钢结构工程制造工艺
这次，通过十五个章节，系统地介绍了钢结构制造工艺
第 1 章：钢结构制造工艺流程图;第二章 钢结构加工生产准备;第 3 章：放样和喂食;第 4 章：切割和冲裁;第 5 章：边缘处理;第 6 章：成型加工;第 7 章：打孔;第 8 章：组件组装和焊接;第 9 章：组件校正;第 10 章：结束加工;第 11 章：钢结构的预组装;第 12 章：钢结构涂料;第 13 章：钢结构的阻燃涂层;第 14 章：加工、生产、检验和测试;第 15 章：组件识别、包装和运输;
钢结构工程生产工艺 （4）.
第四次介绍：
第 11 章：钢结构的预组装;
11. 钢结构预组装 1、概述
钢结构由许多构件（杆和节点）通过螺栓或焊缝连接，一些大型构件由于运输条件和起重能力的限制而无法整体运输（小构件在工厂加工后可以直接运输到施工现场），必须分成几个部分（或块）进行加工， 然后运到施工现场进行组装。为保证施工现场的顺利拼装，每段（或块）在出厂前都应进行预组装。此外，结构应在工厂全部或部分预组装，具体取决于组件或结构的复杂程度、设计要求或合同协议的规定。
组件或结构在预组装时处于自由状态，不得强行固定。预组装完成后拆卸时，不得损坏部件，并对点焊位置进行抛光，确保每个接口光滑整齐。
2. 预组装方法和要求 （1） 预组装分类和方法 1） 预组装分类
根据构件和结构的类型和要求的不同，预装配可分为：构件预装配、桁架预装配、部分结构预装配和整体预装配。
（1） 组件预组装：由几段（或块）组装成一个整体组件。
（2） 桁架预组装：桁架预组装可分为分段桁架对接预组装和散装预组装。当分段桁架组装起来，能满足运输要求时，分段桁架在工厂焊接成型，对接预组装，称为分段桁架对接预组装;当焊接成型后的分段桁架尺寸超过运输条件时，一般在工厂加工完成后对零件（即杆和节点）进行预组装，然后将零件直接运输到施工现场，称为零件预组装。
（3）部分结构的预装配：当结构非常复杂，体积很大或受预装配场地和条件限制，无法进行整体结构的预装配时，可以采用零件结构的预装配。当结构的一部分预装配时，可以选择标准结构单元或相邻的结构单元进行预装配，当标准结构单元预装配时，只能选择一个或几个单元进行预装配;当相邻的结构单元预组装时，应考虑与上下、左和右、前后单元预组装。
（4）整体结构预组装：整体结构完全在工厂预组装，这种方法只适用于小规模、特别复杂和特别重要的结构，一般很少使用。
2） 预组装法
预装配方法一般分为平面预装配（又称水平装配）和三维预装配（又称垂直装配）。当它是平面结构时，一般是平面预组装，当它是空间结构时，可以通过平面或三维预组装来预组装。
（2）预组装要求： 1）预组装应满足以下要求
（1）所有预组装构件的加工质量应符合设计及相关规范的要求。
（2）预装配现场使用的支撑凳（轮胎架）或平台应进行测量和调平，预装配完成后进行测量时应拆除所有临时固定或张紧装置。
（3）如果是螺栓结构，在预装配时应安装所有节点连接板，除了检查每个尺寸外，还应使用孔试验机检查板叠孔的合格率，并满足以下要求：
一个。当孔测试仪直接比孔的公称孔小 1.0mm 时，每组孔的合格率应不低于 85%;
湾。当孔测试仪直接大于螺栓且大 0.3mm 时，合格率为 100%。
（4）装配前测量时间应在日出前、日落后或阴天进行;用于测量的测量工具应与施工现场统一，并与标准尺进行比较，并根据比较偏差校正长度。
（5）预装配检验合格后，应在构件上标明定位线、中心线、标高基准线等钢结构原材料复检项目，必要时也可在构件上焊接临时定位器，以便根据预装配的定位结果进行安装。对于大型或复杂的部件，还应定位表面重量和重心，以防止在起重和运输过程中发生变形或危险。
（6） 预装配尺寸应考虑焊接收缩等预装配余量。
2） 预组装允许偏差
部件预组装的允许偏差应满足以下表 11.1 的要求。
