桁架梁(钢桁架分类、焊接要点、吊装原则及质量控制措施)

Posted 2023-05-29

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桁架梁(钢桁架分类、焊接要点、吊装原则及质量控制措施)

钢桁架是用钢材制造的桁架。工业与民用建筑的屋盖结构、吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。桁架在钢结构中应用很广，例如在工业与民用建筑的屋盖(屋架等)和吊车梁(即吊车桁架)、桥梁、起重机(其塔架、梁或臂杆等)、水工闸门、海洋采油平台中，常用钢桁架作为承重结构的主要构件。在大跨度公共建筑屋盖结构中较多采用的各种型式的钢网架，则属于空间钢桁架。

钢桁架分类

钢

常按力学简图、外形和构造特点进行分类。

①按力学简图分为简支的和连续的;静定的和超静定的，平面的和空间的。简支钢桁架应用最广。

②按外形可分为三角形、梯形、平行弦和多边形。屋面坡度较陡的屋架常采用三角形钢桁架，跨度一般在18~24米以下;屋面坡度较平缓的屋架常采用梯形钢桁架,跨度一般为18~36米，应用较广。其他各类钢桁架常采用构造较简单的平行弦钢桁架。多边形钢桁架受力较好，但制造较复杂，只在大跨度钢桁架中有时采用。塔架通常采用直线或折线的外形。

③按杆件内力、杆件截面和节点构造特点分为普通、重型和轻型钢桁架。普通钢桁架一般用单腹式杆件，通常是两个角钢组成的T形截面,有时也用十字形、槽形或管形等截面，在节点处用一块节点板连接,构造简单,应用最广。重型钢桁架杆件用由钢板或型钢组成的工形或箱形截面，节点处用两块平行的节点板连接;常用于跨度和荷载较大的钢桁架，如桥梁和大跨度屋盖结构。轻型钢桁架用小角钢及圆钢或薄壁型钢组成;节点处可用节点板连接，也可将杆件直接相连;主要用于小跨度轻屋面的屋盖结构。

钢桁架焊接要点

1、准备工作

在焊接前应先对接口处10～15mm范围进行清理，除去钢材的锈蚀与表面污迹。正式焊接前，将定位焊起点与收弧处修磨成缓坡状，确认无未熔合、收缩孔等缺陷。对钢桁架两端要预留焊接收缩量，而且由于加工制作时可能产生的误差及运输中可能产生的变形，必须在焊接前进行校正。

2、注意事项

首层焊接注意事项焊接前剔除首层凸起部分，检查坡口边沿是否存在未熔合及凹陷，若存在则必须除去。修磨起焊点等部位时注意避免触碰坡口边沿。立焊时选用大直径焊条，适中电流，平焊时选用较大电流。面层焊接注意事项焊接面层时应选用较小电流，在坡口边沿部位应延长熔合时间，更换焊条时应尽量缩短时间，以防焊接中断。

3、质量控制

（1）焊前对钢桁架进行预热，去潮除湿；

（2）控制焊接速度，可适当增加热输入量；

（3）控制熔合比，减少母材中有害物质及熔化金属在焊缝金属中的比例；

（4）根部焊缝焊材应尽量选择硫、磷含量低、锰含量高的焊材以增加韧性，提高抗热裂性能。

4、安全预案

（1）建立安全警戒区在吊装过程中若操作不当则会造成安全事故的发生，影响工程进行。因此应当设置警戒区，警戒区范围是起吊工作范围，设置专人把守警戒区，明确统一建设24h值班制度，在起吊过程当中禁止人员在现场走动。

（2）起吊过程中安排专人检测千斤顶，使用通讯设备实施报告千斤顶的运行状况，严防千斤顶出现打滑等失效的情况。

（3）安排千斤顶检测的同时还要安排专人检测油泵的情况，若出现过热、漏油及压力输出不稳定的情况时也要及时上报，通过总指挥同意后全场停止作业进行检查维修，严禁单方面下达指令。

