某车站雨棚钢结构主要施工方法

1、一、钢结构加工制作方案本工程钢结构构件加工材料的主要钢管规格有700X14、245X10、273X14、219X8、133x5、89X4、180X10、168X6、299X14等； 高频焊接H型钢H500x250x6x10，20圆钢，L50X3角钢。综上所述，本工程钢结构加工施工，主要为钢管的相贯线切割，高频焊接H型钢檩条需定尺购买，其他的只需要购买购买型材切成需要的长度即可。针对本工程加工制作中的重点、难点，将在以下几个小节中作详细的阐述。1、原材料的采购由于我公司的业务主要大跨度是管桁架的铁路工程，所以我公司建有自己长期的钢管制造加工基地，并与当地的大型钢材供应商具有长期合作关系。我们将与

2、之签订购销合同，从而保证货源均出自大型钢厂，保证材料的质量符合行业标准，保证工程工期。 2、桁架相贯面加工工艺根据招标图纸设计，本工程站房屋盖主要采用相贯面管桁架结构，纵横交错的桁架间的连接、相贯面钢管桁架腹杆与弦杆的连接主要通过相贯焊接连接，因此其加工主要采用五维相贯面切割机进行切割下料加工。因此，桁架构件的加工也是本工程加工的主要任务，需要重点控制。桁架下弦相贯节点相贯面切割 钢管相贯面示意图1）、采用的切割设备采用专用切割设备数控五轴相贯线切割机，其工作照片及性能参数如下图所示。目前我司现有钢管相贯面切割机有：北京林克曼公司生产的LMG/P-A1200和LMG/P-A1850五台；可以满

3、足工程各类型钢管的下料切割，操作方便，加工精度高。该设备全自动数控切割，坡口一次完成，同时可以满足管构件内外定位加工；是国内同类钢管相贯面切割设备中精度最高的一类加工设备；设备功能参数及设备照片、构件加工照片分别如下示意图所示： 钢管相贯面切割机 工厂钢管相贯面切割成型 工厂钢管相贯面切割成型功能：主要用于圆管和方管的各种位置连接件的相贯面切断、剖口加工、电脑五维自动控制主要技术参数：可切割钢管直径600mm，方管900mm，管材臂厚100mm管材长度12000mm制件精度：长度设定值1.0mm 相贯面曲率设定值1.0mm2）、切割程序编制（1）、切割程序接口（2）、切割加工菜单（3）、连续切

4、割加工处理（4）、参数输入（一）（5）、参数输入（二）（6）、资料生成（一）（7）、资料生成（二）3）、切割数据输入五维相贯线切割机的数据：D1-管1直径；D2-管2直径；D3-切割管直径；D4-管3直径；1-管1与被割管夹角；2-管2与被割管夹角夹角；3-管3与被割管夹角；L-钢管的直径；-被割钢管壁厚。4）、切割下料各参数调整好后，进行点火切割下料，点火前，根据材料的材质、壁厚调整切割电流、气流等参数。5）、下料工艺要求：对腹杆下料时，放焊接收缩余量1mm.下料后，必须立即对构件或杆件进行检验，当钢管不平直及有局部凹陷时，应对钢管进行矫正；对达不到长度要求的，应重新下料。支管的检验应以首件

5、为样品，检验后，根据图纸对构件或杆件进行编号，以便于装配。下料后，必须对切割面必须进行打磨，去除毛刺、氧化皮等物。6）、钢管相贯面切割下料后的检验主管长度允许偏差：3.0mm；主管的弯曲允许偏差：1.0mm/m支管长度允许偏差：2.0mm；气割零件的宽度和长度允许偏差：2.0mm；3、钢管对接、组装工艺桁架主要三角形截面桁架结构，钢桁架构件的连接包括钢管与钢管的对接连接，钢管相贯面直接焊接连接。我们将从以下几点论述连接工艺：1）、管节点构件连接拼装方案由于连接节点构件与钢管柱连接为相贯面连接，所以在连接前需要确定出其连接的准确位置并在其上标识出；具体做法按照如下步骤：（1）、各连接构件与主钢管

