图8 旋转楼梯现场安装图

参考文献

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