CN102877595A

CN102877595A - 大型大跨度钢桁架制作方法

Info

Publication number: CN102877595A
Application number: CN2012104233105A
Authority: CN
Inventors: 付国强; 陈宇斌; 严洪丽
Original assignee: China 22MCC Group Corp Ltd
Current assignee: China 22MCC Group Corp Ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明涉及建筑钢结构中钢桁架制作方法，具体是一种大型大跨度钢桁架制作方法。包括材料入场检验与标识、材料切割、钢桁架组装、钢桁架焊接、钢桁架的预拼装、钢桁架的除锈、涂装，还包括立体钢桁架的辅助胎具设计和制作和钢桁架的电脑建模、放样。本发明采用电脑建模放样，保证了零件的下料精度，为控制构件的整体尺寸精度打下了基础；通过辅助胎具来对桁架的各零部件进行定位，进而控制钢管的中心尺寸，即将桁架的各空间尺寸转换在辅助胎具上，由辅助胎具来控制桁架结构的各杆件的空间位置，保证了桁架的整体尺寸。本发明能大幅度提高工作效率，保证钢桁架结构的整体制作质量，且应用范围广，适用于各类大型、大跨度钢桁架结构的制作。

Description

大型大跨度钢桁架制作方法

技术领域

本发明涉及建筑钢结构中钢桁架制作方法，具体是一种大型大跨度钢桁架制作方法。

背景技术

大型、大跨度钢桁架结构在一些体育场馆、会展中心、高层建筑中被广泛应用。目前多使用管桁架及厚板焊接组合截面钢桁架结构，桁架最大跨度可达200m，最大板厚达120mm，单榀桁架最重可达300余吨。由于钢桁架结构节点多为空间结构，节点复杂，对制作的角度要求高，尤其钢管中心尺寸难以控制。因此，目前钢桁架制作方法存在如下问题：

①采用人工方法放样，无法得到真实的实际尺寸，不能有效控制空间节点的各角度和尺寸；

②实际拼装时桁架空间储存难以测量和控制；

③焊接方法落后，生产效率低，焊接质量难以保证。

发明内容

本发明旨在解决现有钢桁架制作方法存在的上述问题，而提供一种能更好的满足现场安装精度及设计要求，有效提高工效，降低成本的大型大跨度钢桁架制作方法。

本发明解决所述问题采用的技术方案是：

一种大型大跨度钢桁架制作方法，包括：材料入场检验与标识; 材料切割; 钢桁架组装; 钢桁架焊接; 钢桁架的预拼装; 钢桁架的除锈、涂装；它还包括如下步骤：

a、立体钢桁架的辅助胎具设计和制作;

b、钢桁架的电脑建模、放样。

所述立体钢桁架的辅助胎具设计和制作步骤中，辅助胎具是由若干个对立体桁架的三主管形成三角支撑结构的支撑组件，辅助胎具使三主管实现立体桁架外形尺寸的控制。

所述钢桁架的电脑建模、放样步骤中，桁架的起拱值采用电脑重新建模，所有桁架腹杆的切割尺寸均以起拱模型量出的尺寸为准，其复杂节点的空间尺寸以模型放样为准，所有管桁架的管接头按抬高的模型进行排版、编程、切割下料。

与现有技术技术相比，本发明的突出特点是：

①采用电脑建模、放样，并以实际模型的尺寸对实际构件的尺寸进行控制，有效的控制了空间节点的各角度尺寸，提高了生产效率。

②结合钢桁架的特点，应用辅助胎具对桁架的外形尺寸进行控制，解决了桁架空间尺寸难以测量的问题。

③应用CO₂气保焊和埋弧自动焊，提高了劳动生产率。

④制作过程简单，提高了工作效率，保证了管桁架结构的整体制作质量。

⑤应用范围广，适用于各类大型、大跨度钢桁架结构的制作。

附图说明

图1是步骤2所述辅助胎具设置图。

图2是步骤3所述桁架主管接料坡口示意图。

图3是步骤3所述桁架斜腹杆接料坡口示意图。

图4是步骤5所述组装尺寸控制示意图。

图5是步骤7所述预装平台固定示意图。

图中：辅助胎具1，桁架主管2，桁架主管接料坡口3，桁架斜腹杆接料坡4，次桁架管接头5，桁架腹杆管接头6，H型钢7，“┓”铁8，斜拉条9。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

本实施例以大型、大跨度管桁架制作为例说明，其步骤如下：

1.材料入厂检验与标识:

