鋼管拱形網架結構施工工法

吳杰

摘 要：現代公共建筑中，越來越多的采用鋼管拱形網架結構的屋頂，它具有結構輕、強度高、成本低的特點。但是一般對于中小企業的自用廠房或其他公用建筑，其工程量往往較小，采用工廠化加工成本太高，同時對施工中的變形很難控制。我公司在本單位職工活動中心及廠處的自用廠房施工中，不斷的摸索，總結出本工法，對工程量較小，跨距較大的鋼管拱形網架結構施工成本的控制，施工質量及進度的保證起到了積極的作用。體現了明顯的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：鋼管拱形；網架；施工工法；效益

1 工程概述

職工活動中心鋼管拱形屋架，本活動中心為鋼管拱形屋架結構，屋架跨度為32m，共10榀，鋼管主立柱20根，柱距為6m，由鋼柱、倒三角鋼管桁架鋼屋架、水平撐桿、剪刀撐組成，主屋架之間通過系桿、檁條、支撐相連。總重35t，其中每榀屋架單重約1.5t。每根主立柱約重0.7t。本工程構件多而復雜，長度較長，大部分連接為焊接，容易收縮和變形，安裝精度要求高，臨空施工作業多，安裝時就位有一定難度，如何快速、優質、高效地完成施工是本工程的關鍵，與土建、維護結構等專業交叉作業，施工管理矛盾較為突出。

本工程采用設置胎具煨彎和組隊的方法進行施工，焊接采用鎢極氬弧焊對稱焊接，同時采用木槌錘擊的方法消除焊接應力，有效的防止了機械變形和焊接變形，取得了明顯的效果。

2 工藝原理及工法特點

采用胎具冷煨、胎具組對防止機械變形；鎢極氬弧焊對稱焊接，木槌錘擊消除焊接應力；就地取材、利用簡單的設備即可施工，大大節約成本。

屋架跨度大、拱高較高、弧度較小、工程量小，采用傳統的中頻煨彎機煨制，制作成本高。本工法采用設置胎具冷煨，然后木槌錘擊消除彈性應力的方法煨制屋架，具有成型好、施工便利、進度快的特點。屋架的弦桿壁厚較薄，腹桿焊接點較多，本工法采用在胎具上整體組對，固定后由四名焊工同時用鎢極氬弧焊對稱施焊，焊接完畢后用木槌錘擊的方法消除焊接應力，能將焊接變形控制在規定的范圍內。

3 施工工藝及操作要點

3.1 施工準備

3.2 施工流程圖（如圖1）

3.3 現場組裝及吊裝

現場組裝

進入現場組裝前需先設置組裝平臺，平臺材料選用16mm的鋼板，平臺尺寸由桁架尺寸確定，本次平臺為6.5m×31m。平臺必須用水平儀找平。平臺搭設完畢后，放出實樣，嚴格按照實樣設置組裝胎具，每榀屋架必須上胎組對焊接，以保證精度。組裝前先檢查組裝用零件的編號、材質、尺寸、數量和加工精度等是否符合圖紙和工藝要求，確認后才能進行裝配。

組裝用的工具（卷尺、角尺等）必須事先檢驗合格，樣板和樣桿在使用前也應仔細核對，組裝用的平臺和胎架應符合構件裝配的精度要求，并具有足夠的強度和剛度，經驗收合格后才能使用。

構件組裝要按照工藝流程進行，零件連接處的焊縫兩側各30～50mm范圍以內的鐵銹、油污等應清理干凈，見圖2。

組裝時要認真控制好各零件的安裝位置和角度，應避免使用大錘敲打等強制裝配的方法。對于用螺栓連接的隱蔽面，在組裝前應事先清理表面并刷上油漆。組裝應考慮焊接變形和焊接收縮量，以確保成品的外形和尺寸符合精度要求，構件組裝完畢后應先進行自檢和互檢，然后提交專檢人員進行驗收，在檢驗中發現問題，應及時進行修理或矯正，構件必須具有良好的外觀。腹桿與弦桿采用相貫線焊接連接，考慮本工程安全因素，焊縫高度要求達到5mm。組裝完畢后，在胎具上焊接，采用鎢極氬弧焊對稱焊接，焊接完畢后利用木槌錘擊消除焊接應力后才能下胎。但是錘擊必須掌握力度，嚴格避免使構件產生缺陷。

3.4 焊接工藝控制

裝焊工藝

3.4.1 接頭的準備和清理

（1）采用自動或半自動方法切割的母材的邊緣應是光滑的和無影響焊接的割痕缺口；切割邊緣的檢查和粗糙度應符合制作工藝規定的要求。

（2）結構的焊接縫必須在裝配或焊接前進行清理，其清理要求如下：

①接縫清理范圍為拼接端面和沿接縫兩側各寬30～50mm的表面。在接縫的焊前清理范圍內，必須清除水、銹、氧化物、油污、泥灰、毛刺及熔渣，如果有影響焊接質量的涂料，也應進行清理；

