截面形式

管行架單元斷面形式一般采用三角形、矩形、梯形及其組合形式（圖1.4-1）。

圖1.4-1 管行架單元斷面形式

注三角形斷面;矩形斷面;梯形斷面;組合斷面。

1.5  構件類型 

管行架組成構件分類一般有上弦桿、下弦桿、豎腹桿、斜腹干、橫聯桿、斜聯桿, 如圖9.1.5—1所示。

圖1.5-1 管桁行架組成構件分類

1.6  腹桿及聯桿組和類型

管桁架的腹桿和聯桿根據建筑要求、受力大小以及方便相貫節點處理，一般可采用單斜式或雙斜式兩種組合形式，如圖1.6—1和圖1.6—2所示。

      圖1.6-1 單斜式                                     圖1.6-2 雙斜式

1.7  節點及其形式 

管桁架節點分為球節點、板節點、鑄鋼節點、鼓節點、法蘭節點和相貫節點等。其相貫基本節點形式有T、K、Y;復合節點形式有T—Y、T—K、＋、X等。

2     施 工 準 備

2.1  材料準備

1  管桁架制造使用的鋼材、焊接材料、涂裝材料和緊固件等必須符合設計要求和現行標準的規定。

2  材料代用，采用等截面和等強度的原則，任何材料代用均必須經設計單位核算認可，并按有關規定辦理審批手續。

3  進廠的原材料除必須有生產廠的出廠質量證書，還應按合同要求和有關現行標準進行檢驗和驗收，做好檢查記錄。

4  鋼材

當鋼材的平直度不能滿足工藝要求時，應先行矯正。其鋼材矯正后，應符合表9.2—1規定的允許偏差要求。

表2—1                            鋼材經矯正后允許偏差

項目

允許偏差

鋼板，型鋼的局部繞曲矢高f

在1m范圍內

厚度（t）

矢高（f）

≤14mm

≤1.5mm

>14mm

≤1.0mm

角鋼、槽鋼、工字鋼繞曲矢高f

長度的1/1000，但不大于5.mm

管材繞曲矢高f

≤15mm

≤1.5mm

﹥15mm

≤2.0mm

5  焊條  鋼管焊條出廠必須按照標準進行嚴格檢查，各項指標達到標準方能容許出廠。使用單位在焊條入庫前，應按焊條質量保證書檢查焊條質量是否合乎要求，型號、牌號是否符合要求。對于管桁架等重要結構的焊條，應按規定經質量復檢合格后驗收入庫。

2.2  焊接準備

1  管桁架結構焊接全過程，均應在焊接責任工程師的指導下進行。焊接責任工程師必須具備工程師以上技術職稱（或焊接技師），并依據工程的具體要求及設備能力，編制焊接工藝指導書。

2  焊接責任工程師和其它焊接技術人員，應具有承擔焊接工程師的總體規劃、管理和技術指導的能力。

3  焊接責任工程師和其它焊接技術人員應具有鋼結構、焊接冶金、焊接施工等方面的知識和經驗，并具有焊接施工的計劃管理和施工技術指導的能力。

4  無損檢驗員必須經過培訓，其資格應有文件或證書確認。若規定由業主委派人員進行檢驗，應在合同文件中聲明。中級以上無損檢驗員可以在其監督下，讓助理檢驗員完成具體工作，助理檢驗員同樣仍需經過專業培訓、考核和實踐，取得相關資格方能進行相關的檢驗工作。中級以上無損檢驗員應對無損檢測結果進行審查、判定，并應對出具的監測報告簽證、蓋章、存盤、呈報。

2.3  深化設計

1  管桁架結構一般均需鋼結構施工單位進行深化設計，因此要求管桁架結構施工單位應具有相應工程等級的鋼結構專項設計資質。

2  管桁架結構深化設計的要求如下：

1) 應該建立結構整體三維線框模型，對重要部位的復雜節點，還應進行三維實體仿真放樣，條件允許時宜建立整體結構三維實體仿真模型。

2) 合理選用正確的結構節點形式，重要節點部位應該進行復核計算。

3) 根據材料定尺長度，正確確定桁架弦干拼接點位置，同時根據安裝條件，確定桁架節段拼接位置。

4) 多根桿件相貫時，為保證節點施焊方便，同時保證焊縫質量，應該和結構設計師充分討論，確定節點工作點的定位以及允許偏心量。

5) 對三維的曲線桁架，宜將其弦桿進行二維弧形展開，展開放樣時應該充分考慮桁架拼接節點的安裝精度與難度，和結構設計師充分討論，選用合理的拼接節點形式。當二維展開難以滿足設計曲線形狀時，除考慮三維成型的加工設備條件外，宜和結構師進行充分交流，對加工曲線進行調整。

