圆管桁架制作通用工艺011教材.docx
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圆管桁架制作通用工艺011教材
钢结构作业文件
文件编号：
WYZG-011
版本号/修改次数：
圆管桁架制作通用工艺
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受控本
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目录
1、主体内容与适用范围3
2、编制依据3
3、材料的要求和选用3
4、制作工艺要领4
4.1管桁架制作流程4
4.2.管桁架钢结构制作重点和技术难点5
4.3各工序加工要领6
4.3.1放样6
4.3.2下料7
4.3.3装配焊接8
4.3.4桁架的焊接要求11
5桁架预拼装15
6构件标识16
7构件贮存、运输16
1、主体内容与适用范围
1.1主体内容：
管桁架的一般制作流程。
1.2适用范围：
管桁架的制作。
2、编制依据
1）《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98
2）《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002
3）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
4）《结构用无缝钢管》GB8162-1999
5）《直缝电焊钢管》GB11345-89
6）《低合金钢焊条》GB5118-95
7）《碳钢焊条》GB5117-95
8）《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94
9）《气体保护焊用钢丝》GB/Y14958-94
10）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-91
11）《钢结构设计规范》GB50017-2003
12）《碳素结构钢》GB700-88
13）《低合金高强度结构钢》GB/T1591-94
14）《厚度方向性能钢板》GB5313-85
3、材料的要求和选用
管桁架材料主要采用Q235B和Q345B钢材，其质量标准符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）及《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的要求。
3.1原材料的选用及其适用标准
3.1.1钢管
其力学性能及碳、硫、磷、锰、硅含量的合格保证必须分别符合标准《结构用无缝钢管》（GB8162-1999）。
3.1.2钢板及型钢：
（1）其力学性能及碳、硫、磷、锰、硅含量的合格保证必须分别符合标准《碳素结构钢》（GB700-88）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94），其强屈比不得小于1.2，伸长率应大于20%，有良好的可焊性及明显的屈服台阶，钢材的屈服点不宜超过其标准值10%。
（2）板厚等于或大于40mm时，为防止层状撕裂，要求板厚方向断面收缩率不小于国家标准《厚度方向性能钢板》（GB5313-85）中的Z15级规定的容许值。
3.1.3高强度螺栓
大六角头高强度螺栓及其螺母、垫圈的制作及技术条件应分符合中国国家标准GB1228-91、GB1229-91、GB1230-91、GB/T1231-91的规定。
3.1.4普通螺栓：
（1）C级螺栓，其性能等级为符合图纸的材质要求。
