1、1大跨度钢屋架施工工艺改进方法探讨1 概况1.1 前言1.1.1 大跨度梯形钢屋架的应用：大跨度梯形钢屋架（24m 36m）在电厂建设中的煤库、汽机房屋盖结构中有着广泛的应用，具有自重轻、施工工期短、现场施工独立性强的特点。提高了屋盖施工速度，加快了电厂的建设步伐。1.1.2 目前大跨度梯形钢屋架施工状况：33m 梯形钢屋架最为常用，其跨度大、焊接量大、质量要求高，在施工中一般采用现场制作，分散或整体吊装的方法，结果质量、安全难以保证、施工工期长、对现场的要求高，而且吊机吨位要求大。1.1.3 大跨度梯形钢屋架施工工艺的改进：经分析比较，我们采用了车间分段制作，大流水作业，现场总体拼装、综合吊
2、装的方法，实现了质量高、安全好、工期短的目标，取得了较好的经济效益与社会效益。1.2 大跨度梯形钢屋架施工工艺改进后的施工特点1.2.1 屋架分段制作降低了起重设备的起重量，使屋架工厂化加工成为可能，减少现场临设的搭设、缓解了土建单位现场施工场地拥挤的状况；1.2.2 采用专业分工的大流水作业使各工序分工明确，做到了定机、定人、定岗位，提高了生产效率和产品质量；1.2.3 现场吊装采用综合吊装法，使吊车行驶路线简单，有利于吊车台班的充分利用，加快了施工进度。22 施工工艺和操作要点现就大跨度梯形钢屋架改进后的施工工艺和操作要点介绍如下：2.1 工艺流程2.1.1 钢屋架制作工艺流程：报 告合格
3、合格不合格批 准施工详图 设备检查材料检验报 告报 告报 告焊 接放样、切割检 查组 装零件矫正制 孔验收、堆放无损检验外形尺寸检验清理、编号喷砂、油漆不合格32.1.2 钢屋架吊装工艺流程2.2 操作要点2.2.1 放样和原材料矫正（1） 熟悉施工图，并认真阅读技术要求及设计说明，并逐个核对图纸之间的尺寸和方向等。特别应注意各部件之间的连接点、连接方式和尺寸是否一一对应。发现有疑问之处，应与有关技术部门联系解决。（2） 准备好做样板、样杆的材料，一般可采用薄钢板和小扁钢。（3） 放样需用的工具：尺、石笔、粉线、划针、划规、铁皮剪等。尺必须经过计量部门的校验复核，合格后方可使用。（4） 高级铆
4、工按 1：1 的比例在拼装平台上对钢屋架进行放大样，根据施工图纸、起拱度和节点焊缝要求得出节点板和杆件的外观尺寸，并制作出样板和样杆,放出的大样由车间技术员组织质安部门进行复核，复检合格后方可全面下料；（5） 角钢的矫正选用两种方法：规格小于808 的采用锤击法矫正，规格大于808 的采用 100t 液压千斤顶矫正；2.2.2 号料（1）号料前必须了解原材料的材质及规格，检查原材料的质量。不同规格、不同材质的零件应分别号料。并依据先大后小的原则依次号料。（2）样板、样杆上应用油漆写明加工号、构件编号、规格，同时标注上孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。（3）号料应预留收缩量（包括现场焊接收缩
5、量）及切割、铣端等需要的加工余量。铣吊装准备 屋 架 运 输（分类堆放配套）柱验收、弹线（轴线、标高复核）现场总拼装现 场 焊 接第一跨屋架吊装整 体 矫 正逐 跨 吊 装交 工 验 收验 收 合 格检查设备、工具数量及完好情况4端余量：剪切后加工的一般每边加 34mm，气割后加工的则每边 45mm。切割余量：自动气割割缝宽度为 3mm，手工气割割缝宽度为 4mm（与钢板厚度有关） 。（1）构件号料时按工艺要求预留焊接收缩余量，33m 钢屋架上下弦杆各留出8mm12mm 余量；（5）主要受力构件和需要弯曲的构件，在号料时应按工艺规定的方向取料，弯曲件的外侧不应有样冲点和伤痕缺陷。（6）号料应有
