体育馆桁架钢结构拼装方案.docx
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体育馆桁架钢结构拼装方案
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体育馆桁架钢结构拼装方案
钢结构工程简况
本工程钢结构部分主要包括屋盖23榀WJ1、6榀WJ2以及两榀WJ3共31榀钢桁架结构以及各种支撑构件组成，A轴、M轴部分三角形2榀悬挑桁架结构以及钢柱、钢梁以及钢骨结构部分构件的加工、制作以及安装工作等。
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本工程屋盖钢桁架结构为平面桁架结构，其中桁架WJ1弦杆规格为桁架弦杆规格主要为Ф273×8、腹杆主要为Ф159×6、Ф89×4等两种规格钢管；桁架WJ2弦杆规格为桁架弦杆规格主要为Ф180×8、腹杆主要为Ф159×8、Ф76×4、Ф60×等三种规格钢管；桁架WJ3弦杆规格为桁架弦杆规格主要为Ф273×8、腹杆主要为Ф180×8、Ф114×5、Ф89×4、Ф70×4等四种规格钢管，桁架间联系杆件主要包括Ф114×5、Ф89×4、Ф76×4、Ф60×等四种规格钢管。
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A轴、M轴钢桁架为平面桁架结构，桁架上弦为箱形结构构件，截面规格包括□900×500×20和□500×400×20两种，桁架下弦为钢管混凝土结构，钢管截面包括Ф920×18、Ф820×16两种规格桁架腹杆主要包括□400×400×18、□400×400×25、□300×400×14、□400×500×25等四种规格构件。
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此外，本工程钢柱包括钢管混凝土柱、钢骨柱两种，钢结构构件规格主要包括Ф1120×18、Ф820×16两种规格钢管以及□200×400×16、□200×400×12、□400×400×16等三种规格箱形构件；本工程钢梁构件主要包括钢箱梁、焊接H型钢构件以及部分钢骨构件等，构件规格主要包括□400×300×16、□400×500×16、H500×200/400×10×12、H300×250×10×14、H320×200×8×12、H320×270×10×16、H360×250×10×16、H200×150×6×9等规格构件；本工程幕墙钢结构骨架主要包括□250×250×8、□250×60×8、□250×60×5、□100×60×、□250×60×4等规格矩形、方形冷弯薄壁钢管和Ф121×5圆钢管撑杆等构件。
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本工程钢结构桁架主要为平面管桁架和平面组合桁架两种，这两种桁架均为本工程的主要受力构件。
根据本工程构件特点分析，本工程钢桁架拼装方案选择为：
屋面桁架矢高大约～左右，桁架跨度较大，高度较高，为确保桁架构件节点的焊接质量以及现场安装质量，提高现场安装效率，我公司针对本工程特点，拟定的桁架加工安装方案为：
钢结构屋盖桁架工厂下料加工，分段加工制作，整体预拼装经检查合格后分段运输到现场在桁架吊装就位部位组装成整体后直接吊装就位，工厂桁架组装长度一般为12m左右，组装后的小分段运输到现场桁架拼装场地上组拼成整体后由两台50吨履带吊抬吊安装就位；A轴、M轴墙面桁架工厂散件加工整体预拼装经检查合格后散件运输到现场在现场指定位置拼装成整体后由150吨履带吊直接吊装就位。
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根据本工程总体拼装方案分析，本工程桁架的工厂组装工艺主要为分段组装和整体预拼装，现场安装阶段的拼装主要包括屋盖桁架分段组装成整体和墙面桁架的散件组装。
由于本工程桁架构件跨度较大，最大跨度达48m，所以预拼装要求有足够宽敞的拼装场地，桁架的预拼装工作在构件工厂加工制作完毕，整体检查合格装车运输前进行；所有构件加工完成均需要进行预拼装，预拼装合格后，才准出厂进场安装。
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桁架整体拼装思路
本工程钢结构桁架的施工方案为桁架加工安装方案为工厂下料加工，部分桁架分段加工制作，部分桁架散件运输到现场进行组拼；各桁架整体预拼装后分段运输到现场在现场桁架拼装场地组装成整体后吊装就位。
所以本工程桁架现场拼装的施工要点主要包括以下两个方面：
