大型管桁架相贯线制作技术
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【摘要】目前在我国最为时尚的屋面钢结构较多采用钢桁架形式，广泛运用于大型酒店、体育馆等综合民用建筑中。此结构型式最为重点工序是相贯线下料、制作及焊接工艺，现通过理论与实践相结合论述此工艺特点及施工方法。
【关键词】相贯线 下料展开模板WIN3D制作焊接
中图分类号：K826文献标识码： A
1．工程概括
本工程看台罩棚采用钢桁架，罩棚结构沿横向跨度为25-43米，总长约36米，横向为弧型带悬挑的三点支撑的钢梁。由于该屋面为三维曲面形式，因此各跨外型均不同，每榀钢梁下支点在看台墙面上，两个上支点位于看台顶部、由空间四根圆钢管两两相交组成，钢梁出挑长度不同，为增加钢架的整体性，纵向采用刚性构件将每榀钢桁架连接起来，并在端部及跨中增设斜支撑。
2．施工方法
2.1施工准备、下模板
S-COM的数控程序由原寸科专职技术人员编制，并经三道检查无误后下发车间生产，以确保产品质量。相贯杆件的切割根据事先编制的放样程序在电脑控制下自动切割。因此对相贯管件的切割来说，切割程序的编制极为重要。使用中远川崎一整套的钢结构放样与材料管理集成软件（PIPE-COAST，WINCAD，WIN3D，A-BOX，NESCUT等）并结合EXCEL与AutoCAD程序可实现这一目标。
2.2切割
按照吊装方案分段，目前的考虑是：节点分段独立发运，双弦杆组成桁架单独发运，桁架端部做成整体出厂，弦杆长度预加收缩量。据此进行切割下料加工。
（1）确定工艺分离面：加工时杆件分界面在两相邻节点的距离的1/4处，且各弦杆应错位，安装时对接的间隙是两侧管端各占一半。
钢管对接示意图
（2）工艺试验：用同类管子及节点形式，进行三个节点以上的桁架段的工艺试验：预拼装焊接后，测量其收缩量。
安装时对接接头的收缩量的测定，此举主要是由于现场安装时的对接，在耳板夹固情况下（耳板及连接板抛丸处理成摩擦面），进行焊接，焊完冷却卸下螺栓后测量。
根据经验值：弦杆每段放焊接收缩余量2-5mm。对腹杆等杆件放焊接收缩1mm。
（3）钢管的下料：腹杆与上、下弦杆之间为焊接连接，为保证焊接质量减少焊接变形，采取以下措施：
①切割设备：钢管相贯杆件的切割采用数控相贯线切割机，它能根据事先编制的放样程序在计算机控制下自动切割，所以对相贯钢管的切割来说，切割程序的编制极为重要。按照数控切割集成软件PIPE-COAST、WIN3D、CAD等并结合Xsteel、AUTOCAD等软件实现这一目标。
②杆件切割长度的确定：通过试验事先确定各种规格杆件预留的焊接收缩量，在计算杆件钢管的断料长度时计入预留的焊接收缩量和钢管端面机械削坡口的加工余量。
③切割相贯线管口的检验：先由原尺寸通过计算机把相贯线的展开图在透明的塑料薄膜上按l：1绘制成检验用型板，型板上标上管件的编号。检验时将型板根据线标志紧贴在相贯线管口，据以检验吻合程度。经过长期实践，证明为检验相贯线管口准确度的最佳方法。
④切割长度的检验：原尺寸放样人员对每根杆件都有一一对应的加工单，标示杆件的长度，车间切割机操作员每完成一根构件的切割必须检查构件的长度并填表记录。
⑤管件切割精度：采用等离子切割能使偏差控制在±1mm，以较高的切割精度来保证桁架的制造质量和尺寸精度。
⑥切割件的管理：加工后的管件放入专用的贮存架上，以保护管件的加工面。
⑦放样切割流程：
2.3支管相贯接头定位
1支管相贯接头的两端，均应用洋冲在0°、90°、180°和270°的位置作标志。
2主管用洋冲在0°、90°、180°和270°的方向作好标志，按照各支管的轴线距离，在主管的外管壁上，位于主管和支管的轴线相交点的垂直面处，作出标志。
3在主管的外管壁上，作出支管的角度位置。
4装配时先按照主管图纸尺寸、位置组装，并点固好主管，支管0°至180°轴线应与主管上的支管位置点在同一直线上。
2.4焊接钢管：以不同的角度相贯，等强焊接，焊缝质量等级要求较高。因此相、贯线端部坡口的加工尤为重要。焊接采用手工电弧焊。各分段与节点的连接口全部开坡口加衬垫，焊接全焊透，并100%超声探伤合格。