表 11.1 组件预组装允许偏差表
组件类型
项目
允许的偏差
检查方法
多段列
预组装单元的总长度
±5.0
用钢尺检查
预组装单元在矢量的高度处弯曲
L/1500 且不大于 10.0
用拉线和钢尺检查
界面未对准
2,0
使用焊缝规进行检查
预组装单元的柱体是扭曲的
H/200 且不大于 5.0
用拉线、吊线和钢尺检查
将紧密表面顶到任意牛腿距离
±2.0
用钢尺检查
梁、桁架
跨度两端最外侧的安装孔或两端支承面之间的最外侧距离
L/1500，±5.0
用钢尺检查
界面横截面未对准
2,0
使用焊缝规进行检查
弯度
设计要求拱形
±升/5000
用拉线和钢尺检查
设计不需要拱形
L/2000
杆件轴在节点处未对准
3,0
画线后用钢尺检查
管道构件
预组装单元的总长度
±5.0
用钢尺检查
预组装单元在矢量的高度处弯曲
L/1500 且不大于 10.0
用拉线和钢尺检查
错误的一方
t/10 且不大于 3.0
使用焊缝规进行检查
斜面间隙
+2.0
-1.0
零部件平面的整体预装配
每个楼层的柱间距
±4.0
用钢尺检查
相邻楼板梁和梁之间的距离
±3.0
图层之间框架的两个对角线之间的差异
H/2000 且不大于 5.0
任意两条对角线之间的差异
∑ H/2000 且不大于 8.0
3. 典型的预组装
大跨度钢管桁架结构的预装配：大跨度钢管桁架结构一般是指由钢管构件组成的桁架结构;根据桁架截面形状的不同，可分为平面桁架和三维桁架，三维桁架截面有三角形（正交或倒）、四边形和多边形。钢管桁架的弦杆可以是直杆或弯杆（弧形），也可以穿过钢管中的预应力索，成为预应力三维桁架。桁架的主要施工环节有：深化设计、杆件工厂加工、组装、预组装、现场组装、安装等;其中，工厂预组装方法可分为：分段对接预组装和零件预组装，应采用哪种预组装方法，应根据桁架是否能满足运输条件和组装后施工现场的吊装能力来确定。
近年来，随着经济实力的增强和社会发展的需要，大跨度钢管桁架结构在我国发展迅速，特别是在大跨度公共建筑中，如机场航站楼、会展中心、火车站大楼、体育场馆、大剧院等。
（1） 项目概况
项目实例：某县体育中心体育场馆屋顶钢结构工程总用钢量约18000吨，是可开合屋顶空间的钢管桁架系统。长主桁架沿活动屋面运行轨道方向布置，短主桁架沿垂直于长主桁架的方向布置，从而形成“井”形的双向立体主桁架。在固定屋面周围布置了圆周桁架，以增加屋面结构的整体刚度，在整个屋面结构中布置了次桁架和交叉支撑系统，以增加屋面结构的面内刚度。环形桁架通过圆周锥形金束支柱传递到混凝土看台结构。结构可分为活动屋面和固定屋面两部分。
图 11.1 固定屋顶
图 11.2 活动屋顶
结构
组件类型
节点情况
发货方式
修理屋顶
次桁架
固定屋面结构的次桁架截面为三角形，高 5.2 m，宽 4.8 m，因此不能整体运输，因此在工厂预组装并散装运输。
主桁架交叉和主桁架与环桁架连接部分采用铸钢节点，其他钢管节点为相交节点，相贯杆多达9根，我公司将采用数控圆管相贯线切割机进行下料，提高杆件组装时的精度， 并且主管内部有环肋，从而提高节点的承载能力。
散装运输
主桁架
固定屋面结构中主桁架的截面形式为高约 19 米、端部高度逐渐过渡到 5 m 的鱼腹空间，由上、中、下三层弦层和四层腹杆组成，上弦层宽度约为 12.9 米， 中和弦层的宽度约为 7.6 米，下和弦层的宽度约为 1.7 米。无法整体运输，因此在工厂进行预整合后批量运输。
环形桁架
固定屋面结构中的环桁架截面为梯形，高5m以上，宽5m以上，不能整体运输，故在工厂预组装后进行散装运输。
滑动屋顶
滑动屋面结构中部的桁架截面为平面桁架，最大宽度为 5.4 米，最大为 6.8 米，不能整体运输，因此在工厂预组装后进行散装运输。侧桁架位于滑轨正上方，桁架截面为倒三角形，长约 9 米，宽 2.3 米，高 1.8 米。