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桁架拼装胎架要求
由于本工程钢结构桁架的拼装主要为本工程体育馆屋盖桁架和墙面桁架的拼装，其中墙面桁架的拼装工作在现场完成，屋盖主桁架的拼装胎架的设置应尽量满足在主导吊机工作的范围内，由于工厂拼装阶段桁架构件重量相对较小，所以其拼装胎架的设置可根据实际情况灵活布置。
本工程桁架工厂以及现场拼装装场地将根据现场施工实际情况进行灵活布置。
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本工程钢结构桁架的拼装遵循“能在工厂内拼装尽量不在现场拼装，能在地面拼装尽量不在高空拼装”的原则进行拼装。
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桁架拼装采用分段拼装形式进行组装，每分段桁架根据设计院设计的分段点进行分段，在胎架上立式组装。
胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。
胎架必须保证有足够的刚度和稳定性，且必须保证胎架上口水平度±1mm，另外为了便于桁架的起吊，胎架定位块的位置须避免与桁架起吊时碰撞；dvzfvkwMI1
在组装平台上划出钢管端面定位线、中心线及分段长度位置线，作为桁架拼装验收的依据，另外为防止胎架的沉降不均匀，须在胎架旁设置一沉降观察点，作为平台沉降的检查依据。
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拼装设备的选择
本工程桁架的拼装主要在工厂进行，现场仅桁架桁架分段加工后运输到现场的整体拼装工作，由于本工程钢结构桁架主要为平面桁架两种，构件较大，最大构件截面仅为Ф273×10，所以工厂加工阶段桁架拼装需配备2台16吨汽车吊作为拼装的吊装设备，同时配备1台20吨平板车作为转运设备；屋盖桁架拼装完成约60％后，开始将构件运输到现场进行现场组装与桁架整体吊装。
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桁架拼装方法
钢桁架的拼装流程
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桁架拼装胎架制作
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桁架拼装定位点焊
检验、校正
桁架拼装全焊接
UT检验
焊后校正
涂装
检验合格
调整
返修
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桁架拼装胎架的搭设
拼接胎架考虑到分段单元自重较重，为防止拼接变形，胎架采用专用小截面焊接H型钢焊接而成；桁架拼装胎架采用可拆卸式支架，桁架瓶装胎架分别如下图所示：
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桁架工厂拼装胎架设计原理
桁架拼装胎架实体示意图
胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。
胎架设置图按上图进行设置验收；
胎架必须保证有足够的刚度和稳定性，且必须保证胎架上口水平度±1mm，另外为了便于桁架的起吊，胎架定位块的位置须避免与桁架起吊时碰撞；kavU42VRUs
在组装平台上划出钢管端面定位线、中心线及分段长度位置线，作为桁架拼装验收的依据，另外为防止胎架的沉降不均匀，须在胎架旁设置一沉降观察点，作为平台沉降的检查依据。
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屋盖主桁架的拼装
本工程屋盖主桁架为平面桁架，其拼装施工主要在工厂拼装胎架上完成，其施工包括如下步骤：
拼装胎架设置
在工厂厂房内设置拼装支架，拼装支架要求标高统一，与刚性工作平台的垂直度和水平度满足节点拼装设计要求；且刚性能够满足桁架拼装要求。
胎架设置如下图示；桁架拼装定位基准采取划地样方法，所以在胎架正下方用画笔确定出桁架上下弦杆和腹杆的定位线，画线工具包括经纬仪，钢直尺以及画笔等。
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拼装胎架设计
桁架下弦杆的组装
将制作对接合格的主桁架下弦吊上拼装胎架，定对地样上的定位基准线，并校正与基准线的平行度，然后将下弦杆临时固定在胎架上，桁架上弦杆的组装如图所示：
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桁架下弦杆的组装