（2）普通螺栓及其螺母、垫圈的制作应分别符合中国国家标准GB5780-86、GB41-86、GB95-86的有关规定。
3.1.5焊接材料
（1）焊接材料图纸和工艺有要求时按照图纸和工艺要求执行，无要求时按照下表进行选用：
表1
焊接方法
材质
焊材牌号
焊接位置
手工电弧焊
Q345
E5015/E5016
定位焊对接角接
Q235
E4303/E4315
埋弧自动焊
Q345
H08MnA+SJ101
对接角接
Q235
H08A+SJ101
CO2气体保护焊
Q235、Q345
ER50-6
定位焊对接角接
（2）焊接材料烘干温度表：
表2
焊接材料牌号
使用前烘焙条件
使用前存放条件
焊条E5015
350-380℃；2h
100-150℃
焊剂SJ101
300-350℃；1h
100-150℃
3.1.6油漆材料：
具体见每个具体工程的《工艺要领书》
4、制作工艺要领
4.1管桁架制作流程
4.2.管桁架钢结构制作重点和技术难点
4.2.1管子相贯线剖口切割
由钢管组成的桁架，有大量的管子相贯剖口。
管子相贯线是一个空间曲线，且其坡口角度是随曲线的变化而变化的，管子相贯线的切割好坏直接关系到桁架的焊接质量及外观质量，是制作过程的关键。
采用数控相贯线切割机进行切割，能够根据放样程序在电脑上控制自动切割，并能一次性坡口成形，坡口角度可随圆周变化，以满足相贯线接头处趾部、根部和侧部的不同焊接要求。
4.2.2管子线型加工
桁架是空间桁架，主桁架弦杆一般是空间曲线，管子的线型必须光顺美观且要达到标准要求，为确保钢管弯曲圆滑成形，必须防止起鼓、起皱。
4.2.3节点制孔
钢结构的零件钻孔采用数控平面钻或摇臂钻进行钻孔，为了确保钻孔精度和质量，采用模钻时均须有放样划线划出基准轴线和孔中心，采用数控钻的首次加工品均需检验合格后才能批量钻孔，零件、部件、构件钻孔后均需检验合格才准转入其它工序。
4.2.4焊接顺序和焊接余量的控制
由于焊接变形会影响构件的整体精度尺寸，焊接过程中应制定合理的焊接顺序和焊接方法。
1）对于弦杆节点的焊接余量，应首先试作一试验节点，焊接完成后进行测量，根据测量值确定焊接余量的大小。
2）桁架一般首先焊接中间节点，再向桁架两端节点扩展。
3）上下弦杆一般首先焊接下弦杆，再焊接上弦杆，保证整体桁架不会产生下挠的变形。
4.3各工序加工要领
4.3.1放样
（1）放样基本要求
所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行手工1：
1放大样或计算机的模拟放样，核定所有构件的几何尺寸。
放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。
样板的允许偏差如下表：
表3
项目
平行线距离和分段尺寸
对角线差
宽度长度
孔距
样板角度
允许偏差
±0.5mm
1.0mm
±0.5mm
±0.5mm
±20’
（2）构件收缩余量的要求
构件收缩余量图纸和工艺文件有要求时按照要求执行，没有要求时按照下表执行：
表4
板厚mm
每个对接缝收缩余量mm
每个环缝接口收缩量mm
≤16
1.5
1.0
＞16
2.5
1.5
4.3.2下料
（1）钢管件应采用管子切割机或锯床下料，钢管两端坡口30度；
（2）对主管原则上长度按定尺采购，下料时放焊接收缩余量，焊接收缩量根据图纸或工艺要求进行预留，无要求是按照以下要求进行预留：
钢管壁厚≤6mm，每个节点预留1mm；钢管壁厚≥8mm，每个节点预留1.5mm；具体坡口如下图,并在工装划出纵向直线，相隔900、四条及节点圆周环线，打样冲眼。
主管端头示意图见下左图：
对于支撑杆件，下料时，焊接收缩量根据图纸或工艺要求进行预留，无要求时按照以下要求进行预留：