这
钢管之间的连接为相贯焊接，杆件采用数控圆管相贯线切割机切割，以保证杆口的准确性。
散装运输
（2） 桁架组装和预组装
根据本项目的特点，在满足现场吊装运输的情况下，应按照“每个装配单元应尽量完成”的原则，尽可能在工厂内对桁架进行焊接。为了保证桁架的组装和现场桁架的安装精度。部件是否满足安装质量要求，以便出厂预组装。
1） 分割原则
加工分割是在充分考虑和结合原材料规格、各种运输限制和最终安装计划的基础上进行的，在分割段时应考虑以下因素：
工厂的升降能力和升降设备
工厂检查设备、检查控制点、隐蔽焊缝检查等。
结合焊接工艺，保证了构件和节点翻转吊装后的垂直焊接、平焊和垂直焊接的位置。
分段界面实践（切口和斜面）。
环桁架和主桁架根据现场吊装段进行工厂分割，桁架零件运输到现场组装，工厂对桁架弦杆进行分段，杆长按吊段分成16m以下的段，腹杆为单根。
部分次桁架分为两段和三段，工厂零件制作并运输到现场。桁架件制作完成后，将其运输到预组装现场进行整个桁架的预组装，并在预组装完成后运输到现场。
活动屋面桁架的两个侧桁架和两个主桁架、直接侧桁架在工厂组装和焊接完成后运至现场进行吊装。
2） 工厂预组装的目的和内容
（1） 预组装目的
a. 检查工厂制作的部件精度是否能保证现场组装和吊装安装的质量要求，并确保下道工序的正常运行和安装质量符合规范和设计要求。
湾。预组装准确后，为每个预组装接头制作组装和安装标记。
（2） 预组装内容物
根据本项目构件的特点和现场安装接头、拼接接头的关键，建议对本项目体育场馆固定屋面的主桁架和次桁架、环形桁架进行分段循环预组装，本项目活动屋面主桁架采用整体预组装， 预组装合格后，运至现场。
3） 工厂预组装过程
4） 预组装现场的准备
工厂预组装现场为长225m、宽40m的露天场地，配备100吨门式起重机，轨距35m，场地两侧设置汽车装卸区，场地紧邻汽车通道，方便卡车和随车起重机行驶。地面为承载能力为12T/m2、长度为195m、宽度为28m的混凝土地面，并埋设按一定间距布置的预埋钢板，用于固定预装轮胎框架。以下是预组装现场的示意图。
工厂预装的轮胎架采用工字钢焊接，因为轮胎架设时可能会产生一定的误差，而轮胎架的重复使用，为此，在轮胎架支架处设置了调节机构，以保证部件在预装中的精度。同时，轮胎车架制成后，将其焊接到混凝土地板上的预埋钢板上，使整个轮胎车架形成一个刚体。
5） 桁架预组装过程
以环形桁架和活动屋顶主桁架为例，说明桁架的预组装过程
（1） 环桁架工厂分段循环预组装流程：
环形桁架工厂的零件制造并运输到现场进行组装，桁架在出厂前以分段循环进行预组装。
预组装过程如下：
数
过程
原理图和描述
绘制地面样线和轮胎框架的位置
在预组装现场，利用全站仪播放格子桁架杆的投影，并据此确定轮胎框架的安装位置。根据地面样线的位置，合理放置轮胎架，并将轮胎架与现场预埋件刚性固定。
和弦
放置
将合格的弦杆分别吊装到预组装的轮胎架上，与地面样品上的定位基准线对齐，并与基准线校正平行度，然后临时固定在轮胎框架上。
卷筒纸是预先组装的
复测桁架弦杆合格后，对腹板构件进行预组装，将符合切割条件的腹板构件吊装在装配轮胎框架平台上进行组装，与定位中心线对齐，然后临时固定在弦杆上。然后预组装下和弦。
其他分段杆件的预装配
和弦是预先组装好的
卷筒纸是预先组装的
环形桁架的第三部分已预先组装
按照上述步骤对桁架的其他部分进行预组装。
杆件位置的校准
循环预组装
重新检查每个杆件的位置并校准每个杆件的位置。校对合格后，对每根杆进行打孔，并标明会员编号。第三节环桁架预组装完成后，对三节环桁架进行整体测量，第一节环桁架合格后运出工厂，将第二、三节环桁架零件留在预组装现场，进行后段轮胎架设， 然后进行下段环桁架的预组装。