桁架上弦杆的组装
桁架下弦杆拼装就位后，安装上弦拼装可调支架，然后采用与下弦杆拼装同样的方法拼装桁架上弦杆，同时调节其与下弦的平行度，然后临时固定在胎架上，桁架上弦杆组装如下图示：
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桁架上弦杆的组装
桁架腹杆组装
复测桁架上下弦，合格后进行腹杆组装，将切割合格的腹杆吊上组装胎架平台进行组装，定准定位中心线然后固定在弦杆上。
由于腹杆接触均为相贯面接触，所以腹杆与弦杆定位、组装焊接采取CO2气体保护焊接。
腹杆组装示意图如下：
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桁架腹杆的组装
桁架分段运输
在分段拼装的桁架依照上述步骤拼装成整体后即可运输到施工现场进行组装成吊装分段，经整体预拼装符合要求后即可进行吊装，桁架的分段运输状态如下图所示：
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桁架分段出厂状态
桁架的分段预拼装
桁架的分段组装完成后，在工厂适合的位置进行整体预拼装，经预拼合格后，可进行分段运输到施工现场。
桁架吊装分段的组装
根据本工程钢结构设计分段情况，桁架在现场主吊机吊装工作区域内拼装成整体进行吊装。
墙面桁架的拼装
墙面桁架指的是A轴和M轴的两榀平面三角形悬挑桁架，由于其承担上部屋盖桁架结构以及屋面系统的荷载，而且悬挑跨度非常大，达到30m，所以其构件规格也相对比较大，单榀桁架重量较重，桁架单榀重量达44吨，所以其拼装施工也是本工程需要重点解决的一个施工难点。
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考虑到墙面桁架矢高较大，达，针对这两榀平面桁架的构件重量较大，构件间的连接较为复杂，无法在工厂进行局部拼装，所以这两榀桁架采用现场“放倒”拼装的特殊拼装方法。
其拼装施工操作要点如下：
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拼装场地的选择
根据本工程墙面桁架为平面桁架，桁架单体重量非常大，整体运输比较困难；而且其连接节点非常复杂，根据其结构特点，本工程两榀墙面现场拼装时拼装场地尽量选择在其安装就位比较方便的地方。
根据对本工程施工方案的初步设想，本工程两榀墙面桁架拼装场地的选择如下示意图所示：
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当由于现场条件限制，上述墙面桁架拼装场地无法进行两榀墙面桁架的拼装时，可在图中所示的钢桁架现场拼装场地完成其拼装工作。
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拼装胎架设置
由于这两榀墙面桁架的结构构造复杂，单根构件重量较大，所以这两榀桁架拼装是胎架选择为承重支架结合满堂操作架作为桁架的拼装支架。
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承重支架的设置情况如下示意图所示：
承重支架与满堂操作架相结合完成桁架拼装的示意图如下图所示：
承重支架设计：
承重支架采用我公司自行研制开发的承重式格构钢柱标准节拼接而成，格构式钢柱标准节规格为2m×2m×的方格构件，组成此方格的构件包括Ф89×钢管立柱、Ф60×水平腹杆和斜腹杆以及标准件连接所使用的节点板、高强螺栓等组件。
格构式钢柱结构组成情况如下图所示：
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基本节结构实体轴侧示意图
标准节拼接成整体结构实体轴侧示意图如下图所示：
支架整体结构示意图支架与横梁连接示意图
承重支架由承重支架标准节通过节点板连接而成，根据承重支架标准节构件组成情况分析可知，承重支架主要受力结构为四根Ф89×钢管立柱，我公司在支架设计验算中按每个支架承受的屋盖钢结构荷载值为40KN进行验算，验算结果满足施工要求。
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为了使结构钢桁架拼装时上部荷载均匀传入承重支架的四根立柱，在支架设计时，我公司拟采用专用箱梁框架置于承重支架顶端，箱梁框架通过连接板以及高强螺栓连成整体，并与承重支架连接可靠（箱梁下部与承重支架连接部位焊接小立柱，小立柱插入承重支架立柱内>。
承重支架顶部箱梁框架以及箱梁框架与承重支架的连接分别如下图所示：
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承重支架顶部箱梁框架承重支架顶部箱梁框架与承重