（4）在起吊过程中须在桁架两端设置绳索，保证桁架稳定性，防止桁架晃动。

（5）在吊装到指定位置后进行焊接工作，在焊接时要做防止电弧烧伤，还要对钢绞线及锚件做好绝缘工作。

（6）为保证起吊工程的顺利进行,本着安全第一、预防为主的原则,在起吊前应做好应急防范准备，制订相应的防范措施。

（7）吊装人员进入吊装场地时须佩戴好安全帽，若进行高空作业则必须系好安全带。专业人员佩戴专职标志，随时注意信号工的指示防止危险发生，信号工要随身携带旗子，哨子以及通话装置。

（8）起重机作业前需了解作业对象重量避免超负荷作业，在构件起吊是在合理位置绑扎溜绳，首先起吊半米高度对其绑扎进行检查确认其牢固后方可升起。在构件起吊时注意缓慢上升缓慢下落，在构件上严禁站人或放置其余构件，以防发生安全事故。

（9）信号指示人的语言和信号必须和司机保持一致，指挥人员吐字清晰，避免出现理解误区，塔吊司机听从信号工的指挥进行作业，以保证各方协调作业避免失误。

（10）钢构件下落时速度放缓，施工人员在构件外侧手扶构件，严禁将手放到构件底部或构件接缝处。

钢桁架吊装原则及质量控制措施

1、吊装分段原则

吊装对于双向桁架而言，施工分段和施工次序应遵循以下原则：

（1）满足现场吊机性能且便于安装；

（2）工厂制作分段的合理性和经济性；

（3）单体散件的重量和运输条件要求；

（4）单体散件的重量和运输条件要求；

（5）单体散件的重量和运输条件要求；

（6）分段时杆件对接位置不宜在同一平面上，而宜错开不小于500mm的距离。

2、质量控制措施

（1）严格按设计要求进行焊缝尺寸控制，不任意加大或减小焊缝的高度和宽度。

（2）采用小热输入量，小焊道，多道多层焊接方法以减少收缩量。

（3）拼装焊接时构件预留收缩余量，分段（块）矫正构件，控制好拼装块的焊接变形。

（4）拼装焊接时，实施多人对称反向焊接，最大限度减少焊接变形。

（5）拼装焊接时构件预留收缩余量，分段（块）矫正构件，控制好拼装块的焊接变形。

（6）焊接时应根据杆件的对称布置的特点，选好自由端，避免由焊接误差的累积而造成过大的内力。

（7）提高构件制作精度，构件长度按正偏差验收。

（8）对跨距、中心线及位移、标高、起拱度的测量，利用钢尺、经纬仪器、水准仪、全站仪进行精确测量，及时发现并纠正可能出现的位置偏差，确保整体拼装精度。

钢桁架施工一定要解决的问题

一、钢桁架安装前不对支座预埋螺栓进行检查验收

钢桁架安装前，安装单位不对土建单位在柱头支座处预埋的地脚螺栓进行检查验收。这样未经复测，便不知预埋地肢螺栓与设计图纸和钢桁架两端预留安装孔尺寸是否相符合，待安装时才发现位置、尺寸、标高有错误或存在超差，致使钢架安装不上，需要吊下来，对螺栓或屋架端部预留孔进行修整处理后，才能安装上，既耽误工期，又增加施工费用。

预防措施

钢桁架安装前，土建、制造、安装三方要对土建柱头进行下列检查验收：检查地脚螺栓尺寸、标高、螺距，螺纹露出长度等是否在公差允许范围内，跨度是否与钢结构尺寸一致，与图纸要求是否相符合。交接验收合格后，方可进行钢桁架安装，以保证安装位置、标高、跨度等的正确性。

二、钢桁架跨度尺寸超差，与柱端部节点板不密合

钢屋架跨度尺寸超差，即个别屋架的跨度尺寸过大或过小；对与柱侧向连接的钢屋架、端部节点板间存在间隙。产生原因：前者是钢屋架制作工艺不合理，取拱度过大或过小（过大产生负偏差，过小易产生正偏差），未矫正正就安装。后者是钢柱安装垂直度超差和屋架制作跨度尺寸超差引起的。由于跨度尺寸超差、与柱端部节点板不密合，会影响柱的垂直度或平行度，或影响柱与桁架的受力性能。

