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介绍
珠海歌剧院是中国唯一建在岛上的歌剧院，堪比悉尼歌剧院，坐落于青鹭路野狸岛沙滩上，面朝大海，迎风而立，地理位置得天独厚。我们来看看这段航拍视频，欣赏一下日月贝壳的美：
时长：02:13。请在 WiFi 下观看。
在设计上，珠海歌剧院呈一大一小两组“贝壳”造型，构成歌剧院的整体形象。“日月贝壳”是由城市与规划设计学院陈可石教授设计的国内首座海上歌剧院，也是继悉尼歌剧院之后的又一座海上歌剧院。
“日月贝壳”的设计灵感来自于著名画作《维纳斯的诞生》，爱与美的女神维纳斯就是从贝壳中诞生的，再加上日月贝壳是珠三角独有的，因此日月贝壳的概念应运而生。
今天我们要介绍的，并不是这个概念是怎么设计的，而是如何把这么漂亮的设计实现出来？这是一个难点！我们先来看看日月壳是怎么焊接的。
项目概况及焊接特点
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项目概况
珠海歌剧院工程主要由大剧场、小剧场及中间大天窗三部分组成。大、小剧场主体结构为框架剪力墙结构，两组壳型体为空间钢桁架结构。每组壳型体由两块对称的壳型钢框架通过中心连接桁架连接而成。
以大剧院为例，单体壳体型钢架高60m，宽约80m，由径向桁架和环向拉杆组成，钢架外表面为光滑曲面。径向桁架为平面弧形桁架，由箱形构件组成，高6~8m，材质为Q345B（板厚≤35mm）及Q390GJC（板厚>35mm）；环向拉杆为箱形弯扭构件，材质为Q345B。
小剧场钢结构特点基本类似（见图1）：
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焊接特性
本工程中弧形弯扭构件占比80%，构件形状复杂，结构受力特殊，壳体型钢框架为全焊接结构，焊接量大，焊接要求高。
焊接难点1：箱形构件纵、横焊缝全部为全焊透焊缝，焊缝质量一级级，支撑、节点处连接焊缝全部为一级级焊缝，整体焊缝质量要求高。
焊接难点2：实际生产中，节点部位加劲肋较多，径向桁架弦杆曲杆与牛腿侧壁夹角较小，且在空间各个位置进行焊接，如何控制焊接变形、减少焊后焊接残余应力是焊接工艺的难点。
焊接设备及焊接材料的选择与应用
选用HK-8SS-W型摆动式气保焊自动焊接小车设备（见图2），该设备经过改进，可以沿曲面移动，主要用于弯扭箱型构件平焊位置的打底焊、填充焊。
选用半自动气保焊设备，该设备轻便灵活，主要用于小角度位置、立焊、仰焊。
选用圆弧形台车式埋弧焊接设备（见图3），该设备经过改进后，可沿曲面移动，具有埋弧焊接速度快、成形美观的特点，主要用于弯扭箱体构件的盖面焊接。
焊接材料选择如表1所示：
弯扭构件焊接关键工艺及焊接技术
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斜角加工
弯曲扭板在无模成形前，先加工坡口（见图4），坡口角度最好为30°，坡口过大会增加熔敷金属珠海钢结构工程，造成焊接变形过大。异形板采用火焰切割坡口，应清除坡口表面硬化层，避免焊接接头晶粒粗大、脆性增加。
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焊接准备和焊接环境
焊接前应清除焊接区域的水分、油污、氧化皮等影响焊接质量的物质，并将该区域打磨至露出良好的金属光泽(见图5)。
当气温≤-10℃时，必须停止作业或搭建保温室，一般作业温度≥0℃。气保焊时风速≥2m/s时，必须搭建防风棚，方可进行焊接。
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预热、层间温度和焊后处理
预热方法采用火焰、电加热器，最低预热要求应符合表2的规定。
层间温度控制在最低预热温度~250℃之间，焊后应立即在预热好的焊区覆盖保温棉，让焊缝缓慢冷却。
