钢管桁架柱制作和安装施工技术.docx

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中铁十七局建筑工程 李晓春 郭如兴
前言
目前竞争剧烈的建筑市场，不管设计、监理或施工企业，必需凭借雄厚的业绩和独特、颖的创意才能在剧烈的市场竞争中占得一席之地，我公司施工的向莆铁路抚州站站房工程 由华南理工大学建筑设计争论院设计，结合抚州的历史与文化特色，将正立面和侧立面外形 设计为“书卷”开放造型，三面为倾斜弧面，梁、柱等全部倾斜，整体构造上大下小。四个角柱寓意卷轴，将站房里面隐喻为三本翻开的书卷，其中异形钢桁架柱代表书简。如图1。
图 1 站房效果图
特点
钢管桁架具有美丽的外观、合理的受力特点以及优越的经济性。
空间钢管桁架具有稳定性好、扭转刚度大、跨度大的特点。
镀锌钢管桁架内部不会生锈，大大削减了防腐防火涂料层的材料消耗和涂装工作量。
空间钢管桁架由小型型材加工而成，便于加工及安装。
钢管桁架相比其它截面承受风力荷载作用时，荷载对钢管构造的作用效应比其它截面形式构造的效应要低的多。
适用范围
本工法钢管桁架构造因其具有美丽的外观、合理的受力特点以及优越的经济性，在现代 工业厂房、站房、仓库、体育馆、展览馆、会场、航站楼、车站及办公楼、商住楼、宾馆等建筑中得到了广泛的应用。
工艺原理
本施工工法的工艺原理利用门型胎架将钢管桁架柱加工成假设干段，依据次序将钢桁架柱单点吊装，掌握好桁架柱的倾斜方向和弧形曲面，每段先临时进展加固，待钢桁架主龙骨调
1
整顺直后再全部满焊。
工艺流程
施工工艺
钢管桁架制作 1〕下料所用材料必需全部检测合格。 2〕依据二次深化设计图加工钢管桁架构件。
依据钢桁架的截面尺寸制作门型胎架，依据轴线、长度、截面尺寸的要求在胎架内将桁架单片构件进展预拼，将单片构件定位正确后焊接结实。
检查焊接后的钢管桁架是否变形，如扭曲变形承受液压千斤顶或火焰进展矫正。
对焊接局部打磨处理，清理完毕后涂刷防锈漆。
钢管桁架安装
脚手架体系 1〕标准段钢管桁架吊装前，下部搭设双排钢管脚手架作为工作平台；吊装上部异型
段前，准时搭设人工操作平台。
2〕承受双排钢管脚手架，钢管直径Φ48mm，。外脚手架离开钢管桁架距离要保证吊装能“安的上，拆得出，好操作”。依据吊装需要分层搭设平台。
吊装体系
钢管桁架自重最大 ，选用 25T 汽车吊或 5610 型塔吊。
钢柱的刚性较好，吊装前为了便于校正最好承受一点吊装法。如以下图2、图 3。图 1 站房效果图
3)拼装体系
一点吊装