钢管壁厚≤6mm，预留1～1.5mm；钢管壁厚≥8mm，预留1.5～2mm；如下图为相贯线切割机下料后端头的形状示意图。
支管端头示意图见下右图：
下料后，必须立即对构件或杆件进行检验，当钢管不平直及有局部凹陷时，应对钢管进行矫正；
下料后，用油漆笔在杆件端部工整书写杆件号，同榀桁架的杆件放在一起，如距离拼装场地较远，可进行打包，并挂标识铁牌，在铁牌上写明杆件所用的构件编号、杆件号、数量。
在下料倒运过程中，尽量避免磕碰、划伤油漆，用吊带进行吊装。
3）钢管、型钢切割前应事先排料，钢管桁架分段弦杆应以钢管最大利用长度对接，但应使接头至腹杆与弦杆节点的距离大于或等于500mm。
腹杆对接时，接头位置原则上不大于杆件长度的三分之一（具体视管子来料情况定）但不小于500mm。
（4）钢板的切割，应根据放样套料图及数控切割下料图，分别进行数控自动切割、半自动切割。
（5）节点板和加劲板用剪板机、数控火焰切割机、半自动切割机下料。
，不允许采用手工切割下料。
（6）弯管
杆件弯圆冷弯圆管通常采用拉弯和压弯的办法。
拉弯加工要求提供弯管管件的半径、管长（中心线长度）。
压弯加工要求提供弯管管件的拱高、管内外弦长。
弯曲后，钢管直径变化不大于3mm，壁厚变化不大于1mm，钢管表面不能出现折痕和凹凸不平的现象。
然后切割端头，按前述方法下料。
较大半径和板厚的圆管在工厂内一般采用火焰煨弯，具体工艺要求见《钢管弯制通用工艺》。
（7）钢管的对接：
钢管与钢管之间的对接，内设衬管，在胎架上进行，具体形状尺寸如上图：
4.3.3装配焊接
4.3.3.1圆管桁架组装的质量要求
（1）钢管对接焊缝同其它焊缝的间距不小于200mm。
直缝电焊钢管对接时,两纵缝在圆周上的间距不小于200mm（设计有特别要求的按设计执行）。
（2）原则上腹杆不允许对接，腹杆长度超过1700mm时允许对接，且每根腹杆中最多只允许有一个对接接头，最短的管子不能小于2倍的管子直径且不能小于800mm。
对接接头要求为一级焊缝（设计有特别要求的按设计执行）。
（3）主管对接焊缝应距离桁架腹杆交点200mm以上（设计有特别要求的按设计执行）。
（4）构件不要求设引弧、熄弧板的角焊缝，终止处必须进行包角焊,引弧和熄弧端离端头10mm以上。
（5）圆管桁架组装、预拼转在胎架或者平台上，按照工艺规定的工序进行，组装前对零部件进行检查，组装的允许偏差见下表。
表5
项目
允许偏差（mm）
图例
测量工具
对接接头底板错位
t≤16
1.5
角尺
16＜t＜30
t/10
t≥30
3.0
对接接头的间隙偏差
手工点弧焊
+4.0
0
钢尺、塞尺
埋弧自动焊和气体保护焊
+1.0
0
对接接头的直线度偏差
2.0
钢尺
根部开口间隙偏差
（背部加衬板）
±2.0
钢尺、角尺
钢管外径偏差
参见前表
钢直尺
塞尺
对口错边
t/10
且不应大于3.0
角尺
管口圆度
D/500且不大于3.0
钢尺
由于桁架结构基本相同，将选择有代表性的桁架进行工艺分析。
为保证各主管尺寸形状的正确性，在装配前进行预拼装，在连接处增加连接耳板，用螺栓进行连接（不焊），检查其正确性，如有不符立即进行矫正、整改。
对桁架主管及相互之间的腹杆在装配平台上利用组装胎架（如下图）进行装配，装配工艺为在胎架上先组装上弦及下弦的主管，确定其空间位置，然后装配支管并定位、焊接。
方型桁架装配胎架示意图三角形桁架装配胎架示意图
（6）桁架主管的各个部分用如下图方法用螺栓临时固定；
主管之间临时连接固定示意图
（7）拼装胎架将桁架主管固定在装配平台上，再用龙门吊将已接好的主管放置在如图对应位置，固定定位块，调节调整板，确保主管之间的相对位置；
桁架装配位置示意图一桁架装配位置示意图二
