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管桁架结构制作与安装施工工艺标准(送审稿)改


钢管桁架结构制作与安装施工工艺
1 一 般 规 定
1.1 适用范围 本施工工艺规程适用于大型体育场馆、公共建筑和各种用圆管、矩管作为骨架构成各类形状的空间结 构的建筑物以及构筑物。 1.2 编制依据的标准与规范 优质碳素结构钢 GB/T699—1999 普通碳素结构钢 GB/T700—1998 低合金高强度结构钢 GB/T1591—1994 一般工程用铸造碳

素钢 GB 5576—1997 铸件尺寸差 GB 6414—86 结构用冷弯空心型钢 GB/T6728—1986 铸钢件超声探伤方法及质量评级方法 GB 7233—87 焊接结构用碳素钢铸件 GB/T7659—1987 结构用无缝管 GB/T8162—1999 铸件重量公差 GB/T11351—89 直缝焊管 GB/T13793—1992 结构用不锈钢无缝钢管 GB/T14975—1994 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205—2001 建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300—2001 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ 81—2002 合金钢铸件 JB/ZQ4297—1986 铸件质量分等通则 JB/JQ82001—90 1.3 材料要求 管桁架使用的管材、板材、焊材、铸钢,除材料牌号、型号规格和质量等级应符合相应设计文件的 要求,还必须符合下述规定: 1 管材 1) 材质:必须符合《优质碳素结构钢》GB/T699—1999、 《普通碳素结构钢》GB/T700—1998、 《低合 金高强度结构钢》GB/T1591—1994 和《结构用不锈钢无缝钢管》GB/T14975—1994 的规定; 2) 型材规格尺寸及其允许偏差:矩管必须符合《结构用冷弯空心型钢》GB/T6728—1986 标准规定, 无缝钢管必须符合《结构用无缝管》GB/T8162—1999 标准规定,焊管必须符合《直缝焊管》GB/T13793 —1992 标准规定,不锈钢无缝钢管必须符合《结构用不锈钢无缝钢管》GB/T14975—1994 标准规定。 2 板材 1) 材质:必须符合《普通碳素结构钢》GB/T700—1998 和《低合金高强度结构钢》GB/T1591—1994 标准的规定; 2) 规格尺寸和允许偏差: 必须符合 《碳素结构钢和低合金钢热轧厚板和钢带》 GB/T3274—1988 和 《热 轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709—1988 标准规定。 3 焊材 1) 焊条:分别应符合《碳钢焊条》GB/T5117—1995、 《低合金钢焊条》GB/T5118—1995 和《不锈钢 焊条》GB/T983—1995 标准规定; 2) 焊丝 分别应符合《熔化焊用钢丝》GB/T14957、 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/ T8110、 《碳钢药芯焊丝》GB/T10045、 《低合金钢药芯焊丝》GB/T17493 标准规定。 3) 焊剂 分别应符合《碳素结构钢埋弧焊用焊剂》GB5293、 《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T12470 标
1

准规定。 4 铸钢 1) 化学成分、力学性能 管桁架所使用铸钢节点铸件材料采用 ZG25Ⅱ、 35Ⅱ、 22Mn 等, ZG ZG 优先采用 ZG 35Ⅱ、 22Mn ZG 铸钢,其化学成分、力学性能分别应符合《一般工程用铸造碳素钢》GB 5576—1997、 《焊接结构用碳素钢 铸件》GB/T7 659—1987 和《合金钢铸件》JB/ZQ 4297—1986 标准规定。
注:管桁架所使用的钢支座通常也采用 35 号、45 号结构钢锻件,其化学成分、机械性能符合《优质碳素结构钢》GB/T699—1999 的要求。辊轴 锻件用钢锭锻造时,锻造比不少于 2.5,锻造过程中应控制锻造最终温度,锻件应进行正火处理后回火处理。锻件不得有超过其单面机加工的余量的 50%的夹层、折叠、裂纹、结疤、夹渣等缺陷,不得有白点,且不允许焊补。