预防措施

（1）钢桁架制作应采用同一底样或模具，并采用挡铁定位进行拼装，以保证拱度和跨度尺寸正确。

（2）嵌入式连接的支座，宜在屋架焊接、矫正后按其跨度尺寸位置互相拼装,以保证跨度、高度正确并便于安装。为了便于安装时调整跨度尺寸，对嵌入式连接的支座、制作时可先不与屋架组装，应用临时螺栓附在屋架上，以备在现场安装时按屋架跨度尺寸及其规定的位置进行连接。

（3）吊装前，应认真检查屋架，对变形超差部位予以矫正，在保证跨度尺寸后再进行吊装。

（4）对非嵌入式连接支座，如柱顶板孔位与屋架支座孔位不一致时，不宜采用外力强制入位，应利用椭圆孔或扩孔法调整入位，并用厚垫圈覆盖焊接，将螺栓紧固。不经扩孔调整或用较大的外力进行强制入位，将会使安装后的屋架跨度产生无穷大的正偏差或负偏差。安装后的钢桁架及天窗架垂直度及侧向弯曲差超过规范允许值。产生原因有：钢桁架、天窗架制作中操作方法不当和工艺不合理，如拼装挡铁定位不准、拼装平台水平、两端支座板倾斜或吊装方法不当。或钢柱、钢桁架和檩条超差。如钢柱垂直度超差，柱头板的标高（高度尺寸）不统一，平面未达到要求的水平度，相邻钢屋架（上弦）间距与对应檩条位置不一致等。由于垂直度和侧向弯曲偏差过大，会使受力不在一个平面内，将会影响屋架、天窗架的受力性能和稳定性。

三、水平支撑安装质量不符合要求

桁架的水平支撑安装后产生上拱或下挠，其值超过规范允许值。产生原因有：水平支撑制作尺寸（长度、孔心）不准确，与屋架组合连接时位置不符。或十字支撑本身自重产生挠度。或水平支撑吊装工艺不合理等。由于质量不符合要求，使支撑受力不在一个平面内，降低承压时的受力性能，影响屋架的侧向稳定性。

预防措施

（1）严格控制构件制作、安装的尺寸偏差。吊装时，应采用合理的吊装工艺，如十字水平支撑长度较长，刚度较差，应用圆木杆进行加固，吊点位置应合理，使尽量保持在一个平面内，使其受力重心在平面内均匀受力，以防止产生弯曲、下挠变形。

（2）安装时应使水平支撑稍作上拱略大于水平状态与桁架连接，即可消除下挠。如连接位置发生较大偏差不能安装就位时，不得采用牵拉工具用外力强行入位连接，以免使屋架下弦侧向弯曲或使水平支撑出现过大的上拱或下挠，并使连接件存大较大的内应力。水平支撑用临时螺栓固定、校正好后应立即焊接固定。

四、安装螺栓孔错位

构件安装孔错位（位移）不重合，螺栓穿不进去产生原因有：螺栓孔号线不准，未设样板，投影制作偏差大。或钢部件小拼装累积偏差大。或螺栓紧固程度不一，造成螺栓孔位移。从而导致构件安装、紧固困难。

预防措施

（1）螺栓孔制孔应设样板，保证尺寸位置正确。安装前应对螺栓孔及安装面作好修整。注意消除钢部件小拼装偏差，防止累积。螺栓紧固程度应保持一致。

（2）钢结构构件每端至少应有两个安装孔，以减少钢构件由于本身下挠导致孔位偏移，一般采用钢冲子预选使连接件上下孔重合。施拧螺栓合理工艺是：第一个螺栓第一次必须紧，当第二个螺栓拧紧后，再检查第一个螺栓并继续拧紧，以保持螺栓紧固程度一致。