桁架在胎具上的安装示意图
（8）在胎架上对主管的各节点的中心线进行划线；
桁架的结构形式为弦杆贯通，腹杆焊接在弦杆上，其节点为腹杆与弦杆直。
焊接焊接的相贯节点，其形式有如下几种：
（9）装配支管并定位焊，对支管接头定位焊时，不得少于4点；定位焊后检验定位焊后组件的正确性。
定位好后，对纵横桁架进行焊接，焊接时，为保证焊接质量，尽量避免仰焊、立焊。
（10）桁架结构采用腹杆与弦杆直接焊接的相贯节点，弦杆截面贯通，腹杆焊接于弦杆之上，焊接时，对如下图所示节点，当支管与主管的夹角小于90度时，支管端部的相贯焊缝分为A，B，C，D四个区域，其中A，B区采用等强坡口对接熔透焊缝，D区采用角焊缝，焊缝高度为1.5倍管壁厚，焊缝在C区应平滑过渡。
当支管与主管相垂直时，支管端部的相贯焊缝分为A，B两个区域，当支管壁厚不大于5mm时可不开坡口，由于在趾部为熔透焊缝，在根部为角焊缝，侧边由熔透焊缝逐渐过度到角焊缝，同时考虑焊接变形，因此必须先焊趾部，再焊根部，最后焊侧边。
桁架支座节点处的焊接，其加劲肋、短钢柱与支座底板之间及加劲肋与短钢柱之间均用双面角焊缝连接，满焊。
Y型节点焊缝位置分区图：
A：
趾部B:
侧边C：
过渡区D：
根部
4.3.4桁架的焊接要求
4.3.4桁架的焊接要求
全焊透焊缝、部分焊透焊缝和角焊缝的计算厚度应分别符合下列规定:
（1）全焊透焊缝的计算厚度
管材相贯接头全焊透焊缝各区的形状及尺寸细节应符合下图要求：
圆管T、K、Y形相贯接头全焊透焊缝坡口尺寸及焊缝计算厚度：
（2）部分焊透焊缝的计算厚度
管材台阶状相贯接头部分焊透焊缝各区坡口形状与尺寸细节应符合下图要求；
管材相贯接头部分焊透焊缝各区剖口形状与尺寸示意
（3）焊缝计算厚度的折减值Z应符合下表规定。
斜角角焊缝30°≤ψ≤60°时的焊缝计算厚度折减值
（4）角焊缝的焊缝计算厚度
管材相贯接头各区细节应符合下图要求：
管材相贯接头角焊缝接头各区剖口形状与尺寸示意
其焊缝计算厚度he应符合下表规定：
管材T、Y、K形相贯接头角焊缝的计算厚度
5桁架预拼装
5.1桁架的分段拼装
在地面上根据桁架的长度制作胎架，为保证桁架弧线的尺寸精度，桁架按卧位平放的方式进行拼装，如下示意图所示。
在钢平台上，划出桁架各弦杆、腹杆中心线及轮廓线的投影线。
根据桁架长度设置弧形胎架。
拼装胎架放线时，应考虑到桁架位置的逐步变化。
5.2桁架预拼装允许偏差见下表
构件类型
项目
允许偏差
梁、桁架
跨度最外端两安装孔或两端支撑面最外侧距离
-10.0～+5.0
接口截面错位
2.0
拱度
设计要求起拱
±L/5000
设计未要求起拱
0～L/2000
节点处杆件轴线错位
3.0
管构件
预拼装单元总长
±5.0
预拼装单元弯曲矢高
L/1500且不大于10.0
对口错边
t/10且不大于3.0
坡口间隙
-1.0～+2.0
6构件标识
6.1散件出厂现场拼装的钢管，在两端各100mm处作中心线标记；构件出厂的构件，在每个端口100mm处作中心线标记。
中心线标记如所示。
图a图b
6.2三角形标记为边长50mm的等边三角形,其内部填充颜色为白色。
6.3中心线标记及标高线标记中的三角形标记与洋冲眼之间的相对位置关系如图b示。
6.4散件出厂现场拼装的钢管，在两端各200mm处喷上零件编号和拼装标记；拼装出厂的构件，在构件中间上腹杆上悬挂标示牌，喷上工程名称及构件编号。
字体为宋体，字间距为25mm，大小为60x60mm，如下图所示。
6.5所有字的颜色均为白色。
7．构件贮存、运输
构件的储存和运输相关要求详见《产品防护管理办法》。
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