入厂的材料必须有质量证明书；对材料的表面质量及尺寸偏差进行检验；符合要求后方可验收。根据设计及规范要求对钢材进行力学性能及化学分析复验；焊丝进行化学分析检验；焊剂进行化学成分及含水量检验。材料复验合格方可使用。进厂的CO₂气体要有质量证明书，CO₂气体含量不得低于99.99%。按照材料牌号及入厂检验编号对钢材进行标记。

2.立体钢桁架的辅助胎具设计与制作：

立体桁架一般最少有三主管和支管组成，其控制外形尺寸主要由三主管控制，组装胎具结构见图1。

3.钢桁架材料放样、下料:

根据桁架的起拱值采用电脑重新建模，所有桁架腹杆的切割尺寸均以起拱模型量出的尺寸为准，其复杂节点的空间尺寸也必须以模型放样为准，所有管桁架的管接头按抬高的模型进行排版、编程、切割下料。所用材料要核对材质、规格、尺寸是否与设计图样相符，要有排版图，排版图上应标明钢材的尺寸、板厚、材质、炉批号，做到材料的可追溯性。对复杂节点及节点连接件进行1：1放样，放样时应根据设计图确定各构件的实际尺寸，放样工作完成后，对所放大样和样板进行检查。桁架上、下弦主杆严格按图纸尺寸进行接口设置，如需接料，接料位置应错开节点500mm以上，桁架腹杆不允许接料。桁架上、下弦杆号料要留余量，先将上、下弦杆煨制成设计规定的弧度，放在实样上进行净料。桁架主管接料坡口形式见图2，桁架斜腹杆接料坡形式见图3。

4.材料切割：

所有钢管相贯线采用数控相贯线切割机进行切割，各零部件的坡口采用半自动切割。切割应有专人负责，切割后坡口处不得有裂纹、分层以及夹渣等缺陷，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅。

切割允许偏差要符合规范规定。

5.钢桁架组装:

当桁架宽度超出运输条件时，考虑单件出厂运输。所有桁架主管煨制圆弧前先将主管的四条中心线画出，并打上样冲标记。在组装平台上先打出桁架主管的弧度尺寸线，按弧度尺寸线进行火焰煨制。煨制时必须对好中心线。在平台上放出桁架弦杆与腹杆的控制尺寸线（实际起拱的模型尺寸），在尺寸线上焊接管托。组装时严格按底样尺寸进行组装，保证各管接头断口尺寸到弦杆中心线的尺寸。主桁架组装完后组装次桁架管接头时，先将此桁架管接头位置画出，按空间模型量出的尺寸控制次桁架管接头的空间角度及尺寸如图4所示。

6.钢桁架焊接:

焊工须具有国家认可的发证机关出具的焊工合格证，并经过本工程焊前培训得到确认，方可从事钢桁架的焊接工作，并在其允许范围内工作。焊接前必须进行焊接工艺评定试验，根据焊接工艺评定试验的结果编制焊接工艺指导书指导生产。焊接前在焊缝区域30-50mm范围内清除氧化铁皮、铁锈、水、油污、杂质、矿尘和其他污物，要求表面露出金属光泽。焊接前认真检查焊缝坡口形式及几何尺寸是否符合设计要求，并明确焊缝的焊角尺寸，不得随意焊接。当环境温度低于0℃时，钢材厚度达到规范要求时应采取预热措施,根据钢板厚度及材质确定焊前预热温度；采用火焰加热和电加热两种方式。焊接完后对焊缝进行后热，后热采用电脑温控仪进行加热，后热温度根据《钢结构焊接规范》确定。达到保温时间后应缓冷至常温。

焊接时应避免在焊道以外的母材上引弧、熄弧，防止损伤母材。在焊道中引熄弧时，引熄弧位置应错开25mm以上。引弧应采用回焊手法，熄弧应填满弧坑。焊接时应满足焊接要求中规定的焊缝尺寸要求，焊接时应采用多层多道焊接，严禁摆动焊接。焊接完成后进行焊缝外观和内部质量检验，检验标准为设计要求和规范。

7．钢桁架的预拼装：

由于大型、大跨度桁架空间设计的特殊性,桁架均分为散件出厂，工厂预拼装的过程完全为工地正式拼装过程，工厂预拼装及工地正式拼装在工艺方法上要统一，使现场拼装工艺始终与工厂预拼装工艺保持一致。一般钢桁架采用卧式拼装。

首先设置预装平台。平台宜采用H型钢铺设，平台长度不小于预拼装单元的长度,并保证平台整体的稳定性。水平高差≤3mm，标高超差的部位用垫铁进行调整并用“┓”铁和斜拉条将H型钢进行固定。具体见图5。

