钢管拱形网架结构施工工法

吴杰

摘 要：现代公共建筑中，越来越多的采用钢管拱形网架结构的屋顶，它具有结构轻、强度高、成本低的特点。但是一般对于中小企业的自用厂房或其他公用建筑，其工程量往往较小，采用工厂化加工成本太高，同时对施工中的变形很难控制。我公司在本单位职工活动中心及厂处的自用厂房施工中，不断的摸索，总结出本工法，对工程量较小，跨距较大的钢管拱形网架结构施工成本的控制，施工质量及进度的保证起到了积极的作用。体现了明显的经济效益和社会效益。

关键词：钢管拱形；网架；施工工法；效益

1 工程概述

职工活动中心钢管拱形屋架，本活动中心为钢管拱形屋架结构，屋架跨度为32m，共10榀，钢管主立柱20根，柱距为6m，由钢柱、倒三角钢管桁架钢屋架、水平撑杆、剪刀撑组成，主屋架之间通过系杆、檩条、支撑相连。总重35t，其中每榀屋架单重约1.5t。每根主立柱约重0.7t。本工程构件多而复杂，长度較长，大部分连接为焊接，容易收缩和变形，安装精度要求高，临空施工作业多，安装时就位有一定难度，如何快速、优质、高效地完成施工是本工程的关键，与土建、维护结构等专业交叉作业，施工管理矛盾较为突出。

本工程采用设置胎具煨弯和组队的方法进行施工，焊接采用钨极氩弧焊对称焊接，同时采用木槌锤击的方法消除焊接应力，有效的防止了机械变形和焊接变形，取得了明显的效果。

2 工艺原理及工法特点

采用胎具冷煨、胎具组对防止机械变形；钨极氩弧焊对称焊接，木槌锤击消除焊接应力；就地取材、利用简单的设备即可施工，大大节约成本。

屋架跨度大、拱高较高、弧度较小、工程量小，采用传统的中频煨弯机煨制，制作成本高。本工法采用设置胎具冷煨，然后木槌锤击消除弹性应力的方法煨制屋架，具有成型好、施工便利、进度快的特点。屋架的弦杆壁厚较薄，腹杆焊接点较多，本工法采用在胎具上整体组对，固定后由四名焊工同时用钨极氩弧焊对称施焊，焊接完毕后用木槌锤击的方法消除焊接应力，能将焊接变形控制在规定的范围内。

3 施工工艺及操作要点

3.1 施工准备

3.2 施工流程图（如图1）

3.3 现场组装及吊装

现场组装

进入现场组装前需先设置组装平台，平台材料选用16mm的钢板，平台尺寸由桁架尺寸确定，本次平台为6.5m×31m。平台必须用水平仪找平。平台搭设完毕后，放出实样，严格按照实样设置组装胎具，每榀屋架必须上胎组对焊接，以保证精度。组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。

组装用的工具（卷尺、角尺等）必须事先检验合格，样板和样杆在使用前也应仔细核对，组装用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经验收合格后才能使用。

构件组装要按照工艺流程进行，零件连接处的焊缝两侧各30～50mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净，见图2。

组装时要认真控制好各零件的安装位置和角度，应避免使用大锤敲打等强制装配的方法。对于用螺栓连接的隐蔽面，在组装前应事先清理表面并刷上油漆。组装应考虑焊接变形和焊接收缩量，以确保成品的外形和尺寸符合精度要求，构件组装完毕后应先进行自检和互检，然后提交专检人员进行验收，在检验中发现问题，应及时进行修理或矫正，构件必须具有良好的外观。腹杆与弦杆采用相贯线焊接连接，考虑本工程安全因素，焊缝高度要求达到5mm。组装完毕后，在胎具上焊接，采用钨极氩弧焊对称焊接，焊接完毕后利用木槌锤击消除焊接应力后才能下胎。但是锤击必须掌握力度，严格避免使构件产生缺陷。

3.4 焊接工艺控制

装焊工艺

3.4.1 接头的准备和清理

（1）采用自动或半自动方法切割的母材的边缘应是光滑的和无影响焊接的割痕缺口；切割边缘的检查和粗糙度应符合制作工艺规定的要求。

（2）结构的焊接缝必须在装配或焊接前进行清理，其清理要求如下：

①接缝清理范围为拼接端面和沿接缝两侧各宽30～50mm的表面。在接缝的焊前清理范围内，必须清除水、锈、氧化物、油污、泥灰、毛刺及熔渣，如果有影响焊接质量的涂料，也应进行清理；

