钢结构屋架制作

第8章　钢结构工程施工

实训1　钢结构屋架制作

【背景资料】

作为施工技术人员，应会对钢结构屋架工程进行加工制作。

【实训任务】

以小组为单位，对钢结构屋架工程进行制作施工。

【实训目标】

1.能力目标

①能读懂钢结构加工图，并绘制钢结构施工详图。

②能根据施工图纸进行钢结构屋架的下料、零件加工、装配、成品检验等工作。

③能根据施工图纸和施工现场实际条件，有效地减少材料加工损耗及确保制作成品的质量。

2.知识要点

钢结构加工图，钢结构屋架的下料、放样，钢材矫正，钢材切割，钢材焊接、螺栓连接，成品装配，钢结构工程施工质量验收规范等。

【实训地点】

校内实训基地钢结构制作现场或校外实训基地钢结构制作现场。

【实训步骤】

一、制作准备

1.钢材

按设计图纸使用Q235钢或16锰钢，钢材应有质量证明书，并应符合设计要求及现行国家标准的规定。

2.连接材料

焊条、螺栓等连接材料均应有质量证明书并符合设计要求。药皮脱落或焊芯生锈的焊条，锈蚀、碰伤或混批的高强螺栓不得使用。

3.涂料

防腐油漆应符合设计要求和有关标准的规定，并应有产品质量证明书及使用说明。

4.主要机具

剪切机、型钢矫正机、钢板轧平机、钻床、电钻、扩孔钻、电焊、气焊、电弧气刨设备、钢板平台、喷砂、喷漆设备等。

5.工具

钢尺、角尺、卡尺、划针、划线规、大锤、凿子、样冲、撬杠、扳手、调直器、夹紧器、钻子、千斤顶等。

二、作业条件

①制作前根据设计单位提供的设计文件绘制钢结构施工详图，图纸修改时应与设计单位办理洽商手续。

②按照设计文件和施工详图的要求编制制造工艺文件（工艺规程）。

③制作、安装、检查、验收所用钢尺，其精度应一致，并经法定计量检测部门检测取得证明。

三、工艺流程

加工准备及下料→零件加工→小装配（小拼）→总装配（总拼）→屋架焊接→支撑连接板、檩条支座角钢装配、焊接→成品检验→除锈、油漆、编号。

四、操作过程

1.加工准备及下料

①放样：按照施工图放样，放样和号料时要预留焊接收缩量和加工余量，经检验人员复验后办理预检手续。

②根据放样做样板（样杆）。

③钢材矫正。钢材下料前必须先进行矫正，矫正后的偏差值不应超过规范规定的允许偏差值，以保证下料的质量。

④屋架上、下弦下料时不号孔，其余零件都应号孔；热加工的型钢先热加工，待冷却后再号孔。

2.零件加工

①切割。氧气切割前钢材切割区域内的铁锈、污物应清理干净。切割后断口边缘熔瘤、飞溅物应清除。机械剪切面不得有裂纹及大于1mm的缺楞，并应清除毛刺。

②焊接。上、下弦型钢需接长时，先焊接头并矫直。采用型钢接头时，为使接头型钢与杆件型钢紧贴，应按设计要求铲去楞角。对接焊缝应在焊缝的两端焊上引弧板，其材质和坡口形式与焊件相同，焊后气割切除并磨平。

③钻孔。屋架端部基座板的螺栓孔应用钢模钻孔，以保证螺栓孔位置、尺寸准确。腹杆及连接板上的螺栓孔可采取一般划线法钻孔。

3.小装配（小拼）

屋架端部T形基座、天窗架支承板预先拼焊组成部件，经矫正后再拼装到屋架上。部件焊接时为防止变形，宜采用成对背靠背，用夹具夹紧再进行焊接。

4.总装配（总拼）

①将实样放在装配台上，按照施工图及工艺要求起拱，并预留焊接收缩量。装配平台应具有一定的刚度，不得发生变形，影响装配精度。

②按照实样将上弦、下弦、腹杆等定位角钢搭焊在装配台上。

③把上、下弦垫板及节点连接板放在实样上，对号入座，然后将上、下弦放在连续板上，使其紧靠定位角钢。半片屋架杆件全部摆好后，按照施工图核对无误，即可定位点焊。

④点焊好的半片屋架翻转180°，以这半片屋架作模胎复制装配屋架。

⑤在半片屋架模胎上放垫板、连接板及基座板。基座板及屋架天窗支座、中间竖杆应用带孔的定位板用螺栓固定，以保证构件尺寸的准确。

⑥将上、下弦及腹杆放在连接板及垫板上，用夹具夹紧，进行定位点焊。

⑦将模胎上已点焊好的半片屋架翻转180°，即可将另一面上、下弦和腹杆放在连接板和垫板上，使型钢背对齐，用夹具夹紧，进行定位电焊，点焊完毕整榀屋架，总装配即完成，其余屋架的装配均按上述顺序重复进行。