6) 確定全部節點的合理焊縫形式，針對不同焊接部位制定相適宜的焊接工藝。

7) 對于復雜節點，必須明確節點的裝配關系。

8) 確定重要零件、構件的加工工藝。

3  相貫線繪制 

在具有結構三維實體仿真模型和五軸以上數控相貫線切割機條件下，可以不進行專門的相貫線繪制，當不具備數控相貫線切割機條件時，必須進行相貫線繪制。

1)  深化設計常用節點形式：

圖2.3—1 主管支管直接相貫

圖2.3—2  帶加強套管相貫

圖2.3—3  球管相貫

圖2.3—4管鼓相貫

圖2.3—5  管板相貫節點

圖2.3—6  管筒相貫節點

  連接法蘭     

圖2.3—7  法蘭連接節點

說明：

1. 上圖中的節點形式為管桁架深化設計過程中常采用的節點形式，其構造要求以及計算原則按《鋼結構設規范》GB50017-2003和《網架結構設計與施工規程》JGJ7-91以及相關的鋼結構設計構造手冊內容執行。

2. 對于某些重要部位的特殊節點形式，當難以采用手冊簡化計算公式確定其節點強度時，必須采取輔助手段提供其承載能力數據作為安全保障，一般的手段為有限元仿真計算或實驗檢測。

2) 支座節點  管桁架結構采用的支座節點形式較多,對于一些新型的支座形式,如板式橡膠支座、萬向球鉸支座、滾軸支座、鑄鋼支座等應該通過與支座生產專業廠家的溝通,在深化設計階段應該明確其構造要求,裝配關系等，特別是支座安裝后鋼結構二次施工對支座的不利影響因素以及相應采取的工藝措施必須明確。

2.4  制作準備

1  放樣和號料是管桁架結構制作工藝中的第一道也是至關重要的一道工序，從事放樣、號料的技術人員和操作工人要求必須熟悉圖紙，仔細了解技術要求，對圖紙構件的尺寸和定位方向進行仔細核對。

2  對于結構桿件空間關系復雜、連接節點呈空間定位、桿件之間或者桿件與相鄰建筑體干涉較多的管桁架結構，宜采用三維實體放樣，三維實體放樣分為整體實體放樣和節點局部實體放樣，如圖2.4a和圖2.4b所示。

圖2.4a整體實體放樣                                圖2.4b節點實體放樣

3  由放樣圖進行胎架平臺制作時，胎架平臺工藝補償尺度一般不得超過2mm.

4  構件放樣尺寸確定以后，為保證放樣準確，應該進行自檢，檢查樣板是否符合圖紙要求，核對樣板數量，并且報專職檢驗人員檢驗。

5  下料加工之前，宜在計算機上進行電子圖預拼裝，當基于三維仿真實體模型條件下放樣，可以直接進行數控切割。

3   制    作

3.1  工藝流程 

管桁架加工制作，可以根據具體工程情況在工廠或工地現場進行，其工藝流程見圖3.1-1。

3.2  工作細則

1  噴丸（砂）除銹 

管桁架的構件推薦使用噴丸除銹，允許使用其他方法，如噴砂除銹、手工除銹、酸洗除銹等，但必須達到設計要求的除銹等級。其除銹等級必須滿足GB8923標準的規定。

2  接管

1） 管材對接，必須按JGJ81—2002標準規定進行焊接工藝評定,確定焊接材料、焊接方法以及焊接工藝參數，以保證接管的質量。

2） 管材對接焊縫，通常采用加內襯管（板）（見圖3.2-1）和加隔板焊（見圖3.2-2）的等強度全熔透焊接以及加外套筒（見3.2-3）和插入式的等強度角焊縫焊接，焊縫的質量等級必須達到設計圖紙具體要求。

