4.3-钢桁架的加工制作

4.3 钢桁架加工方案
4.3.1 工程概述：
4.3.1.1 工程概况：****大屋盖以树壮支柱及两个塔搂为支座，整体展翅在****综合建筑群之上。

该屋盖长486m，宽度由两端的154m 向中间缩小为120m。

钢桁架就是架设在两个塔楼四周的钢结构构件，通过钢桁架支撑着大屋盖网架。

钢桁架布置图如下：圆塔桁架布置图如下左图，方塔桁架布置如下右图:
4.3.1.2 本工程钢结构桁架分为：
a. 圆塔部分桁架: HJ-1~2、5~6、9~12共8榀。

b. 方塔部分桁架：桁架HJ-3~4共2榀。

4.3.2 焊接材料选用：
本工程钢桁架钢材采用国产Q345和Q235B系列钢材，相对应的焊接材料选用如下：
4.3.3 技术标准
4.3.3.1 采用标准:
《钢结构施工与验收规范》 GB50205—95 《钢结构工程质量检验评定标准》 GB50221--95 《建筑钢结构焊接规程》 JGJ81—91 《钢结构设计规范》 GBJ17--88 《低合金钢焊条》 GBJ5118--85 《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ9--98 《手工电弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》 GB 985 《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》 GB 986 《钢结构高强螺栓连接设计施工及验收规范》 JGJ82-91 《钢结构防火涂料应用技术条件》 CECS24-90 《涂装前的钢材表面锈蚀等级和防锈等级》 GB8923--88 《涂装前的表面处理：表面粗糙度的测试评定》 ISO8502-6：1995 《钢材力学及工艺性能试样取样规定》 GB2975--82 等。

4.3.4 材料控制及详图设计
4.3.4.1 材料控制
a. 本工程钢结构钢桁架杆件均是焊接箱形,材料计划必须按照构件的实际尺寸从钢厂直接进行定尺采购。

定尺尺寸要考虑加工余量等。

b. 材料采购前，必须对供应材料的生产厂家进行考核。

考核合格后方可在该分供方处进行材料采购。

c. 进厂的原材料，除必须有生产厂的出厂质量证明书外，并应按合同要求和有关现行标准进行检验和验收，做好检查记录。

取
f. 按合同和规范要求，进行原材料的力学性能试验和化学成分分析试验，待试验完全合格后，才能应用于工程中。

4.3.4.2 详图设计
设计院提供的技术设计图不能直接用于生产，工厂将组织设计人员对技术设计图纸进行转换和深化，将其分解为结构施工图、零件加工图和工装制造图等图表，并经设计单位和监理单位认可。

a. 根据设计院的设计图进行详图设计，采用CAD制图。

b. 设计进行前必须进行图纸会审，并编制出会审记录。

然后与甲方、设计院一同讨论会审记录中的问题，并记录解决方法。

在随后进行的详图设计过程中，如发现问题必须随时与甲方和设计院取得联系。

任何修改或建议均必须按规定的程序，取得业主或甲方的批准方有效。

c. 设计过程中，必须考虑实际加工工艺的要求。

详图设计要将每一个杆件及零件的详细尺寸绘制出来。

d. 对于钢结构桁架杆件的分段，必须与安装单位一同进行讨论，并取得设计院和业主的认可。

e. 要进行认真细致的设计室内部图纸审核，然后再进行专审、会审，坚决保证图纸的正确性。

设立一名专门进行审核的人员，专审员必须对整个工程进行深入细致的了解，对整个工程的结构形式了如指掌，做到心中有数。

f. 详图设计、审核后，要加盖施工图章。

然后送设计院进行审批。

由于设计变更等因素要修改的，必须修改图纸。

需要换版的图纸必须及时通知加工车间和安装单位。

g. 工程结束后要及时作出竣工图，竣工图中要求将设计变更修改在竣工图中，并作出明显标识。

所有这些变更、修改均必须有甲方或设计院等的指令或通知。

这些指令或通知必须进行编号，整理成册与竣工图一同送交甲方。

4.3.4.3 节点设计：
由于10榀桁架是支撑大网架的、非常重要的构件，因此箱形杆件外部的四条主焊缝确定如下：
a. 在节点处及两边各600mm范围内采用全熔透焊缝；在节点之间采用半熔透焊缝，保证熔深，采用超声波探伤检查熔深。