5.屋架焊接

①焊工必须持岗位合格证。安排焊工所担任的焊接工作应与焊工的技术水平相适应。

②焊接前应复查组装质量和焊缝区的处理情况，修整后方能施焊。

③焊接顺序：先焊上、下弦连接板外侧焊缝；后焊上、下弦连接板内侧焊缝；再焊连接板与腹杆焊缝；最后焊腹杆、上弦、下弦之间的垫板。屋架一面全部焊完后翻转，进行另一面焊接，其焊接顺序相同。

6.支撑连接板、檩条支座角钢的装配与焊接

用样杆画出支撑连接板的位置，将支撑连接板对准位置装配并定位点焊。用样杆同样画出角钢位置，并将装配处的焊缝铲平，将檩条支座角钢放在装配位置上并定位点焊。全部装配完毕，即开始焊接檩条支座角钢、支撑连接板。焊完后，应清楚熔渣及飞溅物，进行另一面焊接，其焊接顺序相同。

7.成品检验

①焊接全部完成，焊缝冷却24h之后，做外观检查并做出记录。Ⅰ、Ⅱ级焊缝应做超声波探伤。

②用高强螺栓连接时，须将构件摩擦面进行喷砂处理，并做6组试件，其中3组出厂时发至安装地点，供复验摩擦系数使用。

③按照施工图要求和施工规范规定，对成品外形几何尺寸进行检查验收，逐榀屋架做好记录。

8.除锈、油漆、编号

①成品经质量检验合格后进行除锈，除锈合格后进行油漆。

②涂料及漆膜厚度应符合设计要求或施工规范的规定。异肢型钢内侧的油漆不得漏涂。

③在构件指定的位置上标注构件编号。

五、质量要求

1.保证项目

①钢屋架制作进行评定前，先进行焊接及螺栓连接质量评定，符合标准规定后方可进行。

②钢材的品种、规格、型号和质量，必须符合设计要求及有关标准的规定。

③钢材切割面必须无裂纹、夹渣分层和大于1mm的缺楞。

2.基本项目

①构件外观表面无明显的凹面和损伤，划痕深度不大于0.5mm。焊疤、飞溅物、毛刺应清理干净。

②螺栓孔光滑、无毛刺，孔壁垂直度偏差不大于板厚的2%，孔圆度偏差不大于1%。

3.允许偏差项目

①放样和样板的允许偏差应符合表8.1的规定。

表8.1　放样和样板的允许偏差

②号料的允许偏差应符合表8.2的规定。

表8.2　号料的允许偏差

③按号料时所划切割线，利用等离子切割机、气割、联合冲剪机、剪床等装备进行切割。气割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。气割的允许偏差应符合表8.3的规定。

表8.3　气割的允许偏差

④机械剪切的零件其钢板厚度不宜大于12mm，剪切面应平整。机械剪切的允许偏差应符合表8.4的规定。

表8.4　机械剪切的允许偏差

⑤钢材校正后的允许偏差、边缘加工的允许偏差和螺栓孔的加工偏差分别应满足表8.5、表8.6和表8.7中的规定。

表8.5　钢材校正后的允许偏差

表8.6　边缘加工的允许偏差

表8.7　螺栓孔的加工允许偏差

4.质量控制

制作质量控制图如图8.1所示。

图8.1　制作质量控制图
注：按《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ50205—95）对各项目进行检查。

六、应注意的质量问题

①构件运输、堆放变形。运输、堆放时，垫点不合理，上、下垫木不在一条垂直线上，或由于场地沉陷等原因造成变形。如发生变形，应根据情况采用千斤顶、氧-乙炔火焰加热或用其他工具矫正。

②构件扭曲。拼装时节点处型钢不吻合，连接处型钢与节点板间缝隙大于3mm，应予矫正，拼装时用夹具夹紧。长构件应拉通线，符合要求后再定位焊固定。长构件翻身时由于刚度不足有可能产生变形，这时应事先进行临时加固。

