摘要：随着我国国民经济以及建筑工业水平的高速发展，钢结构管桁架在各类公共建筑中应用非常广泛。这种结构制作的主要特点是钢管相贯线切割下料、拼装胎架的制作以及焊接技术的应用。为了确保管桁架的制作质量，通过本文的阐述为完善管桁架制作技术体系，有效提升工程质量提供理论参考。
关键词：钢结构；管桁架；相贯线；胎架；制作技术；
1 引言
在建筑钢结构管桁架施工过程中，节点相贯线焊接坡口是在数控切割软件中设定的角度值，其坡口是随着管与管相交的相贯线角度逐渐渐变的，相贯线切割坡口角度将直接关系到管桁架现场拼装难易程度、焊接质量以及外观质量，是制作过程中质量控制的关键技术。为满足相贯线节点处的不同焊接要求，有效的控制管桁架制作过程中的难点，对管桁架制作过程中的关键技术进行分析有着重要的实际意义。
2 施工概况
广州中山博览体育中心工程中屋盖为管桁架结构，主要由主桁架和次桁架组成，桁架管管相贯焊接，主桁架结构采用倒三角形结构形式，主桁架和次桁架以中心对称分布形成一个稳定的结构体系。
3 施工方案
3.1 施工准备
在施工之前，原寸担当拿到图纸、模型等资料，仔细阅读图纸，将图纸疑问进行梳理汇总，为图纸会审做好准备。只有读懂施工图并及时解决图纸中遇到疑问，才能保证后续工作的正常进行。其次，理解工艺资料，了解桁架在工厂拼装顺序、现场吊装要求、拼装胎架的制作及运输要求。掌握桁架在工厂整体发货顺序，配合材料的进厂情况，适时调整原寸的制作顺序，满足工程的顺利开展。
3.2切割工序
管桁架工程中所有钢构件均在工厂加工完成后运往现场，工厂对所有构件切割下料后散件发运现场拼装焊接。首先拿到Tekla模型后，以管桁架的中心线导出Tekla模型，转化为AutoCAD模型，在根据钢结构详图、工艺方案、材料拼接位置、以及现场安装顺序等，建立好最终的AutoCAD模型。为了控制在焊接过程中出现变形，下料时要考虑焊接收缩余量来确保安装精度。在对钢管相贯线进行切割过程中，通常使用五维数控相贯线切割机进行切割，在切割程序编制之前一定要检查模型的正确性，对相贯钢管通过AutoCAD、WIN3D、PIPE-COAST、林克曼等软件进行结合完成，切割程序制作好后一定要安排专人进行审核，确保切割程序的准确性。在程序切割完成后，切割机操作人员根据加工资料对每根杆件长度及相贯线的准确性进行核对，并标明零件号、安装标记S端和E端。
3.3弦杆加工
管桁架结构中主桁架弯管主要是以拱形和弧形分布在桁架中，弯管主要由上弦杆、下弦杆组成，其中弦杆主要由直管和弯管组成，直管平头可以采用半制动切割机直接切割或者上带锯切割，也可以使用相贯线切割机直接编程下料。直管相贯接头需要用相贯线切割机下料开坡口。弯管施工工艺有冷弯和热弯两种，对于弯管半径较大的管子，根据工艺制作方案采用火煨制弯管即可，弯管时必须控制好温度，不得多次加热。对于弯管半径小的管子，火煨无法完成弯制的，一般采用冷弯方法进行高频弯管或中频弯管。在弯管端切割相贯线时，要标明支管在主管相对坐标系中的0度、90度、180度、270度处的标线，是为了钢管弯曲加工时划出的弯曲平面线标记，即确定钢管弯曲平面的基准线。同时为了便于现场安装，需要考虑管桁架在现场的安装定位，我们通常使用洋冲划出在整个模型中弦杆的世界坐标系中天、地芯线标记。还要在弯管上划出杆件长度的基准线，因为相贯线切割好后长度测量非常困难，弯曲后测量更困难，并且弯曲加工前需要加放一定的弯曲余量，以利于弯管长度的修正。
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3.4腹杆相贯线加工
管桁架腹杆相贯线制作要根据设计好的工艺拼装方案，确定腹杆的安装顺序，用已经审核好的AutoCAD模型和北京林克曼公司开发的五维数控切割软件在电脑模型上操作。由于腹杆规格的不同，在腹杆相贯线切割程序制作时，要按照管径小的管子贯在管径大管子上，管壁薄的管子贯在管壁厚的管子上的设计原理，有序进行杆件相贯线切割。在切割过程中，为了避免现场安装人员在高空作业左右掉头影响安装进度，在杆件两端注明S端和E端，以及杆件的天、地、左、右线。其中杆件四分点的天芯，也就是腹杆相贯线切割时的最高点，要与弦杆建立在同一平面内，这是一个相对坐标系，对腹杆两端相贯线且有扭曲角的安装，用洋冲划出天芯线标记对现场安装定位尤为重要。