一点吊装
施工流程
图 2 汽车吊单点吊装 图 3 QTZ63 型塔吊单点吊装3〕钢柱底部制作时在柱底板侧面打上通过安装中心的相互垂直四个点，用三个点与基
础面十字线对准即可。
焊接 1〕每两单片构件之间焊缝长度较短，依据焊接工艺评定处理焊缝。
2)对构件外形尺寸、坡口角度、组装外形进展检查，复核后进展定位焊。钢管桁架施工流程见图 4 和图 5。
钢管桁架制作及安装总体原则为“先分段制作，后分段拼接安装”。由于桁架柱外装修 铝板上部和下部“凹”型装饰，与中间标准段桁架截面尺寸不一，上、下部截面尺寸偏大且异型，制作工艺简单，如一次性加工，则制作平台难以掌握，且建筑费用偏高，因此需分段制作。先制作标准段桁架，再制作上、下部异型桁架，先吊装标准段桁架，再吊装下部桁架，
2
3
最终再吊装上部桁架，可确保钢管桁架的质量和安全，实现钢管桁架外观设计效果。
材料检验
施 工 详 图
下料、除锈
拼装、成型
焊
接
矫正型钢
焊缝打磨
清理、喷漆
验 收
图 4 钢管桁架加工制作工艺流程
轴线复测
基 础 复 测
构件中心及标高检查
安装钢管桁架
校 正
钢管桁架间玻璃横龙骨焊接
横龙骨打磨、喷漆
验 收
图 5 钢管桁架安装工艺流程
操作要点
钢管桁架制作
本工程钢管桁架是以镀锌方钢为主，在钢构造制作过程中必需考虑构件的长度是否便于运输吊装，假设承受现场塔吊作垂直运输和吊装工具，塔吊起重荷载能否承受，制作时须充 分验算，目前依据钢构造用材，经过计算本工程具有代表性钢桁架符合运输及现场塔吊承载条件。
〔一〕．构件的加工制作
① 此工序为材料检验局部，其内容包括对工程所选用的型号、规格确实认以及材料的质量检查。
②质量检测应符合设计要求及国家现行标准的规定。
③按设计图纸计算出全部下料材料的工程量，提取材料施工打算，依据吊装的要求将钢管桁架深化成假设干段进展加工。
下料、除锈
①放样划线时，在门型胎架上清楚标明装配标记。
②留意预留制作、安装时的焊接收缩余量。
③依据桁架柱平面定位的相对关系，计算出每个钢桁架的加工长度，依据长度的不同在门型胎架上标明装配标记。局部桁架柱平面定位图见以下图6。
④下料前对原材进展打磨除锈，喷涂防锈底漆，如在涂底漆前已返锈，需重除锈。
造型柱
图 6 桁架柱平面定位
拼装、成型
①钢材在拼装前应矫正其变形，并到达符合掌握偏差范围内，接触毛面应无毛刺、污物 和杂物，以保证构件的组装严密结合，符合质量标准。组立时应有适量的工具和设备，如直角钢尺，以保证组立后有足够的精度。
②点焊时所承受焊材与焊件匹配，焊缝厚度为设计厚度的2／3 且不大于 6mm，焊缝长度不小于 25 mm，位置在焊道以内。
③预组立的构件必需进展检查和确定是否符合图纸尺寸，以及构件的精度要求成型。
④组立成型时，构件应在自由状态下进展，其构造应符合《钢构造工程施工及验收标准》及有关标准规定。经检查合格后进展编号。
⑤质量检验标准：允许偏差符合《钢构造工程施工及验收标准》有关规定。
①因镀锌方管具有截面小、壁厚薄的特点，该工序承受沟通电焊机。
②焊接工艺
焊接承受手工焊接，应满足以下几点：
焊接边缘 30－50mm 范围内的铁锈、毛刺污垢等必需去除干净，以削减产生焊接气孔等缺陷的因素。
桁架横龙骨不能与竖龙骨垂直焊接，考虑外装修铝板的安装的需求，横龙骨与竖龙 骨的夹角与设计桁架倾斜角度全都。
使用状态良好、功能齐全的电焊机，选用的焊条需用烘干箱进展烘干。
钢构造焊接时很简洁变形，局部变形会造成整体桁架弯曲，必需对钢管桁架进展矫正。
①使用设备：承受液压千斤顶或火焰进展矫正。
②工艺要求：操作人员生疏工艺内容并生疏把握操作规程，矫正完成后，应进展自检， 允许偏差符合《钢构造施工及验收标准》有关规定。
焊缝打磨
3
焊接完成的钢管桁架要依据《钢构造施工及验收标准》有关规定对焊缝进展打磨，除去外表的焊渣、毛刺、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物。
清理、喷漆
①．本工程施涂的方法承受喷涂法。喷涂挨次为：先上后下、先难后易、先左后右、先内后外，以保持涂层厚度均匀全都，不漏涂。
②．调合油漆，掌握油漆的粘度、稠度、稀度、兑制时充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀全都。