结构示意图支架连接结构示意图
由于承重支架主要受力构件为四根立柱，如果承重支架立柱直接支撑于下部基础，可能因为集中荷载作用导致混凝土结构局部受力过大而下部基础局部承载力不足而失稳，所以在支架设计时，我公司采用专用箱梁框架置于承重支架顶端同时采用焊接H型钢框架置于承重支架底部用以将支架传来的钢结构屋盖荷载有效的分散开并均匀传入下部基础。
焊接H框架亦通过连接板以及高强螺栓连成整体，并与承重支架连接可靠（上部与承重支架连接部位焊接小立柱，小立柱插入承重支架立柱内>。
承重支架底部焊接H型钢框架以及焊接H型钢框架与承重支架的连接分别如下图所示：
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承重支架底部焊接H型钢承重支架底部焊接H型钢框架与
框架结构示意图承重支架连接结构示意图
桁架的拼装
本工程两榀墙面桁架的拼装拟采用“放倒”拼装的拼装方法进行拼装，即将桁架安装就位的状态进行整体旋转后使桁架下弦处于水平位置进行桁架的拼装，采用这种方法拼装时可使桁架重量由桁架下弦均为的传入下部基础，避免了桁架安装安装就位的状态拼装的种种众多难点。
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桁架拼装是安装放倒后的桁架杆件位置遵从右下向上的原则进行拼装，拼装时随着桁架拼装高度的加大跟进满堂操作架的搭设以及承重支架的设立，直至整榀桁架拼装完成，桁架拼装成形后的整体后如下示意图所示：
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墙面桁架结构示意图
桁架拼装方法及技术措施
桁架拼装胎架要求
桁架采取在工厂内进行分段拼装、整体预拼装、现场整体拼装与工厂散件加工、现场整体组装相结合的施工方案进行拼装。
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桁架拼装工厂内采用分段拼装形式进行组装，现场钢桁架临时拼装场地内采用整体拼装形式进行组装，在胎架上立式连续组装；AVktR43bpw
现场拼装场地的处理
拼装场地必须平整、坚实，胎架下路基箱下铺150mm厚的碎石，上铺100mm厚素混凝土。
桁架现场拼装场地具体位置详见总平面布置图。
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拼装场地地面处理
桁架拼装流程
由于工程屋面桁架为平面桁架两种，桁架构件工厂加工完毕后分段组装完成后运输到现场在主吊机吊装能力范围内进行整体组装。
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测量对接拼装两段桁架，达到拼装设计后连接固定，连接焊接采取CO2气体保护焊焊接；测量工具主要有全钻仪，钢直尺以及卷尺等。
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桁架对接、装配节点图
钢管与钢管之间的对接
内设衬管<在对接平台上进行），接头的具体形状尺寸如下图；
相同管壁的主管对接示意图
对接后进行超声波探伤，按一级焊缝100%检验。
将准备对接主管的两端用如下图方法用螺栓临时固定；
主管用耳板固定连接的示意图
管子之间焊接图
管子之间的连接节点图
桁架拼装工艺技术措施
按工厂内整体预拼装的顺序和要求进行拼装，先吊上下弦杆，用胎架定位块定位，必须保证定对中心线、水平度、以及端面垂直度，然后安装桁架的腹杆。
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先装分段中间处杆件，然后向两边扩展，各弦杆与支撑胎架压板固定。
从中心开始逐根安装腹杆，安装时应注意对称。
组装中所有杆件应按施工图控制尺寸，各杆件的力线应汇交于节点中心，并完全处于自由状态，不允许有外力强制固定。
主杆单根支撑点不应少于二个。
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组装构件控制基准、中心线应明确表示，并与平台基准线相一致。
所有要进行组装的构件，必须单件制作完毕，并经专职检验员检验合格后组装。
在胎架上组装全过程中，一般不得对构件进行修正，切割或捶击等。
桁架现场分段拼接成整榀桁架的施工过程为地面露天拼装，应注意检测时间，以减少温度对测量的变化。
分段开口处应设置临时支撑封闭，防止变形。
焊接尽量采用CO2气保护焊，减少焊接应力和变形；拼装制作时的钢卷尺等计量器具应径国家有关法定部门给予统一校验，以保证构件尺寸检验的统一、准确；拼装前所有杆件、胎架及其配件必须经检验合格后才能使用。