焊缝如
图2
b. 腹杆两端头600mm以内为全熔透焊缝；其中间连接处和两边
图3
各600mm以内为全熔透焊缝；其余范围为半熔透焊缝，半熔透焊缝熔
深为0.5T+5mm。

如图3节点。

c. 桁架支座处的杆件主焊缝为全熔透一级焊缝。

4.3.4.4 加筋板的焊缝设计
a. 由于杆件的外形尺寸有三种，分别是□-630*300、□-630*400和□-630*630箱形，内部空间小，人无法钻进去焊接，因此，非支座位置的箱形内部的加筋板的焊缝设计为半熔透焊缝，在
三
件
弦
弦
翼
一
图4
图4
技术。

如图6：
图6
4.3.5 零件加工尺寸误差规定
4.3.
5.1 零、部件加工的加工标准
a. 放样、号料和剪切的零件尺寸
放样和样板（样杆）的允许偏差如下表：
b. 气割后另件的允许偏差如下表：
c. 带锯机锯切后另件的允许偏差如下表：
4.3.
5.2 制孔：
a. 螺栓孔划线孔距的允许偏差mm
b. 螺栓孔的允许偏差mm(模板制孔)
4.3.
5.3 矫正和成型
另件矫正后的允许偏差如下：
1) 钢板厚度S≤14,时局部平面度为1.5MM/（每米）
2) 钢板厚度S＞14时，局部平面度为1MM/（每米）
3) 型钢的弯曲矢高为L/1000；但不大于5MM
4) 划痕深度不得大于0.5MM。

4.3.
5.4 边缘加工
零件边缘加工后的允许偏差如下表：
坡口加工的允许偏差
a. 构件组装：根据具体的构件制定小组装和大组装方案。

小组装是指装焊成箱形和箱形牛腿，大组装是指装配成双“K”字形部件。

b. 组装前，零件部件应经检查合格，连接接触面和沿焊缝边缘每边30—50MM范围内的铁锈，毛刺、污垢、尘土等应清除干净。

c. 另件若有拼接接料，应在组装前进行；构件的组装应将其部件经组装焊接矫正或钻孔坡口后进行。

d. 钢柱和部份梁的组装，应在钢平台上专用胎具上进行；钢柱的组装就以铣端头为基准线定位柱身上的各零部件，同时要按具体的焊接工艺要求，将放出的焊接收缩余量均匀地分布在零、部件之间。

e. 若在钢件上点焊卡具进行组装，在拆除卡具时不得损伤母材；对残留的焊疤应修磨平整。

f. 组装顺序：组焊U形，然后组焊成箱形进行焊接（包括电渣焊）、超声波探伤检验（UT检验），合格后，将与腹杆连接的牛腿装配在上下弦上进行焊接。

由此，“K”形的部件加工完毕。

4.3.
5.7 端部铣平
a. 端部铣平后的允许偏差应符合下表的规定：
b. 本工程的桁架，其箱形均采用两端铣端的方法，以保证部件的长度等尺寸的准确率。

4.3.
5.8 成品矫正
a. 构件矫正的允许偏差。

4.3.6 焊接规程
4.3.6.1 施焊前，焊工应复检焊件接头质量和焊区的处理情况。

当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。

4.3.6.2 对接接头、T形接头、角形接头、十字接头等对接焊缝及对接角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置焊缝引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。