6、相贯时其轴线相交，所以在主管上均参照同一个平面为基准面。（2）、支管相贯接头的两端，用样冲在0、90、180、270的位置作标志。钢管柱上标识连接节点构件上标识（3）、主管用样冲在0、90、180和270的方向作好标志，按照各支管的轴线距离，在主管的外管壁上，位于主管和支管的轴线相交点的垂直面处，作出标志。（4）、在主管的外管壁上，作出支管的角度位置。（5）、装配时先按照主管图纸尺寸、位置组装，并点固好主管，支管0至180轴线应与主管上的支管位置点在同一直在线。2）、管节点连接焊接工艺（1）、当相贯圆钢管轴线夹角75时，相贯焊缝可划分为A、B、C三个区；如下图示：其中趾部区A区域及两侧区B区的

7、钢管相贯焊缝采用全熔透坡口焊缝，焊缝质量等级要求达到规范要求二级，节点的C区的相贯焊缝当二面角为75时，全周焊缝采用全熔透坡口焊缝，质量等级为二级。（2）、钢管焊缝：钢管相贯节点焊缝3）、钢管焊缝焊接外观质量要求序号检查内容图 例容许公差1对接焊焊缝加强高（C）b60h3.0mm0C3.0mm3T接坡口焊缝加强高（S）S=t/4，但10mm4、大型钢管卷制加工工艺本工程钢柱采用大型钢管混凝土钢柱，截面为700X14，由于市场上无成品的无缝钢管，我公司利用自身设备的优势，在工厂利用卷板机进行卷制。本工程钢管符合冷卷制加工成型且符合压力钢管制造安装及验收规范（DL5017-93）的要求。1)、钢板

8、卷制前的准备（1）、钢板的矫平钢板矫平在矫平机上进行，矫平的目的是消除钢板的残余变形和减少轧制内应力；保证板件平面度的必要。 整板的矫平机 零件二次的矫平（2）、钢板的预处理采用专用钢板预处理生产线对钢板进行除锈，喷车间底漆和烘干，保证钢材的除锈质量达到Sa2.5级，其工艺流程按自动冲砂自动除尘自动喷漆自动烘干的流程进行。 钢板预处理生产线 自动喷漆（3）、钢板下料切割放样采用计算机技术，放样时必须将工艺需要的各种补偿余量加入整体尺寸中，为了保证切割质量，厚板切割前先进行表面渗碳硬度试验，借鉴国外先进工艺，切割优先采用数控精密切割设备进行设割，选用高纯度98.0%以上的丙稀气加99.99%的液

9、氧气体，保证切割端面光滑、平直、无缺口、挂渣，坡口采用专用进口切割机进行切割。 2)、卷制钢管制作工艺流程下料、切割筒体小分段对接胎架设置上下端面机加工测量验收筒体纵缝拼接外形尺寸检查校 正探伤检测纵缝焊接焊接工艺评定加工工艺方案制定材料复验、预处理放样划线钢板探伤、矫平油压机压头筒体卷制过程监测筒体分段拼接环缝焊接外形尺寸检查测量，探伤检测校 正矫正、打磨3)、钢管卷制关键技术细则（1）、钢管卷制加工余量的加放根据我司类似钢管卷制经验，900x（3045）mm钢管卷制后在其周长方向会增加1015mm的延伸量；所以钢管在放样时应将钢管直径缩小3-5mm展开进行下料。（2）、钢板卷制加工 钢板卷

10、制加工（3）、卷制后公差要求纵缝对口错边允许偏差1.5mm管端椭圆度允许偏差3mm管端的平整度允许偏差2mm（4）、钢管卷制后的定位焊：钢管卷制后需要进行定位焊，把卷好的钢管吊入进行纵焊缝的拼装组装胎架进行定位焊接，在焊前需要注意错边的调整，定位焊丝采用3.2mm，定位焊接由持证合格的焊工进行施焊，定位焊前需要用火焰预热到120C150C，定位焊长度一般控制在350mm450mm左右，定位焊长度不宜小于60mm，焊缝高度不大于8mm，且不得小于4mm。焊后需要检验钢管两端的椭圆度、错边等技术要求，由检验员验收，并做好验收记录，合格后方可进入下道工序。4)、钢管纵焊缝焊接工艺方案（1）、焊接前的