③．喷涂时对构件焊接部位进展保护，喷漆时不得与底漆方向全都，接搓整齐。
④．待第一遍枯燥后，再刷其次遍，其次遍涂刷方向与第一遍涂刷方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀全都。
⑤．涂刷完毕后在构件上按原编号标注：重大构件还需要标明重量、重心位置和定位标号。
涂层检查与验收
①．外表涂装施工时和施工后，对涂装过的工件进展保护，防止飞扬尘土和其他杂物。
②．涂装后处理检查，应当是涂层颜色全都，色泽鲜亮，光亮，不起皱皮，不起疙瘩。
③．涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定 3 点厚度，取其平均值。
验收
钢构件出厂前，应提交以下资料：
⑴产品出场合格证
⑵钢材、连接材料和涂料的质量证明书
⑶构件发运清单资料
〔二〕．成品保护
①钢构件涂装后加以临时围护隔度，防止踏踩，损伤涂层。
②钢构件涂装后，在 4 小时之内遇有大风或下雨时，则加以掩盖，防止粘染尘土和水气， 影响涂层的附着力。
③涂装后的构件需要运输时，要留意防止磕碰，防止在地面拖拉，防止涂层损坏。
④涂装后的钢构件勿接触酸类液体，防止咬伤涂层。
钢管桁架安装
本工程钢构造安装，首先复核钢桁架底部根底的轴线及顶面标高是否正确，承受分段吊 装的方法，先吊装标准段桁架，待校正固定后，再依次进展吊装下部桁架，最终吊装上部桁架。
现场测量
①. 竖向掌握轴线的放样
依据土建单位供给的轴线和+ 标高为依据，进展闭合测量工作，各基准点之间连接并呈闭合态，用全站仪在倾斜弧线梁侧面上放出每个桁架柱的中心线，并且用卷尺复测两桁架中心线的水平距离，尺寸在允许偏差范围内，用水钻在梁体上钻孔，M32 高强螺栓对拉固定。图 7 桁架柱依据埋板平面定位
②. 水平标高及轴线掌握
高度和水平轴线测量承受全站仪作为主测量工具，水平仪辅测，测出楼层每个桁架柱根部和顶部钢板的水平标高，并且用全站仪放出每个桁架柱底部的十字掌握线。
③.桁架柱倾斜角度掌握
3
依次量测桁架柱根部钢板上十字线至构造梁的距离，先查看桁架柱在满足倾斜角度的情 况下，桁架柱能否顺当安装，如局部受影响，可考虑将桁架柱整体向外平移，然后再从桁架柱顶部吊铅锤检查桁架安装的角度能否符合设计角度和距离，如距离不能满足，可将钢桁架 进展构造验算，验算出可偏移的最大距离，将每个弧线面的桁架柱整体向外平移所需的的可 控距离。
④.桁架柱弧线的掌握
桁架柱吊装就位后，按安全标准的要求临时施焊加固定位，通过相邻两榀桁架柱上口、下口的水平钢板上桁架柱的中心连线掌握线形，如因桁架柱变形、安装角度和倾斜角度发生偏差，造成弧线不顺直，可用火焰进展局部矫正，将桁架柱调整至圆顺。图8 桁架柱弧线线形。
图 7 桁架柱依据埋板平面定位 图 8
依据钢管桁架柱放线的位置对埋件进展埋设，检查基位是否满足钢构造安装的要求。对于需要增加的埋件按以下步骤进展：
a、依据埋件的设计尺寸 1：1 制作模板及标记出化学螺栓的位置间隔尺寸、孔径。
b、用冲击钻在砼构造的外表依据模板放样的尺寸打孔，孔径和深度必需参照栽筋螺栓所规定的直径和深度。
c、清理：用气筒或空压清孔器将孔内灰尘清理干净，同时用专用毛刷放入孔内来回把砼渣清理出来。
d、安装高强螺栓：把植筋胶塞入孔内，将高强螺栓送入孔内并保证与植筋胶充分裂开混合，并且清理螺栓边缘挤压出来的植筋胶，以防安装埋件与砼外表不平坦。
e、待植筋胶固化 24 天后〔应按质保书供给的相应固化时间〕且要保证砼外表平坦凹凸不平面，用扁凿子凿平然后再用磨光机磨平。
钢桁架柱吊装
①．钢构造桁架立柱安装：立柱用于本工程外立面装饰龙骨桁架形式，吊装前首先确 定构件吊点位置，确定绑扎方法，吊装时做好防护措施。缓慢徐升就位。经过初校待垂直偏差在 5mm 内，临时固定后马上调整施焊，即可脱钩。
②．每节钢管桁架柱依据掌握线微调桁架柱的线形后，再对柱脚焊接加固，依次对标准节上部和下部异型钢桁架柱进展吊装，依照一样的吊装工艺做好线形掌握。
③.标准节与上部、下部异性节桁架柱连接处，要使用防锈处理的内衬钢管进展连接， 同时对焊缝打磨、防锈处理。