引弧和引出的焊缝长度：用于埋弧焊应大于50mm；用于手工电弧焊及气体保护焊应大于20mm。

焊接引弧板和引出板应采用气割的方法切除，并修磨平整，不得用锤击落。

4.3.6.3 焊接时，焊工应遵守焊接工艺规程，不得自由施焊，不得在焊道外的母材上引弧。

4.3.6.4 焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。

4.3.6.5 焊丝在使用前应清除油污、铁锈。

4.3.6.6 焊条、焊剂和栓钉用焊接瓷环，使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和温度进行烘干。

保护气体的纯度应符合焊接工艺评定的要求，达到99.5%。

低氢型焊条经烘焙后应放入保温筒内，随用随取。

4.3.6.7 对Q345B型低合金结构钢，施焊前应进行预热，焊后应进行保温。

预热和后热的具体要求应按焊接工艺卡片的规定执行。

4.3.6.8 定位焊应按下列规定进行：
a. 焊前必须按施工图和工艺文件检查坡口尺寸，根部间隙等，如不合要求，不能定位焊。

b. 定位焊所采用的焊接材料型号，应与焊件材质相匹配。

c. 定位焊焊脚尺寸不宜超过设计焊缝厚度的2/3，且不应大于6mm，焊缝长度不宜小于25mm，焊缝间距400～600mm，定位焊的位置应布置在焊道以内。

d. 定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。

4.3.6.9 焊接前必须清除焊接区的有害物，并应符合下列要求：
a. 埋弧焊及用低氢焊条焊接的杆件，焊接区及两侧必须清除铁锈，氧化皮等影响焊按质量的脏物.
b. 清除定位焊的熔渣和飞溅；
c. 熔透焊缝背面必须清除影响焊透的焊瘤熔渣，焊根；
4.3.6.10 焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查出原因，并有焊接工程师制订出修补工艺后方可处理。

4.3.6.11 焊缝同一部位的返修次数，不允许超过两次。

当超过两次时，应按报废处理。

4.3.6.12 要求局部探伤的焊缝，有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加的长度不应小于该焊缝长度的
10%，且不应小于200mm；当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝百分之百探伤检查。

4.3.6.13 焊缝质量等级及缺陷分级应符合设计指导书中规定的钢结构验收规范的规定
4.3.7 桁架加工工艺
4.3.7.1 大桁架的加工流程图
4.3.7.2 大桁架加工检验工艺说明
a. 桁架分段：如图7
图7
图中未标明的均可以加工成12m一段，分段主要是根据现场的起重机能力而定。

以HJ-1的分段示意图为例（见图9）：在长度方向上，上下弦各分为10段，平均长度约为11m，但根据接头的焊接要求，上下弦杆应在距接头节点中心约1000mm处，具体尺寸在加工详图上在表示。

