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1、简介：简介： 钢结构技术已在 98 年被建设部颁布修改后作为“建筑业 10 项新技术”中一项。本文通过具体的工程实践，着重介绍大跨度圆管屋架的制作工艺，为施工技术管理提供一些具体经验。关键字：关键字：大跨度 屋架 圆管 焊接收缩及变形 制作工艺 相关站中站：相关站中站： 钢结构施工 1工程概况工程概况有限工程新建厂区位于苏州工业园区方洲路，由马来西亚咨询公司进行设计及工程咨询管理。屋面主结构为支承于砼柱上的钢管屋架，钢屋架最大跨度为 37660。钢屋架上弦为圆弧型，弦杆及腹杆均采用圆钢管，杆件规格分别为 219*7、219*6、165*4.5；节点处设节点板与弦杆焊接，腹杆开槽插入节点板并与之
2、焊接，在檐口处设钢天沟。上下弦均设系杆及水平支撑；在檐口及跨中设垂直支撑。屋面檩条采用 C20020，通过焊于屋架上弦的檩托板连接。2.加工技术难点加工技术难点本工程屋架加工的难点不仅在于屋架本身跨度大（为 37.660 米），更在于其本身的结构形式和杆件类型：（1）屋架上弦为圆弧型，特别是檐口搁置天沟处圆弧半径仅 1.345 米，无法采用常规的机械拉弯或热弯曲方法进行加工。（2）屋架跨度为 37.660 米，需按照运输单元进行分段，考虑现场拼接节点的设置位置和做法。（3）屋架最高端的截面高度约为 5 米，会出现超宽运输。（4）构件的焊接变形控制。（5）屋架的起拱。3.难点对策难点对策（1）屋
3、架上弦杆为 219*7 圆钢管，其上弦中心圆弧半径为 19260，采用倒链结合局部加热可进行加工；屋架檐口端部处圆弧加工，经多方联系，落实了专业厂家采用低频电流加热+机械拉弯处理，加工的成品满足设计及施工要求。（2）按照杆件现场接头应设置在受力最小处的原则，经与原设计进行协商，屋架分成 3 段出厂，在现场进行拼接。接头做法分为受拉、受压、受弯 3 中形式，见下图。（3）复核运输道路沿线的实际情况，并报交警部门备案，采用超宽运输方式。（4）按照规范要求并结合原设计意见，屋架按照 1/500 进行起拱。4.屋架加工工艺屋架加工工艺4.1 充分考虑本工程的施工细节及难度（诸如钢屋架管结构焊接收缩余量
4、及焊接变形的控制）制定钢构件的加工程序：材料预处理放样号料切割制孔组装焊接除锈涂装4.2 钢结构制作主要机械设备工序名称工序名称设备名称设备名称备注备注数量数量多头直条切割机用于厚钢板开料1 台剪板机用于 S12 以下直线型零件剪切下料1 台砂轮切割机用于钢管切割3 台下料液压弓型锯床用于钢管切割1 台拉弯拉弯机圆管弧形成形1 台交流手工弧焊机用于构件的手工焊接6 台直流手工弧焊机用于构件的手工焊接4 台CO2 气体保护焊用于构件的手工焊接4 台焊接焊条烘箱焊条烘焙1 台碳弧气刨ZX500 直流弧焊机空气压缩机用于对接缝焊缝清根1 台Z50 摇臂钻床 钻孔 立式钻床用于连接板钻孔等1 台 1
5、台基准平台5 米*50 米用于主构件成形拼接1 只除锈抛丸机用于钢材除锈1 台空气压缩机 涂装 油漆喷枪用于油漆喷涂2 只 4 把4.3 加工工序说明：4.3.1 放样：采用 CAD 制图将屋架大样及节点尺寸按照 1:1 进行绘制，编制车间加工图。放实样时以 1:1 的比例在样板台上放出全样，核对各部件的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、刨、制孔等加工的依据。工件要考虑加工余量，焊接构件要按工艺要求预留焊接收缩余量。弯曲成型的弦杆应采用弧型样板检查，当弯曲成型零件弦长小于 1.5m 及以下时，样板弦长应于零件的弦长相等；零件弦长大于 1.5m 及以下时，样板弦长应不小于 1.5m。成型部位与
6、样板间隙不得大于2.0mm。4.3.2 划线和号料：(1)划线和号料前首先根据料单检查清点样板与样杆，按号料要求整理好样板。(2)号料前必须了解原材料的钢号及规格，检查原材料的质量。(3)需要拼接的同一构件必须同时号料，以利拼接。成对的构件划线时必须把材料摆放成对后进行划线。(4)在材料上划出切割、刨、弯曲、钻孔等加工位置；打冲孔及标出零件编号。号料时应尽可能做到合理用材。4.3.3 切割：(1)对零星的厚度小于 12mm 的劲板、连接板采用剪板机剪切；对厚度大于 12mm 的板采用多头直条切割机和半自动切割机；对于钢管则采用液压锯床锯切或砂轮切割机进行切割。零件的切割线与号料线的允许偏差应符
7、合如下规定：手工切割2.0mm自动、半自动切割1.5mm(2)切割前应将钢材表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净；切割后断口上不得有裂纹和大于1.0mm 的缺棱，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅物等。(3)切割截面与钢材表面不垂直度不大于钢材厚度的 10，且不得大于 2.0mm。(4)机械剪切的零件，其剪切线与号料线的允许偏差不得大于 2.0mm；断口处的截面上不得有裂纹和大于 1.0mm 的缺棱，并应清除毛刺。机械剪切的型钢，其端部剪切斜度不得大于 2mm。4.3.4 钻孔：做钻模板的钢板采用 10mm Q345 钢板；模板上的孔采用较高精度的设备加工。由于模板反复使用，模板的孔会被扩大和精度下降
