网架结构的加工制作

学习单元2.6网架结构的加工制作2．6.1学习目标通过本单元的学习，会识别网架类型，懂得网架节点构造，会绘制网架施工详图和钢球及杆件配料单，会组织网架工厂制作生产，会编制网架制作工艺流程，能懂得加工各环节技术要领，学会网架焊接工艺及焊接质量检验，会编制质量验收卡，能进行成品的表面处理，组织成品堆放和装运。

2.6.2学习任务1.学习任务进行某网架工程构件的加工制作，编制钢球及杆件工厂制作计划，做好加工前是生产准备，编制构件加工工艺流程，组织加工生产。

2，任务描述本工程为某制造车间部分网架施工。

建筑面积105x100=10500m2，如图：2.6.3任务分析网架结构由于重量轻、刚度大、抗震性能好、便于成批生产，便于提高构件加工质量等优点而得到广泛的应用，网架的生产和加工质量直接影响工程质量，要高质量的完成网架的加工制作，需具备以下知识技能：网架的类型、节点构造的认识，网架施工详图的编制，钢球杆件钢管工艺流程编制，钢球及杆件配料单编制，材料采购计划编制，工程检验计划编制，进行施工技术交底和安全交底，网架焊接工艺及焊接质量检验，质量验收卡编制，成品表面处理堆放和装运。

2.6.4任务知识点1.网架节点构造认识网架结构是指工业与民用建筑屋盖及楼层的空间铰接杆系，如双层平板网架结构、三层平板网架结构，双层曲面网架结构、组合网架结构，这里不包括悬挂网架、斜拉网架、预应力网架及杂交结构等。

（1）网架结构常用形式由平面桁架系组成的两向正交正方网架，两向正交斜放网架，两向斜交斜放网架，单向折线形网架。

由四角锥体组成的正方四角锥网架，正方抽空四角锥网架，棋盘形四角锥网架，斜放四角锥网架，星形四角锥网架。

有三角锥体组成的三角锥网架，抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。

（2）网架节点的构造网架节点数量多，节点用钢梁约占整个网架用钢量的20-25%，节点构造的好坏，对结构性能、制造安装、耗钢量和工程造价都有相当大的影响。

网架节点形式很多，目前国内常用的节点形式主要有：焊接空心球节点、螺栓球节点、焊接钢板节点、焊接钢管节点（图2-123）、杆件直接交汇点（图2-124）1）焊接空心球节点焊接空心球节点构造简单，适用于连接钢管杆件（图2-125）。

