钢屋架制作及焊接作业

刘新收

摘 要：本论文通过钢屋架制作及焊接作业的过程论述，重点突出焊接作业对施工质量的作用，为钢屋架施工提供参考。

关键词：钢屋架；制作；焊接

1.简介

随着国家工业的进步及发展，工业厂房的建造随处可见，钢屋架的施工是极为常见的钢结构施工。本论文的钢屋架总跨度42m，总长度114m，由12榀钢屋架以及屋面连接梁，水平支撑，垂直支撑组成。钢屋架的施工工艺流程中对质量起决定作用的工序是焊接作业，所有焊接作業都穿插在工艺流程中。钢屋架的制作及焊接工艺流程如下：

材料验收——屋架放样——下料——制孔及组合模制作——屋架组合——屋架支撑制作——焊接作业——成品保护

2.材料验收

a.钢屋架原材料到齐，并验收合格；

b.用于钢结构的焊材复验合格；

c.涂装用油漆经验收，符合质量要求。

3.屋架放样

屋架放样需放大样，根据放大样来确定上下弦及各节点的尺寸。放样前应对样台的平整度进行检查，平整度在10mm以内。

a.总跨度误差-5mm；

b.桁架跨中垂直起拱85mm，误差范围为0～+5mm；

c.中心高度误差为±3mm；

d.汇交点位置偏差不大于2mm；

e.节点板外形尺寸均取+3mm偏差。

4.下料

a.角钢的下料长度偏差+2mm；

b.对上下弦杆角钢根据大样直接截去多余部分；

c.材料下料后如变形超标，需进行校正，校正后钢板的局部平面度不大于1mm，角钢的弯曲矢高偏差为L/1000，且不大于5mm（L为所需校正的角钢长度）。

5.制孔及组合模制作

屋架及其支撑上的螺栓与孔的配合间隙小（仅1.5mm），孔的加工精度高，因此，应严格控制孔的位置偏差，制孔及组合模制作需达到以下要求：

a.屋架弦杆上的孔在屋架组合完成后，采用磁座钻钻孔。钻孔前用样冲标出孔的中心位置，并复核位置后钻孔。

b.连接板钻孔在连接板上的位置必须准确，孔与孔的相对位置偏差不大于0.5mm。

c.为控制支撑上孔的位置偏差，需制作一定数量的组合模具。每个组合模具由两个柱销和一块钢板组成，柱销直径、钢板厚度及宽度均根据钻孔偏差制作。

6.屋架组合

a.根据放样，靠板侧面垂直，靠板高度不应小于250mm，支撑主角钢的竖直板误差不大于2mm。

b.组合时，节点板位置误差不应大于2～3mm。构件轴线的交汇点误不大于3mm。角钢与节点板之间、角钢与垫板之间的间隙不大于1mm。连接板与连接板上孔相对位置偏差不大于1mm。

c.每榀屋架组合结束后，经自检及验收合格，方可进行焊接。

7.屋架支撑制作

为保证屋架支撑施工质量，放样、下料、校正、拼装等各道工序的施工工艺均应符合规范要求。为控制孔的位置偏差，构件组合时采用组合模具来给其连接板定位。

a.支撑放样在样台上进行，样台平整度应在5mm以下，放样尺寸应准确，下料应留3mm的切割余量。

b.组合时，每组构件相邻两块节点板上孔的距离、对角线上的距离误差控制在误差范围内。

c.“十”字形剪刀撑，其交叉点位置的连接板钻孔，先将连接板与角钢在模上组合，再点焊配钻。

8.焊接作业

焊接作业对整个钢结构安装工程顺利进行，保证钢结构的结构力学性能满足设计要求，延长钢结构的使用寿命的关键工序。因此，焊接作业对工程质量起决定性作用。

8.1焊前准备

a.焊件在焊接前应将焊缝两侧范围的污垢清理干净；

b.焊接前检查坡口尺寸应符合焊接工艺卡要求；

c.定位焊缝厚度应不小于3mm，长度不应小于40mm，焊缝间距控制在300mm—600mm之间；

d.钢结构焊缝的编号规则：工件编号+工件流水号+焊缝流水号。焊缝编号处应标明焊工钢印号。

8.2施焊

a.钢屋架工程中焊接采用手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊焊接，其中，翼板与腹板焊接宜采用埋弧自动焊，加劲板及密集焊缝区采用手工电弧焊或CO2气体保护焊。