1钢管对接焊：本工程对接钢管均为等壁管，焊接时先用小直径焊条打底焊，然后用常规焊条焊透。
（2）钢管相贯焊：相贯节点焊接时先用小直径焊条打底焊，然后用气体保护焊施焊。
3在主管的外管壁上，作出支管的角度位置。
4装配时先按照主管图纸尺寸、位置组装，并点固好主管，支管
0°至180°轴线应与主管上的支管位置点在同一直线上。
5钢管连接板的角焊缝的尺寸，严格按照焊接工艺评定的板厚尺寸进行焊接。
2.5校正：构件装焊完毕后，焊接变形采用300T油压机或火焰加热法进行校正。加热温度控制在900℃以下，加热后应缓慢冷却，不得强制急冷。
2.6预拼装：工厂预拼装，检查各处尺寸，接口，预留量，无误后编号出厂。目的：检查钢管端部形状加工的精确性；腹管长度的精确度；上下弦杆的曲率，为现场安装提供数据与保障。桁架牛腿及连接件用胎具定位组装。
（1）在上下弦上，将各个节点的位置用样冲加以标识。
（2）组装胎架的制作：支架每隔1.5米设置一个，设置的原则为：不防碍腹管预装；其中一个下弦钢管放置在上面时，支架有足够的强度，不发生超标的弹性变形。
（3）上下弦杆必须预装。
（4）胎具按桁架的起拱放样，分到各个节距内，把桁架节段内的上下弦在抬举大样上加热造成很小的弯曲，以符合起拱要求。
2.7施工规范、质量标准依据
1钢结构设计规范(GB 50017-2003)
2冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB 50018-2002)
3钢结构工程施工质量验收规范(GB 50205-2001)
4建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002\J218-2002)
（5）碳素结构钢(GB/T 700-2006)
5钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ82-2011)
6钢结构制作工艺规程(DBJ08-216-95)
7国家及行业现行的与本工程相关的其它施工及验收规范和工程质量检验评定标准。
2.8特殊工序的质量控制
（1）钢管切割质量控制
a设备精度调整：对设备进行定期点检，设备工作时间长了以后，局部工作误差会出现超标现象。象五维相贯线切割机这样的精密仪器，影响切割精度的因素很多，必须定期由专业人员进行点检，发现问题，及时处理，避免系统误差的出现。
b切割程序的编制实行审核制度：由于雷同的构件多，如果切割程序出现问题，会导致一大批的杆件出现切割错误。因此，建立审核制度，由专人对编制的切割程序进行审核。
c边切割边检查的制度：切割过程中进行杆件的抽检，会发现一些质量问题。找出原因，加以改进。
（2）卸载质量控制
a卸载顺序：本工程的结构体系，是彼此之间联系密切的空间有机体。卸载顺序显得尤为关键。必须根据体系卸载内力分析制定详尽的卸载方案。严格按照此顺序进行卸载。
b卸载方法：采用分部卸载的方法，将体系分为几个卸载区，各个区的卸载要协调进行，禁止将某区完全卸载完毕，这种操作隐含很大的风险。
(3)桁架组装质量控制
a严格控制组立胎架的搭设质量：保证胎架有足够的强度，在组立过程中不发生形变。有坚固的组装平台，各个点之间不发生相对位移。保证胎架与杆件之间为线接触。间接推算轴线位置时，要注意测量方法的正确，避免误差积累。
b避免放置变形：构件成型后，在放置时，应保证有足够的支撑点，避免放置时因重力原因发生变形。
2.9制作质量的检验及保证措施
(1)检验项目
a原材料检验
b过程控制
3结语
钢桁架是钢结构工程范围内较为复杂一种结构形式之一，通过此工程从技术、质量对我公司是一次新的挑战，根据我公司提出的“深挖技术潜力，向技术、质量要效益”的宗旨，在今后的类式工程施工中，争创新的业绩。
参考文献[1]GB50017-2003 钢结构设计规范[S].
[2]JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程[S].
[3]顾纪清.实用钢结构施工手册[M].上海技术科学出版社，2005.
[4]广鉴.钢结构施工技术[M].中国建筑出版社，2005.