3） 相同管材（同管徑同壁厚）對接形式：見圖3.2-1、圖3.2-2、圖3.2-3所示。

  合格     

圖3.1-1  加工制作工藝流程

圖3.2-1   加內襯管（板）的單面焊示意圖

圖3.2-2  加隔板焊示意圖

圖3.2-3  加外套筒角焊示意圖

4） 不同管材對接形式分為：內徑相同壁厚不同、外經相同壁厚不同和內徑外經均不同三種情況。不同管材對接，分別應采取下述措施達到管材之間的平緩過渡。詳見圖3.2—4、圖3.2—5、圖3.2—6所示。

圖3.2-4內徑相同壁厚不同管材對接示意圖

圖3.2-5  外徑相同壁厚不同管材對接示意圖

圖3.2-6  內徑外經均不同管材對接示意圖

5） 焊縫的坡口形式，在管壁厚度不大于6mm時，可用I形坡口，其坡口寬度b應控制在4mm～8mm，見圖3.2—7。在在管壁厚度大于6mm時，可用V形坡口，間隙應控制在2～5mm內，坡口角度α應根據管壁厚度和使用焊條或焊絲直徑，在55°～80°內選擇，見圖3.2—8。

6） 內襯管一般選用壁厚4～10mm,長度40～60mm為宜。

圖3.2-7　I形坡口管對接圖                        圖3.2—8　V形坡口管對接圖

7） 管材焊接，可以采用二氧化碳氣體焊和手工電弧焊。接管焊縫應冷卻到環境溫度后進行外觀檢查，Q195、Q235、20＃材質的管材應在焊接后焊縫自然冷卻到環境溫度；Q295、 Q345、09MnV、09MnNb、12Mn、12Mn、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb材質的管材應在焊接完成24h后；Q390、Q420、Q460、15MnV、15MnTi、16MnNb、15MnVN、14MnVTiRE材質的管材應在焊接完成48h后，進行超聲波探傷檢查。

8） 管材的最短接長為二倍D（管材外經）且不得小于600mm。管材接管后,每10000mm的對接接頭不得超過3個；每5000mm的對接接頭不得超過2個；每3000mm的對接接頭不得超過1個。且對接接頭處焊縫應與節點焊縫錯開為1D并不得小于200mm的距離,如圖3.2-9所示。

圖3.2-9   對接接頭焊縫與節點焊縫錯開示意圖

9） 相同管材（同管徑同壁厚）對接，接口錯邊小于0.15t(t為壁厚)且小于等于3mm。

3   相貫線切割

1） 相貫線的切割，必須采用專用數控相貫線切割機進行。管件在切割前，必須用墨線彈出基準線，作為相貫線切割的起止和管件拼裝的定位線。并保證相交管件的中心軸線交匯于一點。如果管桁架中，斜腹桿中心線交匯于弦桿中心線的外側（即正偏心）或內側（負偏心），則應使交匯的偏心距最小，且應滿足：-0.55d0≤e≤0.25 d0或-0.55h0≤e≤0.25 h0，如圖3.2-10所示。相貫線的切割，應按照先大管后小管、先主管后支管、先厚壁管后薄壁管的順序進行。

圖3.2-10  斜腹桿、弦桿中心線的偏心示意圖

注：d0為圓管直徑；h0為矩管高度；e為偏心距。

2） 管件壁厚大于6mm,應按圖3.2-27、圖3.2-28、圖3.2-29和表3.2-5的坡口要求，采用定角、定點、固定坡口的方式與相貫線配套切割相貫節點焊接坡口。

3） 相貫線形式主要分為：

（1） 二管相貫線

a  垂直相交相貫線如圖3.2-11 所示。

b  斜交相貫線如圖3.2-12 所示。

c  偏心相交相貫線如圖3.2-13所示。

圖3.2-11 垂直相交相貫線          圖3.2-12 斜交相貫線           圖3.2-13 偏心相交相貫線

(2)  三管相交相貫線和多管交相相貫線如圖3.2-14，圖3.2-15所示。

圖3.2-14  三管相交相貫線                      圖3.2-15  多管相貫線

（3） 與環管或球相貫線

a.  與外環管相貫線如圖3.2-16所示。

b. 與內環管相貫線如圖3.2-17所示。

c.  與球相貫線如圖3.2.17-18所示。

圖3.2-16外環管相貫線          圖3.2-17內環管相貫線           圖3.2.3—18管球相貫線

4） 若采用火焰或等離子數控相貫線切割機進行相貫線切割，切割后必須將相貫線周圍殘留熔渣清除干凈，防止焊接缺陷產生。

5）管件切割時應根據不同的節點形式，參考下述規定預留焊接收縮余量：鋼管球節點加襯管時，每條焊縫收縮余量應留1.5～3.5mm，不加襯管時，每條焊縫收縮余量應留1.0～2.0mm。焊接鋼板節點，每個節點焊縫收縮余量應留2.0～3.0mm。相貫節點，每條焊縫收縮余量應留1.0～2.0mm。