③起拱不符合要求。钢屋架拼装时，应严格检查拼装点角度，采取措施消除焊接收缩量的影响，并加以控制，避免产生累计误差。

④焊接变形。应采用合理的焊接顺序及焊接工艺（包括焊接电流、速度、方向等）或采用夹具、胎具将构件固定，然后再进行焊接，以防止焊接后翘曲变形。

⑤跨度不准。制作、吊装、检查应用统一精度的钢尺。严格检查构件制作尺寸，不允许超过允许偏差范围。

七、应具备的质量记录资料

①钢材、连接材料和涂装材料的质量证明、试验报告。

②钢构件出厂合格证。

③主要构件验收记录。

④设计变更及技术处理洽商记录。

⑤焊缝超声波探伤报告、摩擦面抗滑移系数试验报告、涂层检测记录。

⑥构件发运及包装清单。

【能力考核】

任务1　能熟练掌握钢结构图纸的识别和理解。

　问题1　怎样编制切实可行的钢结构施工方案？

　问题2　怎样避免钢结构的制作误差？

任务2　掌握钢结构的制作验收规范。

　问　题　钢结构加工制作有哪些被忽略的细节？

实训2　钢结构工程安装

【背景资料】

作为施工技术人员，应会对钢结构屋架工程进行安装施工。

【训练任务】

以小组为单位，对钢结构屋架工程进行安装施工。

【训练目标】

1.能力目标

①能根据施工图纸和施工实际条件选择和制定钢屋架安装施工方案。

②能根据施工图纸，应用施工工具，遵守操作规程完成钢屋架的安装。

③能根据施工图纸和施工实际条件编写钢屋架安装工程施工技术交底。

④能根据建筑工程质量验收方法及验收规范进行钢结构屋架工程的质量检验。

2.知识要点

施工放线，施工组织设计，起重机选择，屋架拼装，屋架安装，构件连接与固定，钢结构防腐，钢结构工程施工质量验收规范等。

【训练地点】

校内实训基地钢屋架安装现场或校外实训基地钢屋架安装施工现场。

【训练步骤】

一、操作准备

1.钢构件

钢构件型号、制作质量应符合设计要求和施工规范的规定，应有出厂合格证并应附有技术文件。

2.连接材料

焊条、螺栓等连接材料应有质量证明书，并符合设计要求及有关国家标准的规定。

3.涂料

防锈涂料技术性能应符合设计要求和有关标准的规定，应有产品质量证明书。

4.其他材料

各种规格垫铁等。

5.主要机具

吊装机械、吊装索具、电焊机、焊钳、焊把线、垫木、垫铁、扳手、撬棍、扭矩扳手、手持电砂轮、电钻等。

二、作业条件

①按构件明细表，核对进场构件的数量，查验出厂合格证及有关技术资料。

②检查构件在装卸、运输及堆放中有无损坏或变形。损坏或变形的构件应予以矫正或重新加工。被碰损的防锈涂料应补涂，并再次检查办理验收手续。

③对构件的外形、几何尺寸、制孔、组装、焊接、摩擦面等进行检查，并做出记录。

④钢结构构件应按安装顺序成套供应，现场堆放场地能满足现场拼装及顺序安装的需要。屋架分片出厂，在现场组拼应准备拼装工作台。

⑤构件分类堆放，刚度较大的构件可以铺垫木水平堆放。多层叠放时垫木应在一条垂直线上。屋架宜立放，紧靠立柱，绑扎牢固。

⑥编制钢结构安装施工组织设计，经审批后向班组交底。

⑦检查安装支座及预埋件，取得经总包确认合格的验收资料。

三、工艺流程

施工准备→放线测量→基础检查→基础处理→立柱安装→立柱固定→平台安装→支撑、料斗→梯子、栏杆→除锈、刷漆→检验。

四、操作过程

1.安装准备

①复验安装定位所用的轴线控制点和测量标高使用的水准点。

②放出标高控制线和屋架轴线的吊装辅助线。

③复验屋架支座及支撑系统的预埋件，其轴线、标高、水平度、预埋螺栓位置及露出长度等超出允许偏差时，应做好技术处理。

④检查吊装机械及吊具，按照施工组织设计的要求搭设脚手架或操作平台。

⑤屋架腹杆设计为拉杆，但吊装时由于吊点位置使其受力改变为压杆时，为防止构件变形、失稳，必要时应采取加固措施，在平行于屋架上、下弦方向采用钢管、方木或其他临时加固措施。

⑥测量用钢尺应与钢结构制造用的钢尺校对，并取得法定计量单位检验证明。

2.屋架组装

屋架分片运至现场组装时，拼装平台应平整。组拼时应保证屋架总长及起拱尺寸的准确。焊接时，焊完一面经检查合格后，再翻身焊另一面，做好施工记录。经验收后方准吊装。屋架及天窗架也可以在地面上组装好一次吊装，但要临时加固，以保证吊装时有足够的刚度。

