钢结构制作方案实例
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钢结构制作方案实例
一、梁柱构件的加工流程
因受钢材型号种类、大小的限制，钢结构中存在大量型材、板材等组合焊接而成的箱形、H 形、十字形截面的梁柱组件，其制作流程比较典型。
1.箱形柱的加工流程
箱形柱（图8-29）是由四块钢板组成的承重构件，与梁连接部位还设有加劲隔板，每节柱子顶部要求平整。箱形柱加工流程如图8-29所示。
2.变截面梁的加工流程
钢结构中常遇到一些变截面的梁（图8-30），这些梁的翼、腹板均采用变截面形式，板厚度也不同，其加工流程如图8-31所示。
图8-29 箱形柱加工流程
图8-30 变截面梁示意
图8-31 变截面梁加工流程
二、桁架构件的加工 桁架是常用的焊接钢结构之一，如图8-32所示，多用在桥梁、起重机、输电塔架、房屋建筑等结构中，在建筑房屋中使用尤为广泛。
桁架节点间距d 一般为1.5～3m，桁架高度与跨度之比h/L＝1/10～1/14。其结构特点是：为平面结构或者由几个平面桁架组成空间架构；杆件、焊缝多且短，难以采用自动焊；整体来看对称于长度中心；在受力平面有较大的刚度，在受力平面外刚度小，易变形，特别容易扭曲。桁架生产中的主要工艺问题及流程如下。
图8-32 大跨距桁架示意图
（a），（b）建筑屋架；（c）起重机桁架
1.装配方案的选择
在工厂生产中，桁架的装配工时占全部制造工时的比例很大，采用合适的装配工艺对于提高劳动生产率意义很大。工厂装配方法及适用范围如下：
（1）放样装配法：在平台上画出各杆件的位置线，之后安放弦杆节点板、竖杆及腹杆等，点固并焊接。这种方法一般适用于单件小批量生产，生产效率低。
（2）定位器装配法：在各元件（型钢、节点板等）直角边处设置定位器及压夹器，按定位器安放各元件，点固并焊接。应注意定位器的安置应保证桁架取出方便。这种方法不仅适用于成批生产，且降低了工人技术水平的要求，生产率较高。
（3）模架装配法：首先采用放样装配法制造出一片桁架，将其翻转180°作为模架（相当于胎具），之后将所要装配的各元件按照模架的位置安放并点焊，接着可将点焊好的桁架取出，在另一工作位置进行焊接，而模架工作位置上可继续进行装配。这种方法也称仿形装配法，其精度比定位器装配法差。如将模架装配法和定位器装配器法结合使用，其效果则更好。
（4）按孔定位装配法：该方法适用于装配屋架，因屋架两端及脊部（上弦杆上平面）都安装有连接板，其上有螺钉连接孔，如图8-33所示。装配时先定位各带孔的连接板，也就确定了上下弦杆的位置，且保证了整个桁架的安装连接尺寸（如高度、跨度等）；其他节点处如有孔则按孔定位，无孔则采用垫铁或挡铁定位。
采用以上各种方法装配的桁架，在焊接前必须检查几何尺寸，应保证节点处各元件的中心（或重心）线交汇于一点。
2.桁架的焊接
桁架焊接时的主要问题是挠度和扭曲。由于桁架仅对称于其长度中心线，故焊接后将产生整体挠度；在上、下弦杆节点之间，也可能产生小的局部挠度；由于长度大、焊缝不对称等因素还可能产生扭曲，所有这些变形都将影响其承载力。因此，桁架在装配焊接时，要求支撑基面要平整（平面度＜4mm），且尽量在夹紧状态下焊接。
图8-33 屋架制作示意
为保证焊接质量和减少焊接变形，应遵循以下焊接顺序：
（1）从中部焊起，同时往两端支座处施焊。
（2）上、下弦杆宜同时施焊。 （3）节点处应先焊端缝，再焊侧缝，如图8-34所示，焊接方向应从外向内，即从腹杆引向弦杆处。
（4）焊接节点时，应先竖杆后斜杆（即图8-34中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序），两端侧缝也可按Ⅰ杆形式焊接，但在焊接焊缝1时，焊缝2应先点固，以防止变形。
桁架生产的关键之一是节点的焊接，节点处焊件承受不同性质的力，应力状态复杂，焊缝多且短，位置紧凑不利于施焊，极易造成应力集中。一般要求两焊缝最小间距≥4K（K 为焊脚高度），每条焊缝的最小长度≥30mm。节点板向腹杆或弦杆的过渡应力要求和缓，如图8-35所示。
图8-34 结构节点焊接次序
图8-35 节点板和缓过渡示意
制造大型桁架时，为适应吊装设备能力或便于组织生产，可分段制造，然后连接合拢。注意利用临时撑杆消除连接处的变形，防止合拢困难。屋架分段制造时，中间采用安装螺栓固定，且接头不应在长度中心处，一般错开1/3以上跨距。