②采用碳弧气刨加工坡口的焊缝，如坡口中有粘碳，则应将粘碳处刨净。

（3）接缝的间隙、坡口尺寸及碳弧气刨加工坡口的槽形和深度，必须符合制作和焊接工艺规定。对影响焊接操作和焊接质量的严重超差，应在焊前进行修正。焊前按照接头装配质量所规定要求检查接头装配质量，合格后方能施焊。

3.4.2 定位焊

（1）定位焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同；

（2）定位焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧；

（3）不熔入最终焊缝的定位焊缝必须清除，且清除时不得使母材产生缺口或切槽；

（4）定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷，对于开裂的定位焊缝，必须先查明原因，然后再清除开裂的焊缝，并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊；

（5）定位焊缝距设计焊缝端部10mm以上；定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，不宜小于4mm；定位焊缝间距及长度按表1规定执行。

3.4.3 引弧和熄弧板

（1）重要对接接头和T接接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材质及接头应与母材相同，其尺寸为：手工焊——50mm×30mm×8mm，自动焊——100mm×50mm×10mm，待焊缝完全冷却后焊后切除或用气割割除，焊缝端部应光滑并与相邻部件的边缘平齐；

（2）要求平齐的焊接对接接头端部应修整齐平。

3.4.4 焊接切口

被割材料的凹角处应作成一半径不小于25mm的逐渐过渡形状；为焊接而开的焊接穿越孔，其弧形缺口内表面，应在组装前处理和清理。

4 安全生产技术措施

4.1 安全教育

所有参加现场施工人员必须经过三级安全教育，通过教育学习，使广大职工了解公司安全生产有关规章制度，熟练掌握各工种安全操作规程，牢固树立安全第一的思想，真正认识到安全生产的重要性，做到每天班前教育，班中检查，班后总结。

4.2 建立安全檢查制度

定员、定期检查现场安全生产状况，对不利因素、安全隐患及时制订整改措施；检查施工人员安全施工情况，对不按安全操作规程施工施工人员进行批评教育；检查安全施工用品、消防用品落实情况等。

4.3 机械设施安全施工要求

所有机械设备均不得带病作业，参加施工的大、中型机具如汽车吊、电焊机等，上班前应经试运转，安全装置灵敏可靠，现场施工脚手架使用前必须经过验收，所有电动机械设备必须通过单一开关控制，手持电动工具必须装有漏电保护器。所有电动工具旋转部分的护罩应完整可靠。电焊机等设施露天放置时应有防止太阳暴晒和防止雨淋的措施。

4.4 吊装作业

施工前检查所有的工机具、索吊具处于完好工作状态，有缺陷或状态不明者禁止使用。吊车司机、吊装指挥和操作工之间应有明确联络信号，防止因信号不清不明出现事故。吊装结构件时两端设置溜绳，接近安装位置时要平稳移动。有锐边的钢构件有钢丝绳捆扎时必须有防止割伤措施。构件吊装到位必须可靠联接（焊接或螺栓连接）后，才能松钩，螺栓连接时每组节点处至少应有两只安装螺栓拧紧。执行“十不吊”规定。

4.5 高空作业

高空作业必须挂好安全带。施工前检查脚手架的可靠程度，由专职安全检查员验收后挂牌使用。按规范张挂安全网。施工时小件物品如扳手、榔头、螺栓等必须放在工具袋内，防止坠落。禁止上、下抛掷物件。拧紧螺栓时禁止使用活扳手。施工时接好临时避雷设施。

4.6 安全用电

执行JGJ46-88《施工现场临时用电安全技术规范》的各项规定，搞好安全用电，编制临时用电施工组织设计，技术人员向电工和用电人员认真进行临时用电技术交底，现场配备足够数量专职电工，所有电缆，用电设备的安装与拆除，现场照明均须由电工担任，手持电动工具必须安装漏电保护器，值班电工要经常维护用电线路、机具、保持良好状态，以保证用电安全万无一失。

5 结束语

采用胎具煨弯组对——钨极氩弧焊焊接的方法进行施工，在监理和业主的监督下对工程进行现场追踪监测，各项指标均达到优良。

施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程优良率达到98%以上，无安全生产事故发生，得到各方的好评。

本工法中的经济效益主要体现在屋架的制作上面，本工法中的屋架工程量较小，使用中频煨弯机制作成本大约在4000元/t，使用本工法制作成本大约在2000元/t，并且在本工程的实践过程中证明，本工法对施工质量的控制很到位，可以说层层都能把好关，能创造良好的经济效益和社会效益。

作者简介：吴 杰（1982-），男，贵州省纳雍人，工程师，本科，主要研究或从事工作方向为管道施工管理。