11、准备：1、焊接设备准备，钢管焊接采用悬臂式焊机在滚轮胎架上进行全自动埋弧焊。2、引息弧板准备，引弧板的材质应于母材相同，其坡口尺寸形状于母材相同，引出长度应大于60mm，引弧板的板宽不小于100mm，长度不小于150mm。（2）、焊接方法：钢管纵焊缝焊接采用在专用自动中心焊接胎架上进行，侧焊接采用自动埋弧焊进行。（3）、焊接顺序：先用CO2气体保护焊内侧打底（焊丝1.2mm药芯），然后用埋弧焊填充，使整条焊缝成型。（4）、纵缝焊接（5）、焊后处理措施进行焊接后热处理，用电加热的方法对焊缝进行消氢处理；具体方法为：在钢管筒体上均匀地铺设一层电加热板，均匀地对筒体进行加热。（6）、焊接应力的消除钢

12、管焊接应力的消除采取激振时效设备方法：材质Q345工程钢管纵焊缝采取激振时效法有效保证最大主应力值不大于210MPa，最大主应力的峰值控制在285MPa以下；确保钢管主焊缝焊接后消除达到95以上。(7)、钢管环缝坡口制作钢管坡口制作在筒体旋转中心胎架上用气割切割，由于环缝焊接方法采取内焊外清根，所以坡口形式如图示： (8）、钢管标准段节组装（1）、钢管标准节组装方法钢管标准节组装方法：采取相邻多节对接两相邻钢管纵向焊缝沿着圆周方向错开300mm方法组装。组装如下图示：多节钢管柱轴侧示意图（2）、钢管标准节组装胎架设置考虑工程钢管直径较大，单体重量重；对接定位难度大，钢管对接组装在滚体旋转中心上

13、进行：、组装胎架定位：在地面上划出外筒钢管中心线，胎架群体中心投影线必须与钢管中心投影线重合；同时调节好胎架群体标高位置达到组装设计要求。、组装对接前需要进行钢管的检验，检验主要内容是钢管的椭圆度是否满足组装要求。、相邻两钢管（单体）组装时，要求纵焊缝相互错开300mm，并保证两端口的同心度、垂直度和中心线的直线度要求，方可进行定位固定焊，定位焊同样采取CO2药芯气保焊焊接。、对接依据筒体上弹出的0、90、180、270为基准对合；对接后需要在筒体上标识出0、90、180、270基准对合线，并用样冲打印；检验合格后方可进入下道工序。(9)、外筒钢管标准节组装对接环缝焊接环缝焊接同样在钢管对接滚

14、轮中心上进行，焊接方法采取外侧焊接内侧清根。、对接环缝焊接、钢管对接环缝焊接生产现场 、对接焊接后进行矫正，冷却48小时后进行UT。5)、钢管的检验、矫正钢管加工过程中及加工成型、纵缝焊接后均需要进行检验，其精度要求应达到：（1）、上下端面平面平行度偏差2.0mm（2）、上下端面圆心垂直度度偏差2.0mm（3）、上下端面平面椭圆度偏差3.0mm（4）、上下端面平面周长偏差3.0mm（5）、钢管（单节）长度偏差3.0mm（6）、圆弧周长偏差1.5mm，位于纵缝两侧地圆弧偏差只允许外凸，不允许内凹，对接焊缝板边偏差1.5mm。针对达不到要求的钢管必须进行矫正，矫正采用卷板机或火焰加热法进行；对于误

15、差较大的采用卷板机滚圆法进行矫正；针对误差较小的采取加热法矫正，确保达到设计合格后方可进入下道工序。二、钢结构拼装方案1、钢管柱的拼装1）总述本工程共有钢柱96根，其中PA轴钢柱24根，为格构式钢柱，最长17米，最重11吨，PD轴钢柱24根，为格构式钢柱，最长26米，最重16吨，PB轴钢柱柱24根，为钢管单柱，最长26米，最重18吨，PC轴同PB轴。外观图如下所示2）、放样 钢柱的放样采用计算机辅助制图软件按照1：1建立空间模型，然后倒入到专业的钢管生产软件中自动生成每个杆件的大样图，包括长度、坡口等参数。3）、下料钢柱的弦杆采用手工采用气割下料，腹杆在天津采用专业相贯线设备数控下料，每根杆件