②采用碳弧氣刨加工坡口的焊縫，如坡口中有粘碳，則應將粘碳處刨凈。

（3）接縫的間隙、坡口尺寸及碳弧氣刨加工坡口的槽形和深度，必須符合制作和焊接工藝規定。對影響焊接操作和焊接質量的嚴重超差，應在焊前進行修正。焊前按照接頭裝配質量所規定要求檢查接頭裝配質量，合格后方能施焊。

3.4.2 定位焊

（1）定位焊縫所采用的焊接材料及焊接工藝要求應與正式焊縫的要求相同；

（2）定位焊縫的焊接應避免在焊縫的起始、結束和拐角處施焊，弧坑應填滿，嚴禁在焊接區以外的母材上引弧和熄弧；

（3）不熔入最終焊縫的定位焊縫必須清除，且清除時不得使母材產生缺口或切槽；

（4）定位焊縫不得有裂紋、夾渣、焊瘤等缺陷，對于開裂的定位焊縫，必須先查明原因，然后再清除開裂的焊縫，并在保證桿件尺寸正確的條件下補充定位焊；

（5）定位焊縫距設計焊縫端部10mm以上；定位焊的焊腳尺寸不應大于焊縫設計尺寸的2/3，不宜小于4mm；定位焊縫間距及長度按表1規定執行。

3.4.3 引弧和熄弧板

（1）重要對接接頭和T接接頭的兩端應裝焊引弧板和熄弧板，其材質及接頭應與母材相同，其尺寸為：手工焊——50mm×30mm×8mm，自動焊——100mm×50mm×10mm，待焊縫完全冷卻后焊后切除或用氣割割除，焊縫端部應光滑并與相鄰部件的邊緣平齊；

（2）要求平齊的焊接對接接頭端部應修整齊平。

3.4.4 焊接切口

被割材料的凹角處應作成一半徑不小于25mm的逐漸過渡形狀；為焊接而開的焊接穿越孔，其弧形缺口內表面，應在組裝前處理和清理。

4 安全生產技術措施

4.1 安全教育

所有參加現場施工人員必須經過三級安全教育，通過教育學習，使廣大職工了解公司安全生產有關規章制度，熟練掌握各工種安全操作規程，牢固樹立安全第一的思想，真正認識到安全生產的重要性，做到每天班前教育，班中檢查，班后總結。

4.2 建立安全檢查制度

定員、定期檢查現場安全生產狀況，對不利因素、安全隱患及時制訂整改措施；檢查施工人員安全施工情況，對不按安全操作規程施工施工人員進行批評教育；檢查安全施工用品、消防用品落實情況等。

4.3 機械設施安全施工要求

所有機械設備均不得帶病作業，參加施工的大、中型機具如汽車吊、電焊機等，上班前應經試運轉，安全裝置靈敏可靠，現場施工腳手架使用前必須經過驗收，所有電動機械設備必須通過單一開關控制，手持電動工具必須裝有漏電保護器。所有電動工具旋轉部分的護罩應完整可靠。電焊機等設施露天放置時應有防止太陽暴曬和防止雨淋的措施。

4.4 吊裝作業

施工前檢查所有的工機具、索吊具處于完好工作狀態，有缺陷或狀態不明者禁止使用。吊車司機、吊裝指揮和操作工之間應有明確聯絡信號，防止因信號不清不明出現事故。吊裝結構件時兩端設置溜繩，接近安裝位置時要平穩移動。有銳邊的鋼構件有鋼絲繩捆扎時必須有防止割傷措施。構件吊裝到位必須可靠聯接（焊接或螺栓連接）后，才能松鉤，螺栓連接時每組節點處至少應有兩只安裝螺栓擰緊。執行“十不吊”規定。

4.5 高空作業

高空作業必須掛好安全帶。施工前檢查腳手架的可靠程度，由專職安全檢查員驗收后掛牌使用。按規范張掛安全網。施工時小件物品如扳手、榔頭、螺栓等必須放在工具袋內，防止墜落。禁止上、下拋擲物件。擰緊螺栓時禁止使用活扳手。施工時接好臨時避雷設施。

4.6 安全用電

執行JGJ46-88《施工現場臨時用電安全技術規范》的各項規定，搞好安全用電，編制臨時用電施工組織設計，技術人員向電工和用電人員認真進行臨時用電技術交底，現場配備足夠數量專職電工，所有電纜，用電設備的安裝與拆除，現場照明均須由電工擔任，手持電動工具必須安裝漏電保護器，值班電工要經常維護用電線路、機具、保持良好狀態，以保證用電安全萬無一失。

5 結束語

采用胎具煨彎組對——鎢極氬弧焊焊接的方法進行施工，在監理和業主的監督下對工程進行現場追蹤監測，各項指標均達到優良。

施工全過程處于安全、穩定、快速、優質的可控狀態，工程優良率達到98%以上，無安全生產事故發生，得到各方的好評。

本工法中的經濟效益主要體現在屋架的制作上面，本工法中的屋架工程量較小，使用中頻煨彎機制作成本大約在4000元/t，使用本工法制作成本大約在2000元/t，并且在本工程的實踐過程中證明，本工法對施工質量的控制很到位，可以說層層都能把好關，能創造良好的經濟效益和社會效益。

作者簡介：吳 杰（1982-），男，貴州省納雍人，工程師，本科，主要研究或從事工作方向為管道施工管理。