（2） 固定屋面主桁架分段预组装
数
过程
原理图和描述
这
放置磨削采样线的划痕轮胎框架
在预组装现场，利用全站仪起到整个桁架的中心投影作用，据此确定轮胎架的安装位置。根据地面样线的位置，合理放置轮胎架，并将轮胎架与现场预埋件刚性固定。
和弦
放置
将合格的弦杆分别吊装到预组装的轮胎架上，与地面样品上的定位基准线对齐，并与基准线校正平行度，然后临时固定在轮胎框架上。
卷筒纸是预先组装的
复测桁架弦杆合格后，对腹板构件进行预组装，将符合切割条件的腹板构件吊装在装配轮胎框架平台上进行组装，与定位中心线对齐，然后临时固定在弦杆上。然后预组装下和弦。
其他分段杆件的预装配
和弦是预先组装好的
卷筒纸是预先组装的
环形桁架的第三部分已预先组装
按照上述步骤对桁架的其他部分进行预组装。
杆件位置的校准
循环预组装
重新检查每个杆件的位置并校准每个杆件的位置。校对合格后，对每根杆进行打孔，并标明会员编号。第三节环桁架预组装完成后，对三节环桁架进行整体测量，第一节环桁架合格后运出工厂，将第二、三节环桁架零件留在预组装现场，进行后段轮胎架设， 然后进行下段环桁架的预组装。
标签
确认预组装组件的位置准确后，应在所有对接位置使用钢针标记对齐，并在分离前对段进行编号。在各钢管段的装配接头处做安装标记：在距接头头中心150mm的两个相邻面上画安装标记线，用外来冲头打孔，然后在钢管的四个侧面焊接安装凸耳。如下：
圆管杆件标签
（3） 活动屋面主桁架整体预组装
数
过程
原理图和描述
这
放置磨削采样线的划痕轮胎框架
在预组装现场，利用全站仪起到整个桁架的中心投影作用，据此确定轮胎架的安装位置。根据地面样线的位置，合理放置轮胎架，并将轮胎架与现场预埋件刚性固定。
和弦
放置
将合格的弦杆分别吊装到预组装的轮胎架上，与地面样品上的定位基准线对齐，并与基准线校正平行度，然后临时固定在轮胎框架上。
卷筒纸是预先组装的
复测桁架弦杆合格后，对腹板构件进行预组装，将符合切割条件的腹板构件吊装在装配轮胎框架平台上进行组装，与定位中心线对齐，然后临时固定在弦杆上。然后预组装下和弦。
在两个主桁架之间预组装连接构件
两副主桁架之间的连杆由相贯线切割机切割下料，然后吊装到预装配现场进行预装配钢结构原材料复检项目，根据构件编号进行预装配，预装配顺序从中间开始到两侧。在预组装过程中，检查部件的加工精度，并测量桁架的整体坐标尺寸。
标签
确认预组装组件的位置准确后，应在所有对接位置使用钢针标记对齐，并在分离前对段进行编号。在各钢管段的装配接头处做安装标记：在距接头头中心150mm的两个相邻面上画安装标记线，用外来冲头打孔，然后在钢管的四个侧面焊接安装凸耳。如下：
圆管杆件标签
6） 组装前的质量控制措施
工厂预组装部件的测量是使用 3D 激光扫描系统进行的。三维激光扫描仪利用空间对应法的测量原理，用激光刀扫描物体表面，通过CCD（光电耦合）采集被测表面的光刀曲线，然后通过计算机进行处理，最终得到表面的三维几何数据。
针对桁架结构形式，桁架预装配的检测需要采用全站仪和水平仪对构件上的控制点进行测量（每2000mm取两端和中间部分的中心点），然后将测量数据与理论数值进行比较，从而得到构件控制点竖直坐标的精度;控制点的水平精度是由控制点上吊锤的位置点与平台上的位置点重合这一事实来控制的。
在制作轮胎框架之前，需要用水平仪全面测量平台基准的水平，并做好记录，根据数据和实际情况，确定测量基准的位置，并做标记。在确定支架点的高度时，会考虑该点的测量值，高程误差≤± 3.0mm。用全站仪测量轮胎架的垂直度，垂直度为≤h/1000，且不超过5mm，主要控制点为定位点的高程。
全站仪用于准确定位桁架每个节点的坐标。将桁架组装到轮胎框架上后，桁架上的所有约束都被释放，桁架处于自由状态，并在此状态下测量桁架的尺寸。