拼装时应先拼装桁架的上、下弦杆，从中心向两边拼装，以上下弦杆中心点往两边测量,再拼装端头花架,待调整好间距最后将各支撑逐个拼装。然后在测平的平台上用经纬仪打一条垂直于桁架中心的直线在平台上用石笔划出,并用粉线检查。以打好的直线为基准确定桁架起拱的抬高线（按排版图间隔6米在每根H型钢上）并在该点焊接垂直于H型钢的定位档。从定位档向下弦方向按设计桁架高度方向尺寸再加4mm的焊接收缩余量，即为桁架下弦拼装时的定位点，在该处焊接定位档。

检查大样线正确无误后进行拼装。按抬高线位置将中心位置的上弦摆好并使上弦与定位档顶紧。再用线坠调整卡头的垂直度,无误后将上弦杆接口位置用板条连接固定，并将上弦杆用挡板固定在平台上以防止长度和垂直度变化。用同样的方法将中心位置的下弦杆摆好。在上下弦以卡头中心为起点向两卡头中心方向均量1000mm划线并在上下弦杆件中心定一点,测量四点之间的长度、宽度及对角线并调整直到合格。为达到两垂直轴线方向桁架的连接精度，拼装必须保证同一轴方向桁架上下卡头之间的几何尺寸。调整上下弦卡头间的距离合适后将上下弦与平台固定。为保证整体桁架的长度,上下弦杆每道接口预留2mm焊接收缩余量。

按排版图依次拼装上下弦杆,要满足工艺几何尺寸要求,并保证上弦卡头的垂直度。上下弦杆拼装完后,检查上下弦的长度和宽度,确定无误后拼装腹杆，按排版图从中心逐个找出拼装用的腹杆,实测连接腹杆卡头间的距离和腹杆的长度,满足腹杆的焊接间隙缝.在腹杆上翼缘划出中心线、焊接挂档,把腹杆挂上。上下弦、腹杆都拼装完后,用水平仪进行整榀桁架平面度的测量,测量位置选在卡头附近,并用千斤顶进行调整.作好书面记录。

检查各腹杆与上下弦杆牛腿之间的连接，如有角度中心线偏移和间隙缝不均匀的进行修理，并调整好再用连接板连接起来（卡头螺栓孔已经钻孔），将连接板点焊在腹杆杆件上，对腹杆杆件的螺栓孔进行套钻,以保证安装。划控制焊接口间隙缝的最终检查线,打样冲眼.待拆卸后对其修正,其中上弦由现场焊接衬板条进行调整, 衬板条必须是刨平的。将调整合格的桁架，按排版图上编制的拼装号在各拼装接口的上表面打上拼装号。

检查各个控制项目(构件编号、拼装号、几何尺寸、节点错位、对接口错口、起拱量等)，并做书面记录。然后进行验收，验收合格后做书面记录做为报检记录。

8．钢桁架的除锈、涂装：

钢结构零部件表面必须进行喷砂处理，喷砂等级按设计要求执行，且须在喷砂4小时之内涂上防锈底漆。涂装之前产品及零部件表面应干燥，对油污、铁锈、毛刺、松散氧化皮、机加残存飞边、焊接件上焊渣、药皮、焊接飞溅物及其它影响涂漆质量的杂物必须清理干净。漆膜应均匀，色泽应一致，不应有气泡、龟裂、流挂、脱皮、皱皮、渗色和露底等缺陷。如出现上述缺陷，应进行修补，修补所用涂料应与原涂料相同。涂完油漆，应在涂层彻底干透后，测量一次厚度。所有构件涂装完后，要用鲜艳的油漆喷上构件号，对散件出厂的构件要用钢印打上零部件的编号，并按每根构件打包在一起，且挂上朔封的构件清单。

Claims

1.一种大型大跨度钢桁架制作方法，包括：材料入场检验与标识; 材料切割; 钢桁架组装; 钢桁架焊接; 钢桁架的预拼装; 钢桁架的除锈、涂装；其特征在于，它还包括如下步骤：

a、立体钢桁架的辅助胎具设计和制作;

b、钢桁架的电脑建模、放样。

2.根据权利要求1所述的大型大跨度钢桁架制作方法，其特征在于，所述立体钢桁架的辅助胎具设计和制作步骤中，辅助胎具是由若干个对立体桁架的三主管形成三角支撑结构的支撑组件，辅助胎具使三主管实现立体桁架外形尺寸的控制。

3.根据权利要求1所述的大型大跨度钢桁架制作方法，其特征在于，所述钢桁架的电脑建模、放样步骤中，桁架的起拱值采用电脑重新建模，所有桁架腹杆的切割尺寸均以起拱模型量出的尺寸为准，其复杂节点的空间尺寸以模型放样为准，所有管桁架的管接头按抬高的模型进行排版、编程、切割下料。