6、利于切割和保证零件质量。（7）本次号料后的剩余材料应进行余料标识，包括余料编号、规格、材质及炉批号等，以便于余料的再次使用。2.2.3 切割（1）下料划线以后的钢材，必须按其所需的开头和尺寸进行下料切割。常用的切割方法有：机械切割：使用剪切机、锯割机、砂轮切割机等机械设备（主要用于型材及薄钢板的切割） 。气割：利用氧气-乙炔、丙烷、液化石油气等热源进行（主要用于中厚钢板及较大断面型钢的切割） 。等离子切割：利用等离子弧焰流实现（主要用于不锈钢铝、铜等金属的切割） 。（2）剪切时应注意以下工艺要点：A、剪刀口必须锋利，剪刀材料应为碳素工具钢和合金工具钢，发现损坏或者迟钝需及时检修、磨砺或调换。B
7、、上下刀刃的间隙必须根据板厚调节适当。C、当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时，应预先安排好合理的剪切程序原形再进行剪切。D、剪切时，将剪切线对准下刃口，剪切的长度不能超过下刀刃长度。E、材料剪切后的弯扭变形，必须进行矫正；剪切面粗糙或带有毛刺，必须修磨光洁。F、剪切过程中，切口附近的金属，因受剪力而发生挤压和弯曲，从而引起硬度提高，材料变脆的冷作硬化现象，重要的结构件和焊缝的接口位置，一定要用铣、刨或砂轮磨削等方法将硬化表面加工清除。（3）气割操作时应注意以下工艺要点：A、气割前必须检查确认整个气割系统的设备和工具全部运转正常，并确保安全。在气割过程中应注意：a、气压稳定，不漏气
8、。b、压力表、速度计等正常无损。c、机体行走平稳，使用轨道时要保持平直和无振动。d、割嘴气流畅通，无污损。5e、割炬的角度和位置准确。B、气割时应选择正确的工艺参数（如割嘴型号、气体压力、气割速度和预热火焰能率等） ，工艺参数的选拔主要是根据气割机械的类型和可切割的钢板厚度进行确定。C、切割时应调节好氧气射流（风线）的形状，使其达到并保持轮廓清晰、风线长和射力高。D、气割前，应去除钢材表面的污垢、油污及浮锈和其他杂物，并在下面留出一定的空间，以利于熔渣的吹出。气割时，割炬的移动应保持匀速，割件表面距离焰心端以 25mm为宜。E、气割时，必须防止回火。F、为了防止气割变形，操作中应遵循下列程序：
9、a、大型工件的切割，应先从短边开始。b、在钢板上切割不同尺寸的工件时，应靠边靠角，合理布置，先割大件，后割小件。c、在钢板上切割 不同形状的工件时，应先割较复杂的，后割较简单的。d、窄长条形板的切割，采用两长边同时切割的方法，以防止产生旁弯（俗称马刀弯） 。2.2.4 边缘加工（1）气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于 2.0mm。（2）焊接坡口加工宜采用自动切割、半自动切割、坡口机、刨边等方法进行。（3）边缘加工一般采用铣、刨等方式加工。边缘加工时应注意控制加工面的垂直度和表面粗糙度。2.2.5 接料（1）角钢接料采用 45斜切对接焊，角肢厚度大于 12mm 的角钢采用
10、双面 X 形剖口，板材厚度小于 12mm 的角钢采用单面 V 形剖口，焊接时一面成形后，背部用碳弧气刨清根部再施焊；焊接时要考虑焊接变形，可用反变形的方法控制变形；（ 2） 对 接 焊 缝 除 外 观 检 查 达 到 规 范 要 求 的 二 级 标 准 外 ， 还 需 用 超 声 波 进 行 B 级 探 伤 ， 探伤 采 用 斜 探 头 在 焊 缝 单 面 双 侧 对 整 个 焊 缝 截 面 进 行 探 测 ， 并 达 到 GB11345 规 定 的 级 质 量 等 级 。2.2.6 钻孔、角钢肢背油漆（1）钢屋架制孔是一个很重要的环节，连接板应用钻模套板钻孔，角钢构件在下料完后，由专职钳工进