五、钢支撑与桁架、柱等连接板漏焊

钢支撑安装，为图快速，常在柱间和屋架间支撑安装校正后用定位焊临时固定，接着进行下一节间柱和屋架支撑的安装。待全部柱和屋架吊装完成后，再回过头来进行支撑永久焊缝施焊固定。这样做的危害是，由于定位焊强度较低，在施工阶段遇到外力（刮风、吊装碰撞、拴绳等）作用，会使支撑定位焊缝开裂而失去作用，造成柱和桁架失稳，严重时，使厂房排架倒塌。

预防措施

柱间、桁架间支撑安装校正、以临时定位焊固定后，应由另一组焊工立即满焊进行永久固定，并加强检查，以防止个别节点漏焊缝长度、高度不够，当支撑受外力作用后，连接节点焊缝破坏，而使柱和屋架失稳。

六、钢柱安装忽视日照、温差的影响

钢柱安装忽视日照、温差的影响，不作温差校正在阳光下校正钢柱，柱向阳面（简称阳面）温度较背阳面（简称阴面）温度高，两侧产生的温差，会使钢柱向阴面弯曲，使柱产生一水平位移，随着日照方向的变化，钢柱弯曲也随之变化。因此，钢结构安装中若忽视日照、温差的影响，将难以确定构件校正的基准状态，影响安装精度。同样，钢结构安装如忽视温差的影响，不作温差校正，或不采取一定的消除温差措施，也会影响钢柱的安装精度或增加安装应力。

预防措施

钢结构安装校正时，应考日照温差对构件产生的变形，并采取一定的消除或削减日照影响措施加以控制，一般做法是：

（1）日照对单根钢柱影响较敏感，因此在钢柱安装应位后应及时安装相连系的其他承重构件，组成相对稳定的空间单元体系，以减少日照对钢柱柱端产生的位移影响。

（2）钢柱或柱梁结构节间的复核、最后校正，应安排在日照影响较小的早晨或下午16点以后或阴天进行。

（3）最后校正完毕的钢结构节间，其节点应及时最后固定。

（4）温差产生的影响主要是对长度较大的钢柱，对10m以上柱，施工各阶段的长度测量值应进行温差换算，换算的标准为20℃；对10m以内的钢柱，一般可不考虑温差的影响。

七、钢结构安装形成空间单元后

钢结构安装形成空间单元后，柱底不及时灌浆固定单层钢结构节间安装形成空间刚度单元后，不及时对柱底板和基础顶面的空隙最后灌浆固定。由于钢结构节间安装已形成空间刚度单元后，结构已无再校正的必要，而结构钢柱底部与基础顶面间尚未最后灌注细石混凝土固定，尚存在空隙，形成铰接，一旦受外力作用，将会移动，使结构产生无法校正（矫正）的偏差，甚至会使结构歪斜。

预防措施

钢结构安装形成空间刚度单元后，应及时对柱底板和基础顶面的空隙灌注细石混凝土最后固定，使柱底端由铰接变为固接，境强整体的稳定性。

八、钢构件出现变形和涂层脱落

钢构件安装中出现局部变形和油漆涂层脱落、损坏。造成原因有：构件安装中，运输、堆放支承点及吊点绑扎位置不当，安装次序混乱，构件受碰撞或施加外力强制就位等造成构件变形，导致安装困难，形成逾限应力、影响结构承载力。或构件吊装绑扎未设衬垫，或受摩擦、撞击，或油漆涂刷质量差，造成油漆涂层局部损伤、脱落，从而会影响结构的耐久性。

预防措施

（1）构件运输，堆放支承点及构件吊装绑扎点位置应正确，以防构件弯曲变形。安装应按方案确定的顺序进行，起吊应防止碰撞，安装不上时，不得施加外力强行就位，以免产生逾限应力使构件变形。

（2）构件绑扎时，吊索与构件棱角之间应衬垫麻袋片、废轮胎等，吊装时避免构件互相摩擦，撞击，以防构件磨损，油漆涂层脱落。安装前对构件涂刷质量要进行检验，不符合要求或局部脱落，锈蚀，应进行补刷。