b.手工电弧焊焊接时焊道最大宽不应超过焊条直径的4倍，气体保护焊焊接时焊道最大宽度不应大于20mm。

c.焊缝表面均匀，过渡平滑，焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满，多层多道焊的接头应错开。

d.采用埋弧自动焊施焊时，必须增设引弧板、熄弧板，引弧板、熄弧板在施焊结束后割下，不得采用锤击方式取下。

e.大跨度钢屋架可采取以下措施防变形：

◇刚性固定；

◇反变形；

◇焊接顺序（先长后短、先里后外、分段退焊）；

◇小电流快速度。

f.角焊缝焊脚尺寸根据要求进行施焊，未注明的，角焊缝长度一律满焊，焊缝质量应符合外观检查二级标准的要求。

g.需翻身构件，翻身前，焊工应对焊缝100%清渣、自检，对焊缝高度不够0处须补焊。焊缝周围的飞溅金属应清除。对发现的表面缺陷应及时进行修复。

8.3焊接工艺控制

a. CO2气体保护焊时，风速超过2m/s，其它焊接时风速超过8m/s，应采取防风措施，以保证焊接电弧区域不受影响，否则禁止施焊。

b.当焊接作业区的相对湿度大于90%、焊件表面潮湿或暴露于雨、冰、雪中，严禁焊接作业。

c.定位焊的引弧、收弧应在坡口内侧、或正式焊缝区域进行。

d.施焊时，焊条必须存放在通电的保温筒内，并且随用随取；当采用埋弧自动焊时，焊剂应按要求进行烘焙，回收的焊剂应进行筛选，除去杂质。

e.焊接过程中，焊工应对每一层焊道进行清理及检查，对影响焊接质量的缺陷必须完全清除并清理干净。

f.焊接工作结束后，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，并认真自检。

8.4焊接质量及验收标准

a.上下弦拼接采用熔透焊，焊缝等级为一级，翼缘板和腹板的拼接焊缝间距应大于200mm。当腹板厚度≤20mm时，采用双面直角角焊缝，焊脚尺寸不小于0.6tw（tw为腹板厚度），或遵照相关规范，焊缝等级为三级；当腹板厚度>20mm时，宜采用全焊透对接与角焊缝组合焊缝或部分焊透对接与角焊缝组合焊缝，焊缝等级为二级。其余焊缝为三级。

b.当焊缝组对验收合格后方可进行焊接作业；焊接完成后应及时对焊缝表面打磨处理，进行焊缝外观验收，合格后进行相关的无损检测。

c.焊缝外观质量检验按《钢结构焊接规范》GB50661-2011执行。

8.5无损检验

a.设计要求全焊透的一级、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准规定。

b.检验比例：设计要求全焊透的一级焊缝按100%UT检验；二级焊缝UT检验比例不小于20%；三级焊缝不做要求。

c.超声波检测等级评定应符合《钢结构焊接规范》GB50661-2011规定。

9.成品保护

a.半成品堆放场地应平整坚实，并有必要的排水设施，构件堆放应平稳，垫木间的距离应不使构件产生变形。

b.焊接时不得在构件上引弧，在焊接、切割过程中，应采用适当的防护措施。

参考文献：

[1]技术标准 钢结构工程施工及验收规范 GB50205-2001

[2]技术标准 钢结构焊接规范 GB50661-2011

[3]技术标准 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002