4  彎管

1）彎管可以采用冷彎和熱彎的方法。但對于管徑較大和壁厚較厚彎曲半徑較�。ㄍǔ�R﹤20m）的管件推薦使用較為先進的中頻熱彎工藝。

2）彎管工藝流程：

3）弧形、平面內函數曲線或平面內自由曲線的管件在彎制成形之前必須進行詳細的控制點坐標計算，對單曲率桿件，每根下料桿件的彎曲前控制計算點不得少于5個點，對于曲率較大的桿件或多曲率桿件，其形狀控制點相應增加。同時要求彎管成形后的檢查控制點應不少于桁架上下弦桿節段控制點，檢查時可以采用節點相對坐標進行校核（圖3.2-19）。

4）彎管的質量應滿足表3.2-1規定的加工公差要求。

（）                                      （）

  (c)     

圖3.2-19  曲線桁架成形控制點

表3.2-1                            彎管加工公差要求

項　　目

允　許　偏　差

備　　注

管徑的橢圓率

（Dmax-Dmin）/Dmax

8%

矢（弦）高

0～＋20mm

弧長

L／1500，且≤20mm

壁厚減薄量

13％t,且≤1.5mm

 注： 1、Dmax、Dmin為管測點的最大、最小直徑；  2、t為管壁厚度。

5  節點板或節點球加工

1) 節點板

(1)焊接鋼板節點分為單板和十字節點板，用于連接管桁架桿件(圖3.2-20)。十字節點板宜由二塊帶企口的鋼板對插而成，也可以由三塊鋼板焊接而成。十字節點板 構造如圖3.2-21(a)、(b)所示。

圖3.2-20     單板節點示意圖

()                                           ()

圖3.2-21    十字節點板構造示意圖

(2) 板節點所用的鋼材應同管桁架桿件鋼材一致，板材厚度由設計根據內力計算確定，一般比連接桿件厚度大2mm，但不得小于6mm。節點板大小尺寸由設計確定。十字節點板的豎向焊縫宜采用V形或K形坡口的全熔透對接焊縫。

(3) 鋼板節點的節點板長度尺寸允許偏差為±2mm，角度允許偏差為±20′，可用角尺或樣板檢查，其接觸面應密合。

2) 節點球加工

焊接空心球節點，是目前管桁架中應用較多的一種節點。它構造簡單，受力明確，球體無方向性，可以與任意方向的管件連接。

(1)焊接空心球加工工藝流程：

(2) 焊接空心球構造，由兩個半球焊接而成，可分為不加肋（圖3.2-22）和加肋（圖3.2-23）兩種�？招那蛲鈴脚c壁厚的比值按設計要求一般可選25～45�？招那虮诤衽c連接管件最大壁厚的比值選用1.2～2.0�？招那虮诤褚话悴恍∮�4mm。

(3) 當空心球外徑大于等于300mm,且桿件內力較大需要提高承載力時，可在球內兩半球對焊處增設肋板，使肋板與兩半球三者焊成一體，見圖3.2-23。肋板厚度不小于球體壁厚；肋板本身可挖空以減輕自重，一般可挖去其直徑的1／3～1／2。為了方便兩個半球的拼裝，在肋板上可采用凸臺，其凸臺高度不得大于1mm。內力較大的管件應位于肋板平面內。

圖3.2-22  不加肋空心球                              圖3.2-23  加肋空心球

(4) 焊接空心球裝配焊接前須在半球上鉆一個5mm～10mm的排氣孔，待焊接完成檢驗合格后用塞焊的方式將孔封閉。

(5) 焊接球節點的半球出胎冷卻后，應對半圓球用樣板修正弧度，然后按半徑切割半圓球平面，并留出拼圓余量。半圓球修正、切割以后，宜采用機械或自動、半自動火焰切割方法打坡口。其坡口角度、鈍邊、間隙如圖3.2-22和圖3.2-23所示。