球面与管件连接时，只需将钢管沿正面切断，施工方便。

焊接空心球是有两块钢板经加热压成两个半球，然后相焊而成。

焊接空心球节点分加肋、不加肋（图2-125b、c）两种。

其表示方法：2）螺栓球节点螺栓球节点图2-126由和锥头等零件组成，适用于连接钢管的杆件。

钢球大小取决于相邻杆件的夹角、螺栓的直径和螺栓伸入球体的长度等因素。

高强度螺栓（图2-127）应符合8.8或10.9级的要求。

套筒通常开由纵向滑槽（图2-128a），滑槽宽度一般比销钉直径大1.5-2mm。

套筒端部到开槽端部（或钉孔端）距离应使该处有效截面抗剪力不低于销钉（或螺钉）抗剪力，且不小于1。

5倍开槽宽度或6mm。

套筒端部要平整，，内孔直径可比螺栓直径大1mm。

当杆件管径较大时，采用锥头连接。

管径较小时采用封板连接(图2-129)。

连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接钢管加强。

封板厚度应按实际受力大小计算。

锥头是一个轴对称旋转厚壳体（图2-130）锥头承载力主要与锥顶板厚度、锥头斜率、连接管杆直径、锥头构造的应力集中等因素有关。

3）焊接钢板节点焊接钢板节点可由十字节点板盒盖板组成十字节点板宜由两块带其口德钢板对插而成（图2-131a），也可由三块板正交焊成（图2-131b）。

焊接钢板节点可用于两向网架和由四角锥体组成的网架。

常用焊接形式如图2-132、图2-133所示。

网架弦杆应同时与盖板和十字节点板连接，使角钢两肢都能直接传力。

焊接钢板节点板各杆件形心线在节点板处宜交于一点，杆件与节点连接焊缝的分布应使焊缝截面的形心与杆件形心重合。

节点板厚度可根据网架最大杆内力有表2-78确定。

4）支座节点支座节点的构造形式受力明确、传力简洁、安全可靠，并应符号计算假定。

常用的支座节点有以下几种构造形式：平板压力或拉力支座，只适用于较小跨度的网架，如图2-134单面弧形压力支座，适用于中小跨度网架如图2-135.单面弧形拉力支座（图2-136）适用于较大跨度的网架。

为更好地较拉力传递到支座上，在承受拉力的锚栓附近应设置加劲肋以加强节点刚度。

双面弧形压力支座（图2-137），在支座和底板间设有弧形块，上下面都有柱面，支座既可转动又可平动。

球铰压力支座（图2-138）只能转动而不能平动，适用于多支点支承的大跨度网架。

板式橡胶支座（图2-139）适用于大跨度网架。

通常橡胶垫的压缩和剪切变形，支座即可转动又可平移。

如果在一个方向加以限制，支座为单向可侧移式，否则为两向可侧移式。

2.网架制作相关规程及资料钢网架的制作安装与检验应遵照《网架结构设计与施工检验》JFJ7-91和《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ75.2-91或行业标准《钢网架螺栓球节点》JGJ75.1-91、《钢网架焊接球节点》JGJ75.2-91、《钢网架检验及验收标准》JGJ75.3-91等有关网架规程标准外、还应遵守国家标准《建筑工程质量检验评定标准》GBJ7301-88、现行国家标准《钢结构工程施工验收规范》GB50205-2001和《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤机质量分级法》JG/T3034.2-1996、《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤机质量分级法》JG/T3034.1-1996，以及其他有关钢材等国家标准的规定进行。

钢网架所用的材料，根据其在港架中所处的位置不同而不同，如杆件、封板、锥头、套筒和焊接空心球均为Q235钢或16Mn钢；实心螺栓球为45号钢；螺栓、销子或螺钉均为40Cr、40B、20MnTiB，8.8S的高强度螺栓可采用45号钢等。

钢材材质、钢板、钢管、型钢等必须符合设计要求，如无出厂合格证或有怀疑是，必须按现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定进行机械性能试验和化学分析，经证明符合标准和设计要求方可使用。

3.管球加工工艺①杆件制作工艺：采购钢管-----检验材质、规格、表面质量（防腐处理）--下料、开坡口—与锥头或封板组装点焊—焊接—检验—防腐前处理—防腐处理。

②螺栓球制作工艺：压力加工用钢条（或钢锭）或机械加工用圆钢下料—锻造毛坯—正火处理—加工定位螺纹孔及其表面—加工各螺纹孔及平面—打加工工号、打球号—防腐前处理—方法处理。

③锥头、封板制作工艺：成品钢材下料—胎膜锻造毛坯—正火处理—机械加工。

④焊接球节点网架制作工艺：采购钢管—检验材质、规格、表面质量—放样—下料—空心球制作—拼装—防腐处理。

⑤焊接空心球制作工艺：下料（用仿型割刀）--压制（加温）成型—机床或自动气割坡口—焊接—焊缝无损探伤检查—防腐处理—包装。

4.组装①组装前，工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求，并根据施工图要求复合其需组装零件质量。

②由于原材料的尺寸不够，或技术要求需拼装的零件，一般必须在组装前拼接完成。

③在采用胎膜装配时必须遵循下列规定：选择场地必须平整，并具有足够的强度；布置装配胎膜时必须根据其钢结构构件特点考虑预防焊接收缩量及其他各种加工余量；组装出首批构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可进行继续组装；构件在组装过程中必须严格按照工艺规定装配，当有隐蔽焊缝时，必须先行施焊，并经检验合格后方可覆盖。