8、，所以使用数次后应对模板进行检查，如超出要求应停止使用。4.3.5 校正：(1)原材料变形采用手工校正；(2)成品的焊接变形可用火焰法校正。火焰校正：先矫正角变形，即在两道焊缝背面用火焰沿焊缝方向加热一道，若板厚度大，则加热两道，加热线不宜太宽，应小于两焊脚的总宽度，加热深度不超过板厚，加热冷却后观测角变形矫正效果，如尚未达到要求则可按此法进行二次矫正，直至达到规定要求。矫正上拱可在立板上用三角形加热，若一次加热后仍有上拱，再进行第二次加热，加热部位应在第一次加热部位之间，加热方向由里向外。如果弯曲不均匀，可只在弯曲部分加热，且加热位置选在最高处。4.3.6 组装（1）组装工艺要求：用于组装的
9、胎膜或平台应坚固、平整，几何尺寸准确。组装的零部件在相互连接处应用夹具夹紧，方可点焊固定。组装定位点焊所采用的焊接材料的型号应与正式焊接的材料相同，应由持合格证的工人点焊。点焊位置应布置在焊道以内，且应在焊道对称的两面进行；点焊的高度，不宜超过设计焊缝厚度的2/3；点焊的长度不宜小于 25 mm；点焊缝间距一般为 300400 mm。（2）钢屋架组装工艺：屋架放样时应在跨中按 1/500 起拱，起拱时将上下弦同时起拱，其腹杆的方向不变（垂直于水平线），斜腹杆的方向以放样为准。屋架放样时尚需考虑焊接收缩余量，并应按节间分布。跨度方向焊接收缩余量参考值：L=2436m 约为 10mm。先在放有足尺
10、大样的平台上制好屋架的模架，模架由搁置屋架弦杆及腹杆定位的限位装置组成。屋架组装时，先将弦杆圆管与节点板及垫板组焊好，并经矫正及制孔后，将其搁置在平台的模架上定位固定，然后将腹杆进行装配焊接，制成整榀屋架。钢屋架的杆件轴线与设计准线应重合，其允许偏差为 2 mm；其杆件轴线交点的允许偏差为 3 mm。弦杆杆件需工厂接长时，其接头可进行等强拼接，其拼接位置宜设置在受力较小部位处，上下弦的拼接位置宜相互错开。屋架支座节点焊缝较多，宜先行拼焊好，并经矫正整平，再插入屋架组装。由于屋架的跨度较大，根据加工和运输条件采用半榀制作，并在构件上设置拼装定位孔，在加工车间进行整榀试拼装。4.3.7 焊接：(1
11、)操作工艺焊条使用前，必须按照质量证明书的规定进行烘焙，焊条经过烘焙后，应放在保温箱内随用随取。首次采用的钢种和焊接材料，必须进行焊接工艺性能和物理性能试验，符合要求后才可采用。多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。要求焊成凹面的贴角焊缝，可采用船形焊接使焊缝金属与母材间平缓过渡。严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。要求等强度的对接焊缝，除按设计要求开坡口外，为了确保焊缝质量，在焊完坡口一面的焊缝后，反面焊接前宜采用碳弧气刨刨焊根，并清理根部氧化物后才进行焊接。（2）焊接工艺参数：焊接方法焊
12、条焊丝 焊剂电流种类焊接电流（A）电弧电压（V） 焊接速度（m/h）3.211013024266.5 手工电弧焊J422 直流416018026286.5（3）为了减少焊接变形与应力必须采用合理的焊接顺序：屋架焊接前，应找平垫实，焊接时宜从屋架跨中间向两端对称施焊。对跨度较大的屋架，焊接时不宜采用单面一次焊接成型，宜先在屋架的一面焊接首道焊缝，翻身后对另一面施焊完成，再行翻身对原来一面施焊完成。翻身时应选择合适吊点，防止变形。屋架节点中不得采用间断焊缝，焊接全部完成后应认真矫正屋架的弯曲变形和支座板的焊接变形。对管结构有隐蔽焊接的部位，应在隐蔽部位焊缝质量检验合格后方可组装。组装前还应对隐蔽部
13、位进行涂装（完全密封的内表面可不涂装）。5.结论结论在制作工程中严格按照设计要求、加工方案和钢结构施工及验收规范（GB50205-2001）的标准施工，屋架成品质量满足设计和规范要求，并在安装中得到验证。通过本工程屋架的加工，对弧型圆管屋架的加工总结如下经验：1）屋架上弦为圆弧型，当半径较大时可采用在拼装平台上用倒链结合局部加热进行加工；当圆弧半径较小，可由专业厂家采用低频电流加热+机械拉弯处理。2）屋架运输单元需按照道路情况并结合现场拼接节点的做法来确定分段（分几段和每段长度）。3）构件的焊接变形控制需采取合理的施焊顺序，同时应考虑焊接收缩余量。4）屋架的起拱需结合设计和规范要求。参考文献1钢结构制作安装手册中国建筑工业出版社 1998.11 2建筑钢结构施工手册中国计划出版社 2002.5 3建筑工程施工技术措施中国建筑工业出版社 1999.3 4钢结构工程施工质量验收规范（GB502052001）2002.1