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焊接参数的选择
选择原则：采用小热输入焊接，如表3所示：
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焊接工艺操作要点
焊缝引弧、熄弧时，引弧、熄弧位置应错开25mm以上，应采用再流方法引弧，熄弧时应填满弧坑。焊接时应采用多层多道焊，严禁宽摆动焊接（摆动宽度限制在20mm以内）。
焊接盖面时，应使电弧坑及焊道（包括起弧板和灭弧板）充满。GMAW焊接时，在重新引弧前应将电弧终止处的焊坑内的焊渣清除干净，并确认焊缝无焊接缺陷。
进行多层焊时，必须清除前一道焊缝的焊渣及焊缝内的飞溅物、杂物后，方可进行下一道焊缝。可用锤击法减少焊接应力，但打底焊缝和盖面焊缝不能用锤击法。直线焊接时，应注意保持均匀的焊接速度，避免焊缝不平整。
定位点焊：焊缝长度40~60mm，间距300~500mm，焊脚尺寸4~6mm。
焊接变形的控制
弯扭构件主要为中薄板、箱体等形状珠海钢结构工程，构件形状为细长杆件，箱体焊接的主要变形有挠度（正弯）、侧弯、角变形、扭转变形等，在装配、焊接时必须加以控制。根据该厂以往工程经验，该类结构变形主要通过以下几种方法进行控制。
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焊接方法
公司主要采用摆动式CO2气体保护焊自动焊接小车设备，实现自动化焊接，最大程度保证焊接质量。焊接时采用短路过渡技术，控制焊接变形。
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焊接顺序
弯扭构件主要焊缝的焊接顺序为：从中间向两侧，采用分段回焊法焊接。弯扭构件主要为中薄板箱体形状，外观为细长杆件。前三道主要焊缝必须在胎架刚性固定的条件下进行焊接（横焊位焊接见图6）。两名焊工同时在两侧对称进行焊接。然后构件即可翻转至横焊位，用自动焊接小车进行填充覆盖。焊接完成后，必须返回胎架进行检查和校正。
牛腿与弯扭体的焊接顺序为：先对称焊接牛腿腹板与弯扭体腹板焊缝，再对称焊接牛腿翼板与体翼板的对接焊缝（见图7）。
节点处隔框、机翼腹板焊缝的焊接顺序为：先对称焊接隔框、腹板焊缝，再焊接隔框、上翼焊缝，最后焊接隔框、下翼焊缝。
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合理的焊接顺序
装配与焊接采用“拆整体、拼整体”的局部装配法进行。如将弯扭构件分解为弯扭体和支架，分别进行装配、焊接，校正合格后再进行最后的装配与焊接（见图8、图9）。通过这种方法，可将焊接应力分散到各个构件上，大大降低焊接应力，并将焊接变形的不利影响控制到最低限度。
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刚性支持
箱体内部设置隔板、转角定位器（见图10），外部设置马板、弓形夹等（见图11），除保证装配精度外，还能起刚性支撑作用，控制焊接变形。
焊接质量检验
焊缝外观检查：焊缝必须均匀，不得有裂纹、未熔合、夹渣、咬边、气孔等缺陷，外观质量检查标准应符合GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。
超声波无损检测：全熔透一级焊缝根据焊缝数量、长度分别进行100%UT检测，内部缺陷评定级别不低于标准《钢焊缝手工超声波探伤方法与探伤结果分级》（GB11345-1989）规定的BⅡ级。
结论
弯扭构件的制造精度是珠海歌剧院建设的关键，而焊接工艺及焊接变形的有效控制是保证弯扭构件制造精度的关键。珠海歌剧院构件的成功制造安装是钢结构制造智慧与经验的结晶，也是我国优秀焊接工程的又一经典杰作。
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