当有复杂装配部件不易施焊时，亦可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作；为了减少变形和装配顺序，可采用先组装部件，然后组装构件的方法；钢结构构件组装方法的选择，必须根据构件的结构特性和技术要求，结合制造厂的加工能力、机械设备等情况，选择能有效控制组装质量、生产效率高的方法进行。

5.钢网架焊接球节点制作与检验1）焊接球节点的制作焊接球的加工有热加轧和冷轧两种方法，目前生产的球多为热轧。

具体步骤如下：①圆板下料；②热轧半球；③机械加工；④装配焊接；⑤焊接（图2-140）。

用热轧方法生产的球容易产生壁厚不均匀、“长瘤”和“荷叶边”等情况，网架规程对壁厚不均匀程度进行了限制。

球体不允许“长瘤”，“荷叶边”应在切边时切除。

由于轧制模具的磨损和冷却收缩率考虑不足等原因，经常出现成品球直径偏小的情况，这种情况容易造成网架总拼尺寸偏小。

因此，网架规程对球的直径偏差也有明确的限值，详细见表。

球的圆度（即最小直径与最大直径之差），不仅影响拼装尺寸，而且又会造成节点偏心，故应控制在一定范围之内，详见表。

焊接球是由两个热轧半球经车床加工后焊接而成的，如果两个半球对的不准或大小不一，则在接缝处会产生“错边”，《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91对“错边”程度进行了限制。

2）焊接球的检验《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91对焊接球的质量按照保证项目、基本项目和允许偏差项目分类进行了如下控制：①焊接球及制作焊接球所用的原材料，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

②焊接球焊缝应进行超声波探伤无损检验，其质量应符合设计要求，当设计无要求时应符合本规范中规定的二级质量标准。

③焊接球其对接坡口应采用机械加工，对接焊缝表面应打磨平整。

④焊接球直径、圆度、壁厚减薄壁量等尺寸及允许偏差应符合表2-79规定。

⑤焊接球表面应无明显波纹及局部凹凸不平不大于1.5mm。

焊接球加工允许偏差应符合：（2）焊接球杆件制作和检验1）杆件的制作网架结构中的杆件有钢管和角钢两种，钢管的下料应使用机床，以确保其长度和坡口的准确度，而角钢的下料宜用剪床、砂轮切割或气割。

不管是钢管还是角钢都应考虑去焊接收缩量。

影响焊接收缩量的因素较多，如焊缝的长度、环境温度、电流强度、焊接方法等。

焊接收缩量的大小可根据各自以往的经验，在结合现场和网架的具体情况通过试验来确定。

2）杆件的检验：《网架结构工程质量检验标准》JGJ78-91规定了焊接网架杆件质量保证项目和允许偏差项目的控制。

钢网架（桁架）用钢管杆件加工的允许偏差应符合表2-80的规定。

6.钢网架螺栓球的制作与检验（1）螺栓球节点的制作和检验螺栓球的制作：螺栓球的毛坯加工方法有两种，一为铸造，二为模锻。

铸造球容易产生裂缝、砂眼；模锻球质量好、工效高、成本低。

为确保螺栓球的精度，应预先加工一个高精度的分度夹具；用分度夹具生产工件成品的精度，为分度夹具本身精度的。

球在车床上加工时，先加工平面螺栓孔，在用分度夹具加工写孔，各螺栓孔螺纹和螺纹公差、螺孔角度、螺孔端面距球心尺寸的偏差详见《网架结构工程质量验收评定标准》JGJ78-91的规定。

螺栓球的检验：螺栓球成型后，不应有裂纹、褶皱、过烧。

钢板压成半圆后，表面不应有裂纹、褶皱。

螺栓球加工允许偏差应符合表2-81的规定。