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④.钢桁架吊装过程中，钢管脚手架要依据吊装方案制定的吊装半径进展搭设和加固， 充分考虑施工中不利因素，做好钢管脚手架与外立面构造的连墙构造。
⑤．钢管桁架上、中、下节全部定位后，要全部排查每个部位的焊缝，使钢桁架的焊缝满焊，并且打磨后防锈处理。
焊接要求
①．同一桁架柱的两端的不得同时焊接，等一端焊接完毕后，且冷却后，方可进展另一端的焊接。
②．焊后消退应力处理：承受锤击法消退中间层应力，使用圆头手锤，不得对根部焊缝、盖面焊缝或焊缝坡口边缘的母材进展锤击。
7 设备及材料配置
主要施工机械设备：
序号
表 1 钢桁架柱主要施工机械设备
机具名称 型号
数量
备注
1
抛丸除锈机 QG21
1
合格
2
二氧化碳气体保护焊机 NBC350
4
合格
3
砂轮切割机 3KW
2
合格
4
气割工具
2
合格
5
直流弧焊机 ZX7-315
5
合格
6
手拉葫芦 2T
4
合格
7
塔吊 5610
1
合格
8
吊车 25T
1
合格
9
液压千斤顶
1
合格
主要材料配置：
表 2 钢桁架柱主要材料配置
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
钢桁架柱标准节
节
83
合格
2
上部钢桁架柱节
节
83
合格
3
下部钢桁架柱节
节
83
合格
4
M32 高强螺栓及配套螺帽
套
512
合格
5
植筋胶
kg
150
合格
6
2T 手拉葫芦
套
4
合格
7
直径 12mm×6m 钢丝绳
条
4
合格
8
16#花篮螺丝
套
20
合格
9
后置埋板
套
166
合格
8 施工质量掌握
质量掌握重点
材料掌握
桁架为主体受力构造，选材必需严格依据设计并进展复检。由于处于全面装修阶段，材 料种类繁多，外形格外近似，场地狭小，工人素养参差不齐，不合格材料很简洁混淆。所以， 首先必需认真检查每个钢管桁架柱的备用材料，从源头掌握质量。
单构件下料
①．由于本桁架柱倾斜，每榀桁架柱所用主龙骨长度不等，结合每个柱子的定位尺寸， 实际量测长度才可下料。
②．主桁架高度都大于6 米，需要对接。要依据实测数据配料，切忌接头处于同一截面。
③.斜腹杆与主杆为对角连接，接触面为斜角，准确计算好每段每格长度，锁定切割机角度，以免下料过长或过短。
④.由于柱子倾斜，两个柱脚连接耳板也是不等长的，提前做好计算避开施工过程中重复加长或切短耳板的现象。
构件组装
①．构件组装前首先放样，重复比对图纸，认真检查尺寸对应关系，确保预备无误。
②．焊接时必需保证每个杆件的直线度，焊接很简洁变形，局部变形会造成整体桁架弯 曲，此类问题在施工中也遇到过，杆件弯曲，会影响玻璃无法密贴框架，无法安装，必需对桁架肢解或千斤顶矫正，费工费时，影响施工质量和施工进度。
③.桁架安装后，铝板分缝为水平缝，横龙骨必需水平。横龙骨不能垂直于竖龙骨，必需依据每个桁架柱倾斜角度定位横竖龙骨夹角，图9 所示。
④.龙骨对接部位必需套芯或增加加强板。焊接过程中，严禁烧穿、烧坏主型材，确保焊
接质量。
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钢桁架吊装
图 9 横竖龙骨安装定位
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①．吊装前必需考虑好钢桁架临时固定措施，保证钢管脚手架随桁架的吊装半径搭设，
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保证工作面的开放。
②．吊装前，必需确定柱脚埋板的标高和水平定位，确保各弧形立面装饰全都。
③.在柱脚、柱顶构造位置，弹出掌握弧线，确保每支龙骨的平滑顺直，否则将会影响玻璃、铝板的安装，甚至影响开启窗的使用。
④.桁架安装好后，必需实行牢靠的临时固定措施，确保安全。
⑤．认真检查每个焊点〔三面围焊〕饱满，并进展防腐防锈处理，包括方管内部和连接板等，完后封闭上下端口。
质量掌握的标准
钢桁架用钢管杆件加工
钢桁架用钢管杆件加工的允许偏差应符合表3 的规定。表 3 钢桁架用钢管杆件加工的允许偏差〔mm〕
工程
允许偏差
检验方法
长度
±
用钢尺和百分表检查
端面对管轴的垂直度