3.屋架安装

①吊点必须设在屋架三汇交节点上。起吊离地50cm时暂停，检查无误后再继续起吊。

②安装第一榀屋架时，在松开吊钩前初步校正；对准屋架支座中心线或定位轴线就位，调整屋架垂直度，并检查屋架侧向弯曲，将屋架临时固定。

③第二榀屋架以同样方法吊装就位好后，不要松钩，用杉篙或方木临时与第一榀屋架固定，接着安装支撑系统及部分檩条，最后校正固定，务必使第一榀屋架与第二榀屋架形成一个具有空间刚度和稳定的整体。

④从第三榀屋架开始，在屋脊点及上弦中点装上檩条即可将屋架固定，同时将屋架校正好。

4.构件连接与固定

①构件安装采用焊接或螺栓连接的节点，需检查连接节点，合格后方能进行焊接或紧固。

②安装螺栓孔不允许用气割扩孔，永久性螺栓不得垫2个以上的垫圈，螺栓外露丝扣长度不少于2～3扣。

③安装定位焊缝不需承受荷载时，焊缝厚度不少于设计焊缝厚度的2/3，且不大于8mm，焊缝长度不宜小于25mm，位置应在焊道内。安装焊缝全数外观检查，主要的焊缝应按设计要求用超声波探伤，检查内在质量。上述检查均需做出记录。

④焊接及高强螺栓连接操作工艺详见该项工艺标准。

⑤屋架支座、支撑系统的构造做法需认真检查，必须符合设计要求，零配件不得遗漏。

5.检查验收

①屋架安装后首先应检查现场连接部位的质量。

②屋架安装质量主要检查屋架跨中对两支座中心竖向面的不垂直度，屋架受压弦杆对屋架竖向面的侧面弯曲，必须保证上述偏差不超过允许偏差，以保证屋架符合设计受力状态及整体稳定要求。

③屋架支座的标高、轴线位移、跨中挠度，经测量做出记录。

6.除锈、涂料

①连接处焊缝无焊渣、油污，除锈合格后方可涂刷涂料。

②涂层干漆膜厚度应符合设计要求或施工规范的规定。

五、质量要求

1.保证项目

①钢结构安装工程的质量检验评定，应在该工程焊接和螺栓连接经质量检验评定符合标准后进行。

②构件必须符合设计要求和施工规范的规定，检查构件出厂合格证及附件。由于运输、堆放和吊装造成的构件变形必须进行矫正。

③支座位置、做法正确，接触面平稳牢固。

2.基本项目

①构件有标记，中心线和标高基准点完备清楚。

②结构表面干净，无焊疤、油污和泥沙。

3.允许偏差项目

支承面地脚螺栓的允许偏差应符合表8.8的规定；支撑系统钢构件的允许偏差应符合表8.9的规定。

表8.8　支承面地脚螺栓的允许偏差

表8.9　支撑系统钢构件的允许偏差

4.质量控制

安装质量控制图如图8.2所示。

图8.2　安装质量控制图
注：按《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ50205—2001）设计技术要求及相应规范检查。

六、应注意的质量问题

①螺栓孔眼不对。不得任意扩孔或改为焊接，安装时发现上述问题，应报告技术负责人，经与设计单位洽商后，按要求进行处理。

②现场焊接质量达不到设计及规范要求。焊工必须有上岗合格证，并应编号，焊接部位核编号做检查记录，全部焊缝经外观检查，凡达不到要求的部位，补焊后应复验。

③不使用安装螺栓，直接安装高强螺栓。安装时必须按规范要求先使用安装螺栓临时固定，调整紧固后，再安装高强螺栓并替换。

④屋架支座连接构造不符合设计要求。钢屋架安装先进行最后全面检查验收时，如支座构造不符合设计要求，不得办理验收手续。

七、应具备的质量记录资料

①钢结构工程竣工图、设计变更洽商记录。

②安装所用钢材、连接材料和涂料等材料质量证明书或试验、复验报告。

③安装过程中形成的工程技术有关的文件。

④焊接质量检验报告。

⑤结构安装检测记录及安装质量评定资料。

⑥钢结构安装后涂装检测资料。

【能力考核】

任务1　能熟练掌握钢结构施工的工艺流程。

　问题1　怎样全面地对施工班组进行技术交底？

　问题2　怎样避免钢结构安装的误差？

任务2　掌握钢结构的安装验收规范。

　问　题　钢结构安装施工有哪些被忽略的细节？