2)尺寸公差和未注尺寸公差 管桁架所使用的铸钢构件的尺寸公差应满足设计文件的规定。当设计无 规定时,未注尺寸公差按 GB6414—86CT13 级,壁厚公差按 GB6414—86CT14 级,错型值为 1.5mm;未注重量 公差按 GB/T11351—89MT13 级。 1.4 截面形式 管行架单元断面形式一般采用三角形、矩形、梯形及其组合形式(图 1.4-1) 。

(a )

(b )

(c )

(d )

图 1.4-1 管行架单元断面形式
注 (a ) 三角形断面; (b ) 矩形断面; (c ) 梯形断面; (d ) 组合断面。

1.5 构件类型 管行架组成构件分类一般有上弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹干、横联杆、斜联杆, 如图 9.1.5—1 所示。

图 1.5-1 管桁行架组成构件分类

1.6 腹杆及联杆组和类型 管桁架的腹杆和联杆根据建筑要求、受力大小以及方便相贯节点处理,一般可采用单斜式或双斜式两 种组合形式,如图 1.6—1 和图 1.6—2 所示。

2

图 1.6-1 单斜式

图 1.6-2 双斜式

1.7 节点及其形式 管桁架节点分为球节点、板节点、铸钢节点、鼓节点、法兰节点和相贯节点等。其相贯基本节点形式 有 T、K、Y;复合节点形式有 T—Y、T—K、+、X 等。

2

施 工 准 备

2.1 材料准备 1 管桁架制造使用的钢材、焊接材料、涂装材料和紧固件等必须符合设计要求和现行标准的规定。 2 材料代用,采用等截面和等强度的原则,任何材料代用均必须经设计单位核算认可,并按有关规 定办理审批手续。 3 进厂的原材料除必须有生产厂的出厂质量证书,还应按合同要求和有关现行标准进行检验和验收, 做好检查记录。 4 钢材 当钢材的平直度不能满足工艺要求时, 应先行矫正。其钢材矫正后,应符合表 9.2—1 规定的允许偏差 要求。
表 2—1
项目

钢材经矫正后允许偏差
允许偏差 在 1m 范围内 厚度(t) 钢板,型钢的局部绕曲矢高 f ≤14mm >14mm 矢高(f)

≤1.5mm ≤1.0mm
长度的 1/1000,但不大于 5.mm ≤1.5mm ≤2.0mm

角钢、槽钢、工字钢绕曲矢高 f ≤15mm 管材绕曲矢高 f ﹥15mm

5 焊条 钢管焊条出厂必须按照标准进行严格检查,各项指标达到标准方能容许出厂。使用单位在 焊条入库前,应按焊条质量保证书检查焊条质量是否合乎要求,型号、牌号是否符合要求。对于管桁架等 重要结构的焊条,应按规定经质量复检合格后验收入库。 2.2 焊接准备 1 管桁架结构焊接全过程,均应在焊接责任工程师的指导下进行。焊接责任工程师必须具备工程师 以上技术职称(或焊接技师) ,并依据工程的具体要求及设备能力,编制焊接工艺指导书。 2 焊接责任工程师和其它焊接技术人员,应具有承担焊接工程师的总体规划、管理和技术指导的能 力。 3 焊接责任工程师和其它焊接技术人员应具有钢结构、焊接冶金、焊接施工等方面的知识和经验, 并具有焊接施工的计划管理和施工技术指导的能力。 4 无损检验员必须经过培训,其资格应有文件或证书确认。若规定由业主委派人员进行检验,应在 合同文件中声明。中级以上无损检验员可以在其监督下,让助理检验员完成具体工作,助理检验员同样仍 需经过专业培训、考核和实践,取得相关资格方能进行相关的检验工作。中级以上无损检验员应对无损检 测结果进行审查、判定,并应对出具的监测报告签证、盖章、存盘、呈报。
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2.3 深化设计 1 管桁架结构一般均需钢结构施工单位进行深化设计,因此要求管桁架结构施工单位应具有相应工 程等级的钢结构专项设计资质。 2 管桁架结构深化设计的要求如下: 1) 应该建立结构整体三维线框模型,对重要部位的复杂节点,还应进行三维实体仿真放样,条件允许 时宜建立整体结构三维实体仿真模型。 2) 合理选用正确的结构节点形式,重要节点部位应该进行复核计算。 3) 根据材料定尺长度,正确确定桁架弦干拼接点位置,同时根据安装条件,确定桁架节段拼接位置。 4) 多根杆件相贯时,为保证节点施焊方便,同时保证焊缝质量,应该和结构设计师充分讨论,确定节 点工作点的定位以及允许偏心量。 5) 对三维的曲线桁架,宜将其弦杆进行二维弧形展开,展开放样时应该充分考虑桁架拼接节点的安装 精度与难度,和结构设计师充分讨论,选用合理的拼接节点形式。当二维展开难以满足设计曲线形状时, 除考虑三维成型的加工设备条件外,宜和结构师进行充分交流,对加工曲线进行调整。 6) 确定全部节点的合理焊缝形式,针对不同焊接部位制定相适宜的焊接工艺。 7) 对于复杂节点,必须明确节点的装配关系。 8) 确定重要零件、构件的加工工艺。 3 相贯线绘制 在具有结构三维实体仿真模型和五轴以上数控相贯线切割机条件下,可以不进行专门的相贯线绘制, 当不具备数控相贯线切割机条件时,必须进行相贯线绘制。 1) 深化设计常用节点形式:

图 2.3—1 主管支管直接相贯

图 2.3—2 带加强套管相贯

图 2.3—3 球管相贯 4

钢管鼓

图 2.3—4 管鼓相贯

过渡板

加劲板

图 2.3—5 管板相贯节点

连接筒

图 2.3—6 管筒相贯节点

连接法兰

图 2.3—7 法兰连接节点
说明: 1. 上图中的节点形式为管桁架深化设计过程中常采用的节点形式,其构造要求以及计算原则按《钢结构设规范》GB50017-2003 和《网架结构设计 与施工规程》JGJ7-91 以及相关的钢结构设计构造手册内容执行。 2. 对于某些重要部位的特殊节点形式,当难以采用手册简化计算公式确定其节点强度时,必须采取辅助手段提供其承载能力数据作为安全保障, 一般的手段为有限元仿真计算或实验检测。

2) 支座节点 管桁架结构采用的支座节点形式较多,对于一些新型的支座形式,如板式橡胶支座、万 向球铰支座、 滚轴支座、 铸钢支座等应该通过与支座生产专业厂家的沟通,在深化设计阶段应该明确其构造
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要求,装配关系等, 特别是支座安装后钢结构二次施工对支座的不利影响因素以及相应采取的工艺措施必须 明确。 2.4 制作准备 1 放样和号料是管桁架结构制作工艺中的第一道也是至关重要的一道工序,从事放样、号料的技术 人员和操作工人要求必须熟悉图纸,仔细了解技术要求,对图纸构件的尺寸和定位方向进行仔细核对。 2 对于结构杆件空间关系复杂、连接节点呈空间定位、杆件之间或者杆件与相邻建筑体干涉较多的 管桁架结构,宜采用三维实体放样,三维实体放样分为整体实体放样和节点局部实体放样,如图 2.4a 和图 2.4b 所示。

图 2.4a 整体实体放样

图 2.4b 节点实体放样

3 由放样图进行胎架平台制作时,胎架平台工艺补偿尺度一般不得超过 2mm. 4 构件放样尺寸确定以后,为保证放样准确,应该进行自检,检查样板是否符合图纸要求,核对样 板数量,并且报专职检验人员检验。 5 下料加工之前,宜在计算机上进行电子图预拼装,当基于三维仿真实体模型条件下放样,可以直 接进行数控切割。

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3.1 工艺流程 管桁架加工制作,可以根据具体工程情况在工厂或工地现场进行,其工艺流程见图 3.1-1。 3.2 工作细则 1 喷丸(砂)除锈 管桁架的构件推荐使用喷丸除锈,允许使用其他方法,如喷砂除锈、手工除锈、酸洗除锈等,但必须 达到设计要求的除锈等级。其除锈等级必须满足 GB8923 标准的规定。 2 接管 1) 管材对接,必须按 JGJ81—2002 标准规定进行焊接工艺评定,确定焊接材料、焊接方法以及焊接 工艺参数,以保证接管的质量。 2) 管材对接焊缝,通常采用加内衬管(板) (见图 3.2-1)和加隔板焊(见图 3.2-2)的等强度全熔 透焊接以及加外套筒(见 3.2-3)和插入式的等强度角焊缝焊接,焊缝的质量等级必须达到设计图纸具体 要求。 3) 相同管材(同管径同壁厚)对接形式:见图 3.2-1、图 3.2-2、图 3.2-3 所示。