11、行划线钻孔，确保孔组间距偏差在 2mm 以内。（2）钢屋架在安装中有部分螺栓孔没有支撑布置，因此制孔时可结合屋盖布置图，只制作有支撑连接的螺栓孔，这样可减少将近一半的钻孔工作量，但制作时必须按号入座，每根杆件位置不能搞错；（3）考虑到屋架拼装后，角钢肢背处除锈和油漆无法进行，因此在拼装前先对肢背进行涂装，以保证油漆质量。62.2.7 胎膜制作（1） 33m 钢屋架批量生产采用复制法半榀半榀加工。（2） 针对本次钢屋架跨度大、质量要求高及技术含量高的特点，制作预制专用钢平台；（3）在校平的钢平台上利用已放出的大样位置线，制作出胎膜，胎膜制作时要考虑到拼装前零、部件安置方便，拼装后构件起胎方便，不
12、影响胎膜的连续使用；（4）胎膜制作后要作技术复核，经质检部门验收合格后，方可批量生产。2.2.8 屋架拼装（1）拼装前编制拼装顺序表，组拼时严格按照顺序组拼；（2）组装时根据零件加工编号，严格检查核对其材质、外形尺寸、孔距等部位，毛刺飞边要清除干净，对称零件应注意安装方向，避免装错；（3）上下弦杆组装用螺旋千斤顶配合顶紧，腹杆用“”形撬棒夹紧，夹紧接触面应有 75%以上的面积紧贴；（4）拼装时定位焊要求定位焊焊条型号必须与焊接母材匹配，定位焊点必须保证拼装构件吊装下胎时不会变形，还要保持一定的强度和稳定，焊接要求与正式施焊时一样；2.2.9 屋架焊接（1）钢屋架焊接必须在焊接平台上进行，并且用
13、水准仪找平后用铁锲或木锲垫平，每个节点处必须垫实；7屋架主要焊缝焊接工艺序号接头形式焊接层次母材材质焊接位置电流种类及特性焊机型号焊条牌号焊条直径（mm）焊接电流（A）焊接速度（cm/min）备注1 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 3.2 90120 151搭接Hf=（6mm） 2 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 171 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 3.2 90120 152 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 172搭接Hf=（10mm） 3 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 1401
14、60 171 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 3.2 90120 122 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 12 碳弧气刨清根3对接=8(mm) 2 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 121 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 3.2 90120 122 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 12 碳弧气刨清根3 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 3.2 90120 104 A3 平焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 124对接=16(mm)5 A3 平
15、焊 交流反接 BX500 E4303 4 140160 125 点焊 1 A3 平焊 交流反接 BX300 E4304 3.2 90120 15（2） 焊接时焊工应明确施焊部位的焊缝高度和焊接质量要求，为减少焊接变形施焊顺序为从中间往两头施焊， ；节点焊接采用分段退焊法，并由多名焊工先施焊第一层把每个节点连续施焊至图纸要求；8（3）钢屋架焊接时对可能变形较大的部位采用刚性固定，要注意焊接次序，先焊短，后焊平，集中的焊缝和多层焊要跳开焊，大焊缝要采用分段对称焊，从焊接工艺上保证焊接质量。2.2.10 油漆、编号（1） 涂装前除锈是涂装质量好坏的重要环节，除锈质量应由专职质检员验收合格后方可进行涂