16、均编号，分类打包后堆放，通过火车运至湘潭，拼装使用。杆件制作的允许偏差见下表：杆件制作允许偏差项目允许偏差（mm）零件长度3.0切割面平整度0.05t，且不应大于2.0割纹深度0.3局部缺口深度1.0注：t为切割面厚度4）钢管柱拼装 钢管柱拼装需设置专门的胎架，可以利用槽钢、方管等材料，胎架高度约500mm高为宜，这样便于工人操作。胎架上端面使用角钢或钢管设置两个限位点，用以先固定钢柱的弦杆，胎架之间设置两道通长的钢管，用以支撑腹杆。拼装胎架如下图所示。胎架限位点放置柱脚板胎架限位点胎架共需设置两个胎架，进行施工流水作业，一个胎架的钢柱拼装好之后，使用吊车调至另一胎架焊接，第一个胎架继续进行拼

17、装。拼装顺序：先将柱脚板固定，再弦杆，再腹杆，最后耳板等其他构件。 部分钢管柱长度较长，且车站现场没有足够大可供拼装的场地，所以拼装场地需要在湘潭市郊寻找场地拼装，然后利用汽车运输至火车站现场，这就要求PB、PC、PD轴的钢柱需要分两段制作，运至现场吊装位置后，再进行总拼，总拼的胎架可以参照钢柱拼装的胎架。为了保证总拼的快捷和质量，设置栓接的临时固定方式，如下图所示。 2、桁架拼装方案1）总述按照设计图纸，本工程24个轴线共有主桁架26榀，根据吊装需要和既有线通车需要，将每轴线3跨桁架按照跨度分成三个单元进行拼装和吊装，分别为46.5米，35.5米，39.9米（39米），所以本工程共有主桁架7

18、8榀。桁架与钢柱之间以相贯线连接，并设置斜拉杆。CD跨桁架共26榀，跨度46.5米，桁架截面高度为2500-3525，宽度为2000和1800，最重17t吨；BC跨桁架共26榀，跨度35.5米，桁架截面高度为2500-3474，宽度为2000和1800，最重12吨；BC跨桁架共26榀，跨度35.5米，桁架截面高度为2573-3525，宽度为2000和1800，最重15吨。次桁架共92榀，跨度为19米和20米，高度约为1500，宽度为2000和2400，最重2.5吨。桁架都是三角形桁架，拼装方案以CD1为例进行阐述，其余桁架可以参照桁架CD1。由于构件过长，为了便于运输，桁架需要分三个单元制作和

19、运输，运至工地总拼后再吊装。桁架分段如下图所示。单元二单元三单元一2）、放样 桁架的放样采用计算机辅助制图软件按照1：1建立空间模型，然后倒入到专业的钢管生产软件中自动生成每个杆件的大样图，包括长度、坡口等参数。3）、下料桁架弦杆采用气割下料，原材料长度为12m，大于12m的弦杆需对接。采用专业相贯线设备数控下料，每根杆件均编号，分类堆放，以备拼装使用。杆件制作的允许偏差见下表：杆件制作允许偏差项目允许偏差（mm）零件长度3.0切割面平整度0.05t，且不应大于2.0割纹深度0.3局部缺口深度1.0注：t为切割面厚度4）、拼装为了保证桁架杆件的拼装精度，需要设置拼装胎架，立杆和牛腿杆由工字钢制

20、作，钢管限位，工字钢利用经纬仪放线确定好位置，底部浇注混凝土固定，保证胎架牛腿杆顶面在同一水平面，两根立杆之间的距离和位置根据放样确定。胎架制作好之后，要按照桁架的实际尺寸严格复核，无误后方可开始拼装，在拼装过程中，限位钢管的位置不能移动，保证每榀桁架的统一。拼装时先利用吊车将连接好的弦杆放置于胎架上，然后在弦杆上标记出腹杆的轴线交汇处，然后以此为依据拼装腹杆。拼装时特别要注意整个桁架的总长度的控制，桁架不同截面高度的控制，以及起拱高度的控制。总拼的胎架及节点可以参照钢柱的总拼。三角形桁架胎架示意图如下图所示。由于弦杆需要对接好再移上拼装胎架，所以要专门制作桁架弦杆对接胎架，对接好之后滚至拼装