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管材验收
检 验

不合格

退货或换货

合 格 喷丸或喷砂机除锈

喷(刷)工厂底漆 不合格





检 合 格 弯 管 不合格 格



或 相关线切割 货

节点球、板或铸件加工

检 验 合 格
合 格 或

检 验 合 格 管桁架分段单元拼装
合 格 或



或 节点焊接





检 验

不合格 格

油漆、标识

图 3.1-1 加工制作工艺流程

图 3.2-1

加内衬管(板)的单面焊示意图 7

图 3.2-2 加隔板焊示意图

图 3.2-3 加外套筒角焊示意图

4) 不同管材对接形式分为:内径相同壁厚不同、外经相同壁厚不同和内径外经均不同三种情况。不 同管材对接,分别应采取下述措施达到管材之间的平缓过渡。详见图 3.2—4、图 3.2—5、图 3.2—6 所示。

图 3.2-4 内径相同壁厚不同管材对接示意图

图 3.2-5 外径相同壁厚不同管材对接示意图

图 3.2-6 内径外经均不同管材对接示意图

5) 焊缝的坡口形式,在管壁厚度不大于 6mm 时,可用 I 形坡口,其坡口宽度 b 应控制在 4mm~8mm,
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见图 3.2—7。在在管壁厚度大于 6mm 时,可用 V 形坡口,间隙应控制在 2~5mm 内,坡口角度α 应根据管 壁厚度和使用焊条或焊丝直径,在 55°~80°内选择,见图 3.2—8。 6) 内衬管一般选用壁厚 4~10mm,长度 40~60mm 为宜。

图 3.2-7 I 形坡口管对接图

图 3.2—8 V 形坡口管对接图

7) 管材焊接, 可以采用二氧化碳气体焊和手工电弧焊。接管焊缝应冷却到环境温度后进行外观检查, # Q195、Q235、20 材质的管材应在焊接后焊缝自然冷却到环境温度;Q295、 Q345、09MnV、09MnNb、12Mn、 12Mn、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb 材质的管材应在焊接完成 24h 后;Q390、Q420、Q460、15MnV、15MnTi、 16MnNb、15MnVN、14MnVTiRE 材质的管材应在焊接完成 48h 后,进行超声波探伤检查。 8) 管材的最短接长为二倍 D(管材外经)且不得小于 600mm。管材接管后,每 10000mm 的对接接头不 得超过 3 个;每 5000mm 的对接接头不得超过 2 个;每 3000mm 的对接接头不得超过 1 个。且对接接头处焊 缝应与节点焊缝错开为 1D 并不得小于 200mm 的距离,如图 3.2-9 所示。

图 3.2-9

对接接头焊缝与节点焊缝错开示意图

9) 相同管材(同管径同壁厚)对接,接口错边小于 0.15t(t 为壁厚)且小于等于 3mm。 3 相贯线切割 1) 相贯线的切割,必须采用专用数控相贯线切割机进行。管件在切割前,必须用墨线弹出基准线, 作为相贯线切割的起止和管件拼装的定位线。并保证相交管件的中心轴线交汇于一点。如果管桁架中,斜 腹杆中心线交汇于弦杆中心线的外侧 (即正偏心) 或内侧 (负偏心) 则应使交汇的偏心距最小, , 且应满足: -0.55d0≤e≤0.25 d0 或-0.55h0≤e≤0.25 h0,如图 3.2-10 所示。相贯线的切割,应按照先大管后小管、 先主管后支管、先厚壁管后薄壁管的顺序进行。

图 3.2-10 斜腹杆、弦杆中心线的偏心示意图
注:d0 为圆管直径;h0 为矩管高度;e 为偏心距。

2) 管件壁厚大于 6mm,应按图 3.2-27、图 3.2-28、图 3.2-29 和表 3.2-5 的坡口要求,采用定角、定点、 固定坡口的方式与相贯线配套切割相贯节点焊接坡口。
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3) 相贯线形式主要分为: (1) 二管相贯线 a 垂直相交相贯线如图 3.2-11 所示。 b 斜交相贯线如图 3.2-12 所示。 c 偏心相交相贯线如图 3.2-13 所示。