16、装；（2） 涂装作业还需根据天气情况，外界湿度大于 85%时不得涂装，涂装后两小时内不得淋雨，距安装焊缝 3050mm 内暂不涂装；（3） 车间内涂装两道底漆，屋架运到现场总拼后再涂刷两道面漆；（4） 涂装完毕后，在构件上标注原编号，并表明构件重量、定位标记；（5）金属防腐要抓好关键工序除锈这一关，用电动砂轮机进行除锈后，必须保证结构表面干净，无油无锈、无污物；涂装时要随时检查漆膜厚度，并作书面记录。2.2.11 屋架运输（1） 根据工程的实际情况，屋架采取立式运输，运输工具为 20t 平板车，每车运四个半榀；（2） 屋架运输用专用夹具及专用胎具来固定；运输到现场后立式堆放，道木垫平、塞实，并
17、按编号在现场拼装平台就位。2.2.12 现场拼装（1） 屋架现场拼装采用平拼法，施工步骤为：（2）拼装平台以简便、实用、牢固、平稳为原则，如图所示;搭设平台 抄平 放平构件 复测外形尺寸两半榀拼成一榀 检查外形尺寸 焊接一侧 加固180翻身 施焊另一侧 堆放油漆9（3） 拼装利用两只 3t 手拉葫芦对拉，撬棒等工具配合，使两半榀屋架合成一体，外观尺寸主要控制屋架跨度、起拱度；2.2.13 屋架吊装（1）钢屋架侧向刚度较差，安装前需要进行稳定性验算，稳定性不足时应进行加固（参见下图） 。钢屋架吊装时的注意事项如下：A.绑扎时必须绑扎在屋架节点上，以防止钢屋架在吊点处发生变形。绑扎节点的选择应符合
18、钢屋架标准图要求或经设计计算确定。B.屋架吊装就位时应以屋架下弦两端的定位标记和柱顶的轴线标记严格定位并点焊加以临时固定。C.第一榀屋架吊装就位后，应在屋架上弦两侧对称设缆风固定；第二榀屋架就位后，每坡用一个屋架间调整器，进行屋架垂直度校正，再固定两端支座处并安装屋架间水平及垂直支撑。10（2）吊装前核对屋架编号及此次吊装需用的构件，吊具，屋架上设置安全作业用的临时栏杆，加固竹杆，调整好本次吊装用的 50t 吊机位置；（3）确定吊点位置，采用四点绑扎，并用钢丝绳、卡环绑扎牢固，设好导向绳；（4）起吊时先将屋架吊离地面 30cm，运至应安装的轴线处，然后再起钩；待屋架吊升超过柱顶一米时停住，利用
19、屋架端头的导向绳，将屋架调整对准柱头，再将屋架落至柱顶，使之刚接触柱顶，并用吊机的起、落吊臂、转向等动作，同时用撬棒配合，将屋架准确就位，再稍落一点钩（注意吊索松弛程度） ，便完成了屋架吊升及就位过程；（5）校正屋架的垂直度：利用屋架端部和中部的立杆所弹的中分墨线，用线锤吊校，垂直度控制为 1/1000。（6）校正好的屋架，马上进行临时固定，第一榀屋架可将屋架与抗风柱连接的弹簧钢板焊死固定，端头也用螺栓或电焊固定；第二榀以后各屋架上间用 6m 钢管做成的专用夹子作临时固定，端头用螺栓或电焊固定。（7）屋架临时固定后松开吊钩，随即将支撑、屋面板和天沟安装作永久固定。3 应用实例在几个工程的实践中，对原现场制作，分散或整体吊装的方法进行了改进，均采用了车间分段制作，大流水作业，现场总体拼装、综合吊装这一方法，实现了质量高、安全好、工期短的目标，取得了较好的经济效益与社会效益。证明这一施工方法相比其它方法更适用于大跨度钢屋架的施工。11参考文献: 1.1 钢结构工程施工质量验收规范 （GB502052001）1.2 建筑钢结构焊接技术规程 （JGJ812002）1.3 建筑机械使用安全技术规程 （JGJ 33-2001 ）1.4 建筑施工安全检查标准 (JGJ59-99)1.5 建筑防腐蚀工程施工及验收规范 （GB50212-2002）1.6钢结构施工手册