拼接在专用胎架上进行，上、下弦主杆应可进行上、下、左、右调节和固定。
腹杆可在调整过程中逐步就位。
调整时先用激光经纬仪辅以钢卷尺调整并固定平面投影坐标位置，然后用水准仪按坐标高低控制调整各控制节点的高差，然后用划线、定位模板、及相贯面确定节点位置，如此反复调整每个控制节点至准确后，再进行点焊固定，待点焊定位节点复核正确后即可正式施焊<调整节点坐标时，应考虑焊接变形的影响）。
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桁架拼装的测量和验收要求
为桁架安装精度以及检验是否达到工厂内整体拼装的精度要求，所以必须进行细致的测量，从而来保证吊装就位的正确、快捷；测量验收主要包括以下内容：
<注意，测量时必须拆去所有的定位块，使桁架在自由状态下进行测量），桁架拼装的允许偏差见下表：
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序号
工程
允许偏差检验方法
1
跨度最外两端安装孔距离
+
用钢卷尺检查
2
接口截面错位
用焊缝量规或钢尺测量
3
拱度
L/200
（L为桁架长度>
用拉线和钢尺检查
4
节点处杆件轴线错位
划线后用钢尺检查
5
各层间桁架对角线之差
H/2000且不大于
（H为桁架梁层高>
用钢卷尺检查
拼装技术要求
拼装平台在现场安装区域附近搭设，桁架在拼装前，拼装场地必须进行整平，并保证有足够的承载力。
平台搭设首先对支承柱采用经纬仪进行测量放线确定每个控制点的坐标，而后采用水准仪对定位块或平台找平，要求各支承点偏差不大于3mm，拼装时不得使用大锤锤击，可设置临时固定或拉<压）紧装置，保证拼装过程的安全。
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将检验合格的各钢构件依次放入拼装平台，并按规范规定的进行拼装，调整各构件位置，装上所有节点连接板，用相应规格安装螺栓拧紧或采用C02焊接。
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拼装变形控制：
拼装时存在大量的焊接工作，若焊接操作控制不当容易造成较大焊接拼装变形。
因此必须制定合理的焊接方案。
焊接组装时应先进行点焊，全部组装好点焊固定后，经检查合格后再进行正式的焊接。
同时组装点焊时应考虑焊接的变形采取适当地反焊接变形来消除焊接的变形。
正式焊接时从桁架的中间向两边进行焊接，并采用双数的焊工对称焊接。
分段桁架的断口必须采用临时的杆件使桁架形成闭合结构。
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变形的控制
下料、装配时，根据制造工艺要求，预留焊接收缩余量，预制焊接反变形。
装配前，矫正每一构件的变形，保证装配符合装配公差表的要求。
使用前必要的工装夹具、工艺隔板及撑杆。
在同一构件上焊接时，应尽可能采用热量分散，严格控制层间温度，对称分布的方式施焊。
桁架拼装质量控制
为确保钢桁架拼装时的外形尺寸，拼装胎架必须严格按照设计尺寸进行设置。
胎架放置在水泥地面上，表面通过钢垫板找平。
在胎架中心定位完毕后，部分拼装胎架因高度较大，从稳定性和安全性考虑，需采用支撑加固或用揽风绳临时固定；拼装胎架的形式根据桁架的形式所定。
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拼装测量遵循“从整体到局部，先控制后施工”的测设原则。
即将桁架上下弦上的每个支撑点由空间位置水平投影到地面上，并将其空间坐标转换到地面。
采用全站仪在地面上分别测量出每个支撑胎架的位置。
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拼装时，找出影响拼装质量的各个因素。
同时，将诸因素进行分类，有侧重点的进行质控。
拼装质量控制
单榀桁架制作质量合格后即可进行整体预拼装，故在拼装前单榀桁架必须符合有关要求见表：
钢桁架制作外形尺寸允许偏差表项目
允许偏差
检验方法
跨度最外两端安装孔或两端支撑面最外侧距离
l≦24m
＋
－
钢尺检查
l≧24m
＋
－
跨中高度
±
桁架跨中拱度
设计要求起拱
±l/5000
设计未要求起拱
L/2000
0
相邻节间弦杆弯曲<受压出外）
L1/1000
支撑面到第一个安装螺栓孔距离
±
檩条连接支座间距
±
钢桁架拼装的允许偏差表构件类型
项目
允许偏差
检验方法
桁架
跨度最外两端安装孔或两端支撑面最外侧距离
＋
－
钢尺检查
接口截面错位
焊缝量规检查
拱度
设计要求起拱