3.5 拼装方案的确定
在钢结构管桁架工程中，拼装方案对桁架制作质量控制非常关键。考虑到现场拼装起吊的方便，各主、次桁架按照现场吊装先后顺序在工厂内进行散件加工运输至工地现场，结合施工进度分榀拼装焊接。在拼装前要根据桁架的结构类型确定有利于施工的拼装方案。通常使用“卧式拼装”的方法进行拼装，建立参考基准点，对桁架各节点用三维坐标点进行整榀胎架的搭设。并且拼装胎架不需要做多大的改变就可以重复利用，有效的提高施工效率。
3.6拼装胎架制作
胎架要选择平整坚实的场地作为基准面，为了方便管桁架拼装焊接、减小胎架的安装高度，我们选择离下弦杆高度600mm作为胎架制作基准线，采用数控切割定位板保证弦杆底部坐标值，进行胎架设计。把整榀管桁架三维空间模型视图旋转到合适的角度，生成新的三维空间视图坐标点，按照坐标点利用全站仪和经纬仪、等测量工具进行胎架制作和桁架拼装验收。为防止桁架在拼装过程中胎架产生变形，胎架材料选择要满足强度稳定性的要求。在胎架的组装制造过程中，支撑和横杆的间距都不要大于3m，确保胎架的整体稳定性。另外，胎架制作过程中各弦杆分段间、腹杆与弦杆间都要加放2~3mm焊接收缩余量，来控制桁架制作过程中的收缩变形。在胎架制作完成后必须按新的坐标值对胎架进行整体验收。
3.7管桁架拼装焊接
在管桁架工程中弦杆较长，拼装时要按照管桁架制作方案进行拼装，为防止焊接过程中的应力集中，钢管拼接应避开节点外还要错开上下弦杆2倍的管径且不小于500mm的位置进行拼接。在进行钢管对接过程中，SCK通常采用坡口衬垫焊的方式进行全熔透焊接。为了方便钢衬垫对接，主桁架弦杆对接前，通常在端部开设对称的椭圆孔，以利于上下弦杆对接时钢管内部的钢衬垫滑移安装。在安装过程中如果次要构件阻碍了主构件的焊缝，应先焊接主构件的焊缝，再对次要构件进行二次装配焊接。主管接焊接过程中，需要先用小直径焊条进行打底焊，再通过气体保护焊施焊，并且在焊接时支管的角度位置安置在主管外壁上。
4工序质量控制
在构件生产过程中，产品质量是最需要关注的因素，在日常生产中需要对每个零件工序进行质量控制，从而确保构件的合格率。首先，在钢管切割过程中，要定期对相贯线切割机切割数据进行检查，当设备使用时间过长会出现切割误差等情况，对设备切割的准确度有严重影响，我们由专业设备维护人员对设备进行维修保养和调试。在实际切割过程中要对切割杆件进行抽检，确保切割数据的准确性。其次，桁架拼装的各项尺寸要满足规范要求，对进场的构件要按图纸设计要求仔细核对尺寸再进行拼装。管桁架焊接顺序应考虑焊接变形等因素，尽可能采用两端对称焊接，对焊接变形量大的构件应优先焊接。在焊接过程中需要对钢管均衡加热，使焊接部件受热均匀，减少焊接变形和焊接应力的影响。为确保焊接质量，在焊接过程中不允许有出现咬边、弧坑、烧穿、焊瘤、根部收缩、表面气孔、未焊透、表面裂纹等缺陷。外观检查合格后，根据设计要求对焊缝的质量等级进行相应超声波探伤检测。
5结语
综上所述，为了确保钢结构管桁架总体施工质量，我司对该结构类型的施工技术有很大的提升，同时也有较多的工程实践经验和成果，作为钢结构施工技术人员，应在日后的工作当中以理论与实际相结合，掌握钢结构管桁架工程中的关键施工技术，并对施工中遇到的薄弱环节进行重点控制，从而达到提高整个公司的制作质量。
参考文献：
[1]张建明.浅谈大型管桁架相贯线制作技术[J]江西建材 2016年第17期
[2]徐在元.浅议钢结构管桁架现场拼装与质量控制[J]建筑发展导向 2015年5月
论文作者:章征炜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/28
标签：桁架论文; 过程中论文; 钢结构论文; 构件论文; 弯管论文; 钢管论文; 现场论文; 《基层建设》2019年第3期论文;