中间的斜腹杆与上下弦分开，其余桁架的斜腹杆与此相同。

如图8：
图8
HJ-1桁架共分为：
b．下料
箱形杆件采用：翼缘、腹板均按直条下料，腹板按计算出的梯形下料（因为有折线转角）。

c．零件加工
1) 铣端：
将组成箱形杆件的四块钢板条的一端放在铣端机上进行端铣，以此端铣面为划线、组装等的基准面。

2) 电渣焊孔：（仅用于支座处有四面全熔透的筋板）
电渣焊焊孔在铣端后开出，以端铣面为基准面。

由于箱形截面杆件的板厚为30mm和20mm，因此电渣焊孔相应开成ф30和ф20mm。

3) 隔板铣端：箱形截面内的隔板必须进行端铣，端铣的目的是为了控制截面的外形尺寸，保持正方形或长方形的精度。

4) 电渣焊隔板铣端：
电渣焊隔板必须进行端铣，并以此为物质保证该隔板与箱形截面的翼缘板和腹板的间隙小于0.5mm。

间隙控制非常重要，过大的间隙将会使电渣焊无法进行。

d．切割坡口：
对于全熔透焊缝，钝边采用2~3mm，坡口角度采用45°，坡口间
T
气体保护焊接，将内部焊缝焊接完毕。

2) 组装电渣焊隔板
如图12，将电渣焊板装进箱形内部，重点控制与翼缘的间隙小于0.5mm。

检验合格后再封最后的盖板。

f．焊接箱形：如图13
图13
1) 焊接主焊缝：由于杆件是园弧状，因此，采用埋弧自动焊接时应将焊接小车轨道加工成与杆件相同曲率的园弧状。

2) 电渣焊：电渣焊焊管、焊道要求预先烘干；电渣焊电源需要
图14
电渣焊原理如图14。

要求两条电渣焊坡口同时对称焊接，以控制焊接变形。

引弧器与构件贴合紧密，防止铁水流出而无法形成渣池。

焊接过程要密切注意金属熔池的稳定性，用反光镜随时观察，当发现有明火出现的现象，可用小勺浇少量铁粉，以保持熔池稳定。

焊管要预先烘干。

焊丝要采用镀铜焊丝，保证焊丝无锈。

焊后除去引弧器。

g．焊缝检验：
采用超声波（UT）检验。

按二级全熔透标准检验。

一般情况下，电渣焊的合格率很高，效率也很高。

h．组装和焊接牛腿
1) 将焊接完毕检验合格的构件进行小组装，既在胎具内组装成双“K”字形（或单“K”形、或带牛腿形腹杆）。

2) 将组装好的上下弦杆及腹杆吊出胎具，进行焊接。

焊接采用
4.3.8.1 定位放线: 采用测距仪和激光经纬仪进行放样，在预拼装场地上按1：1大样放线，画出各杆件的中心线和支座位置,然后再将各杆件的外形尺寸放出线，并制作出试装胎具。

4.3.8.2 杆件加工完毕后，将各杆件吊进试装胎具内进行试装检验。

试装检验的重点是桁架支座相对标高位置、长度、拱度、宽度和杆件之间的坡口间隙，坡口角度、钝边等。

4.3.8.3 半榀试装（如图15），以HJ-1为例：上下弦杆及斜撑腹杆以及连接件若干吊入试装胎具内，用激光经纬仪测量各点的相对位置，并记录。

确认各杆件的相对位置后，将连接板装焊在各杆件的两端。

连接板的连接方式见下图16：
图16
4.3.8.4 连接件在试装调整合格后再焊接在各杆件上。

然后按照图纸的编号将钢印打在距两端各300mm处。

4.3.9 防腐
4.3.9.1 防腐杂处理：根据设计的要求进行表面处理，一般采取对构件表面进行喷砂的处理办法。

喷砂安排在构件加工完毕后进行，
采用G25的砂粒，质量等级为SA2.5级。

4.3.9.2 涂装应按设计要求进行，在喷砂除锈后立即喷涂水性无机富锌涂料，厚度为80μm，中间漆为环氧云铁50μm。

并且必须按照油漆说明的间隔时间喷涂，防止出现未干透而喷涂第二道漆。

面漆为卤化橡胶60μm，在现场喷涂，由安装单位喷涂。

4.3.9.3 涂装时的环境温度和相对温度应符合涂料产品说明书的要求。

构件表面有结露时不得涂装。

涂装前后2小时内不得雨淋。

4.3.9.4 当天使用的涂料当天配置，并不得随意添加稀释剂。

4.3.9.5 对油漆涂层必须妥善保存，防止漆膜受损。

4.3.10 包装、编号和运输：
4.3.10.1 包装：将油漆完毕的构件进行包装，采用海运的模式进行包装。

海运式包装是为了防止表面的漆膜受损。

4.3.10.2 编号：按照图纸构件编号和钢印号将每个构件进行油漆喷号编号，以便现场安装顺利。

4.3.10.3 装车：采用12m长的平板车陆路运输，装车使用16T龙门吊车，要注意构件的成品保护，防止漆膜碰损，保证构件不被压弯、损坏，在车上还必须用手动葫芦等绳具将构件固定、扎牢。

4.3.10.4 运输：由于分段后，一般构件不超长、不超高、不超宽，因此可直接从我司运到现场。

桁架支座处可能回出现超宽现象，要进行专门运输，前后安排引导、殿后车，保证安全。