±l/5000
拉线和钢尺检查
设计未要求起拱
L/2000
0
节点处杆件轴线错位
划线后钢尺检查
桁架拼装焊接要领
对接
钢管对接焊缝主要为桁架上下弦杆，现场焊接方式主要为手工电弧焊。
对接焊接是本次安装焊接的重中之重，必须从组对、校正、复验、预留焊接收缩量、焊接定位、焊前防护、清理、焊接、焊后热调。
质量检验等工序严格控制，才能确保接头焊后质量全面达到标准。
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组对：
组对前将坡口内壁10～15mm范围内仔细去除锈蚀。
坡口外壁自坡口边10～15mm范围内也必须仔细驱除锈蚀与污物；组对时，不得在接近坡口处管壁上引弧点焊夹具或硬性敲打，以防圆率受到破坏；同径管错口现象必须控制在规范允许范围之内。
注意必须从组装质量始按I级标准控制。
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校正复验、预留焊接收缩量：
加工制作可能产生的误差以及运输中产生的变形，到现场组对时将集中反映在接头处。
因此，组对后校正是必须的，焊前应经专用器具对同心度、圆率、纵向、曲率过渡线等认真核对，确认无误差后采用千斤顶之类起重机具布置在接头左右不小于距离处，预先将构件顶升到管口上部问隙大于下部问隙～2mm，应当注意的是正在焊接的接头禁止荷载，否则对焊接接头十分不利。
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对接接头的焊接采用特殊的左右两根同时施焊方式，操作者分别来取共同先在外侧起焊，后在内侧施焊的顺序，自根部起始至面缝止，每层次均按此顺序实施。
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根部焊接
根部施焊应自下部初始处超越中心线10mm起弧，与定位焊接接头处应前行10mm收弧，再次施焊应在定位焊缝上退行1Omm起弧，在顶部中心处熄弧时应超越中心线至少15mm并填满弧坑；另一半焊接前应将前半部始焊及收弧处修磨成缓坡状并确认无未熔合即未熔透现象后在前半部焊缝上引弧。
仰焊接头处应用力上顶，完全击穿；上部接头处应不熄弧连续引带到至接头处5mm时稍用力下压，并连弧超越中心线至少一个熔池长度<10～15mm）方允许熄弧。
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次层焊接
焊接前剔除首层焊道上的凸起部分及引弧收弧造成的多余部分，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有必须除去。
飞溅与雾状附着物，采用角向磨光机时，应注意不得伤及坡口边沿。
此层的焊接在仰焊部分时采用小直径焊条，仰爬坡时电流稍调小，立焊部位时选用较大直径焊条，电流适中，焊至爬坡时电流逐渐增大，在平焊部位再次增大，其余要求与首层相问。
填充层焊接：
填充层的焊接工艺过程与次展完全相同，仅在接近面层时，注意均匀流出～2mm的深度，且不得伤及坡边。
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面层的焊接
管、贯面层焊接，直接关系到接头的外观质量能否满足质量要求，因此在面层焊接时，应注意选用较小电流值并注意在坡口边熔合时间稍长，接头重新燃弧动作要快捷。
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焊后清理与检查
上、下弦主管焊后应认真除去飞溅与焊渣，并认真采用量规等器具对外观几何尺寸进行检查，不得有低凹、焊瘤、唤边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷存在。
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经自检满足外观质量标准的接头应鉴上焊工编号钢印，并采用氧炔焰调整接头上、下部温差。
处理完毕工即采用不少于两层石棉紧裹并用扎丝捆紧。
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上、下弦管、管接头焊接完毕后，应待冷却至常温后进行UT检验，经检验合格后的接头质量必须符合GB11345-89的1级焊缝标准。
经确认达到设计标准的接头方可允许拆去防护措施。
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申明：
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