(6) 加肋空心球，按加肋的形式分為加單肋和加垂直雙肋。對于加垂直雙肋的空心球，在圓球拼裝前，應對半球進行加肋、焊接。

(7) 球拼裝應在胎具上進行，拼裝應保持球的直徑尺寸和圓度一致。

(8) 空心球焊接可用手工電弧焊或CO2保護焊的多層焊。壁厚大于16mm的大型空心球焊接時，為了保證質量，宜先采用CO2保護焊或手工電弧焊小直徑焊條打底，再用埋弧焊填充、蓋面。其焊接工藝參數與對應的平板焊接相近。拼裝好的球體，應放在焊接胎架上轉動（手工或機械），采用180°對稱順序焊法，見圖9.3.2-24。

圖3.2-24    球體轉動對稱焊接順序示意圖

 (9) 焊接空心球，焊接后的球表面應光滑平整，不得有局部凸起或折皺，其加工的尺寸公差必須符合表3.2-2規定。

表3.2-2  　                       焊接空心球加工尺寸公差

球直徑

（mm）

直徑公差

（mm）

圓度

（mm）

壁厚減簿量

（mm）

兩半球對口錯邊量（mm）

≤300

±1.5

≤1.5

13%t且≤1.5

≤1.0

﹥300

±2.5

≤2.5

注：t為空心球壁厚。

(9)焊接球焊縫應按JG／T3034.1標準進行超聲波探傷檢查，其質量應符合設計要求，當設計無要求時，應符合GB502005—2001標準規定的二級焊縫標準。

3)  鑄鋼件加工

(1)管桁架鑄鋼節點構件鑄造一般工藝流程：

(2) 管桁架鑄鋼件鑄造模型尺寸應考慮鑄件的收縮量，砂必須采用優質砂。為保證鑄件表面光滑、不粘砂，砂型應用干燥型或自硬型。

(3) 鑄造鋼水應充分精煉純凈，盡量減少非金屬夾雜物，應從爐中取樣進行化學成分分析，保證鋼水質量。

(4) 應采用高強度的耐火釉磚作燒口系統，并保證鋼水能順利凝固和充分的補灌，防止澆鑄系統中的型砂剝落而使鑄件夾砂。

(5) 澆鑄完成的鑄件應逐漸冷卻，避免由于鑄件應力或局部冷卻產生的熱應力使鑄件變形或開裂。拆箱后應全面清砂，去除冒口、飛濺等附屬物。

(6) 管桁架鑄鋼件清砂后，必須經整體退火處理，以消除鑄造應力，整形或缺陷修補后再經正火加回火處理。正火處理過程中，保溫時間不少于4h。

(7) 管桁架鑄鋼件不允許有冷裂、熱裂、白點（發裂）、和熱處理裂紋存在。如有裂縫應鏟除焊補，其鏟削深度和鏟削面大小必須滿足如下要求：在支座、節點主要受力部位及其周圍50mm范圍內，經鏟削后缺陷面積不超過該面積的10%，斷面減弱不超過10%。

(8) 管桁架所使用的鑄鋼件成品的外觀質量和內在質量分別應符合表9.3.2-3、表9.3.2-4的規定。

表3.2-3　                           管桁架鑄件外觀質量要求

序號

項　　　目

要　　　求

備　注

1

形狀尺寸

形狀

鑄鋼件的形狀必須符合設計規定。其基本尺寸公差符合設計要求，或符合GB6414—86GT13級規定（壁厚公差符合GB6414—86GT14級規定）。

基本尺寸公差

符合設計要求，或符合

GB6414—86GT13級規定。

壁厚公差

符合設計要求，或符合

GB6414—86GT14級規定。

錯型值

1.5mm

2

重  量

重量公差符合設計要求，或符合

GB／T11351—89MT13級規定。

3

表面粗糙度Ra

與其它管件連接部位

12.5μm

其它部位

50μm

4

表面缺陷

飛翅、毛刺、抬型、脹砂、沖砂、掉砂、外滲物、冷隔、澆注斷流、表面裂紋、鼠尾、溝槽、夾砂結疤、粘砂、皺皮、縮陷、澆不到、未澆滿、跑火、型漏、變形翹曲、冷豆，以及表面夾雜物、氣孔、縮孔、砂眼等缺陷。

符合設計要求和JB／JQ82001—90合格品的規定。

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