用百分表V 形块检查
管口曲线

用套模和游标卡尺检查
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钢钢构件外形尺寸
钢构件外形尺寸主控工程的允许偏差应符合表4 的规定。表 4 钢构件外形尺寸主控工程的允许偏差〔mm〕
工程
单层柱、梁、桁架受力支托〔支承面〕外表至第一安装孔距离
多节柱铣平面至第一安装孔距离实腹梁两端最外侧安装孔距离 构件连接处的截面几何尺寸
柱、梁连接处的腹板中心线偏移

允许偏差
±
±
±
±

10
受压构件〔杆件〕弯曲矢高 l/1000,且不应大于
钢构件外形尺寸
单层钢构造主体构造的整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差符合表5 的规定。表 5 整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差〔mm〕
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项 目
主体构造的整体垂直度 主体构造的整体平面弯曲
允 许 偏 差H/1000,且不应大于 L/1500,且不应大于
检验方法用钢尺检查用钢尺检查
10
钢构件外形尺寸
柱子安装的允许偏差应符合表 6 的规定。
表 6 柱子安装的允许偏差〔mm〕
工程
允许偏差
检验方法
底层柱柱底轴线对定位轴线偏移

用钢尺检查
柱子定位轴线

用钢尺检查
单节柱的垂直度
h/1000，且应大于
用钢尺检查
10
钢构件外形尺寸
柱子安装的允许偏差应符合表 7 的规定。表 7 柱子安装的允许偏差〔mm〕
钢构件预拼装的
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允许偏差
多节柱
管构件
工程
预拼装单元总长 预拼装单元弯曲矢高
接口错边
预拼装单元柱身扭曲
顶紧面至任一牛脚距离预拼装单元总长
预拼装单弯曲矢高
对口错边坡口间隙
允许偏差
±
l/1500，且不应大于
2．0 h/200,且不应大于

±
±
l/1500，且不应大于
t/10，
+,-
检验方法
用钢尺检查
用拉线和钢尺检查
用焊缝量规检查 用拉线、吊线和钢尺检查
用钢尺检查用钢尺检查
用拉线和钢尺检查
用焊缝量规检查
10
10
工艺质量保证措施
钢构造制作
9. 筒体施工技术措施
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①．此构造所选用的钢材必需有出厂合格证及产品质量证明书，方可使用。
②．选择性能良好，使用功能齐全的加工设备，要求厂内制作局部承受单面45 度坡口焊接。
③.焊条应具有出厂合格证，要求电焊条使用前应用烘干箱进展烘干，使用焊条材质必需
与所用的母材相配套。
④.此钢构件制作完成后需进展抛丸除锈，要求除锈后24 小时之内涂上底漆，底漆承受喷涂，要求保证油漆的漆膜厚度满足设计要求。
⑤．全部操作人员必需严格按技术、质量、安全交底内容执行，要求焊接人员必需持证
上岗。
○6 ．号料时，针对本工程的使用材料特点，我们将复核所使用材料的规格，检查材料外观质量，制订测量表格加以记录。凡觉察材料规格不符合要求或材质外观不符要求者，须及 时报质管、技术部门处理；遇有材料弯曲或不平值超差影响号料质量者，须经矫正后号料， 对于超标的材料退回生产厂家。
钢构造安装
①．钢构造吊装过程严格执行《GB50205－2025 钢构造施工及验收标准》及《GB50221
－95 钢构造工程质量检验评定表标准》
②．开工前必需对定位纵横轴线及水平标高、钢构件外形尺寸、焊接质量进展复验合格后施工。
③.施工前必需进展技术交底。
④.施工时特工种上岗人员必需有劳动局颁发的上岗证书。
⑤．施工中坚持三检〔自检，互检，专业检〕制度，严格工序质量检验。
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