21、胎架处。如下图所示。拼装完毕以后，按构件100%检查， 允许偏差如下表所示：桁架拼装允许偏差表项目允许偏差（mm）桁架最外端两支承面距离L24m3.0，-7.0L24m+5.0，-10.0桁架跨中高度10.0桁架跨中拱度设计要求起拱l/1000设计未要求起拱10.0，-5.0相邻节间弦杆弯曲L/1000檩条连接支座间距5.05）、焊接所有拼接的全熔透焊缝、坡口焊缝均按一级焊缝；角焊缝（除注明外）为二级焊缝。(1)、钢管全熔透对接时，必须加衬板或衬管焊接。(2)、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查出原因，订出修补工艺后方可处理。焊缝在同一处返修次数不得超过2次，否则应更换母材。(3)、焊工必

22、须持证上岗，且严格按照焊接工艺规程和图纸的设计要求进行施焊。(4)、本工程的钢桁架弦杆与腹杆焊接采用气体保护焊接。(5)、钢管相贯线焊缝焊接要求： 相贯线焊缝宜采用全焊透坡口对接焊缝，当支管外壁与主管外壁夹角62.5KN=桁架自重。故该支撑在吊装主桁架时为安装状态(h) 次桁架吊装时，为了加快吊装速度，提高吊车的使用率，设置专门的吊具，将次桁架暂时固定，待焊接完成后再将吊具移除。吊具如下图所示。2）设备准备（1）、最重的主桁架为17吨，长度为46.5米，由于构件太长，为了减少构件在起吊过程中的变形，使用两台吊车抬吊，考虑吊具和钢丝绳的重量，整个吊装单元重量取17.4吨，单个吊车的其中荷载按照吊

23、装单元重量的0.7考虑，取12吨。综合考虑现场的实际情况，选择2台30T汽车式起重机，作为钢结构单元安装的主要设备。吊装钢结构单元时起重臂长：L=24米吊装时的起重量为Q=13t根据L=24米20米，操作半径R=6米6米，吊车起吊重量为13t，大于12t，所以选用30吨汽车式起重机合适。同时，使用20t吊车吊装斜拉杆。30吨汽车起重机性能表主要技术参数主臂起重性能工作半径（m） 支腿全伸不用支腿 名称参数10.00m17.00m24.00m31.00m10.00m全车总重32.2t 3.0030.0020.00 8.00最大爬坡能力31%3.3530.0020.007.00最大提升高度34.0

24、0m3.5028.1020.006.40吊臂全伸时长度31.00m4.0024.2020.005.10吊臂全缩时长度10.00m4.5021.4020.0013.004.20最小转弯半径11.50m4.820.0020.0013.003.70最大仰角805.019.2019.2013.003.4030t吊钩重0.35t5.517.5017.5013.002.8012t吊钩重0.20t6.016.0016.0013.002.304t吊钩重0.10t6.514.6014.6013.009.001.9010m吊臂时钢丝绳数8根7.013.5013.5012.009.001.6010-17m时钢丝绳数

25、5根7.512.0012.0011.209.001.3024m时钢丝绳数4根8.010.5010.5010.509.001.0031m时钢丝绳数3根8.59.409.409.009.87.207.207.7010.06.956.957.5011.05.805.806.4012.04.904.905.5514.03.453.454.2016.02.503.2018.01.802.4520.01.301.9022.00.851.5024.01.1026.00.7527.00.65（2）、最重的次桁架为2.4吨，长度为20米，作为吊装演算构件。考虑吊具和钢丝绳的重量，整个吊装单元重量取3吨，综合考虑

26、现场的实际情况，选择1台20T汽车式起重机，作为钢结构单元安装的主要设备。吊装钢结构单元时起重臂长：L=22米吊装时的起重量为Q=6t根据L=22米20米，操作半径R=7米7米，吊车起吊重量为6t，大于2.4t，所以选用20吨汽车式起重机合适。20吨汽车吊机额定性能表 回转半径（m）主臂长度（m）主臂+付臂10.212.5814.9717.3519.7322.1224.524.5+7.53.0203.517.215.94.014.614.612.64.512.7512.711.710.55.011.611.311.39.75.510.4510109.18.16.09.3998.57.66.97.07.247.37.417.26.76.15.58.05.996.16.176.225.95.459.05.135.215.255.