图 3.2-11 垂直相交相贯线

图 3.2-12 斜交相贯线

图 3.2-13 偏心相交相贯线

(2) 三管相交相贯线和多管交相相贯线如图 3.2-14,图 3.2-15 所示。

图 3.2-14 三管相交相贯线

图 3.2-15 多管相贯线

(3) 与环管或球相贯线 a. 与外环管相贯线如图 3.2-16 所示。 b. 与内环管相贯线如图 3.2-17 所示。 c. 与球相贯线如图 3.2.17-18 所示。

图 3.2-16 外环管相贯线

图 3.2-17 内环管相贯线

图 3.2.3—18 管球相贯线

4) 若采用火焰或等离子数控相贯线切割机进行相贯线切割,切割后必须将相贯线周围残留熔渣清除 干净,防止焊接缺陷产生。 5)管件切割时应根据不同的节点形式,参考下述规定预留焊接收缩余量:钢管球节点加衬管时,每 条焊缝收缩余量应留 1.5~3.5mm,不加衬管时,每条焊缝收缩余量应留 1.0~2.0mm。焊接钢板节点,每个 节点焊缝收缩余量应留 2.0~3.0mm。相贯节点,每条焊缝收缩余量应留 1.0~2.0mm。 4 弯管 1)弯管可以采用冷弯和热弯的方法。但对于管径较大和壁厚较厚弯曲半径较小(通常 R﹤20m)的管 件推荐使用较为先进的中频热弯工艺。 2)弯管工艺流程: 3)弧形、平面内函数曲线或平面内自由曲线的管件在弯制成形之前必须进行详细的控制点坐标计算,
10 放 样 设定模形靠板 弯曲(冷弯、热弯)成型

对单曲率杆件,每根下料杆件的弯曲前控制计算点不得少于 5 个点,对于曲率较大的杆件或多曲率杆件, 其形状控制点相应增加。同时要求弯管成形后的检查控制点应不少于桁架上下弦杆节段控制点,检查时可 以采用节点相对坐标进行校核(图 3.2-19) 。 4)弯管的质量应满足表 3.2-1 规定的加工公差要求。

(a)

(b )

(c)

图 3.2-19 曲线桁架成形控制点 表 3.2-1
项 目

弯管加工公差要求
允 许 偏 差 8% (Dmax-Dmin)/Dmax 矢(弦)高 弧长 壁厚减薄量 0~+20mm L/1500,且≤20mm 13%t,且≤1.5mm 备 注

管径的椭圆率

注: 1、Dmax、Dmin 为管测点的最大、最小直径; 2、t 为管壁厚度。

5 节点板或节点球加工 1) 节点板 (1)焊接钢板节点分为单板和十字节点板,用于连接管桁架杆件(图 3.2-20)。十字节点板宜由二块带 企口的钢板对插而成,也可以由三块钢板焊接而成。十字节点板 构造如图 3.2-21(a)、(b)所示。

图 3.2-20

单板节点示意图

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(a)
图 3.2-21 十字节点板构造示意图

(b )

(2) 板节点所用的钢材应同管桁架杆件钢材一致,板材厚度由设计根据内力计算确定,一般比连接杆 件厚度大 2mm,但不得小于 6mm。节点板大小尺寸由设计确定。十字节点板的竖向焊缝宜采用 V 形或 K 形坡 口的全熔透对接焊缝。 (3) 钢板节点的节点板长度尺寸允许偏差为±2mm,角度允许偏差为±20′,可用角尺或样板检查, 其接触面应密合。 2) 节点球加工 焊接空心球节点,是目前管桁架中应用较多的一种节点。它构造简单,受力明确,球体无方向性,可 以与任意方向的管件连接。 (1)焊接空心球加工工艺流程:
圆板下料 冲压成半球(热压、冷压) 机械加工 装配焊接

(2) 焊接空心球构造,由两个半球焊接而成,可分为不加肋(图 3.2-22)和加肋(图 3.2-23)两种。 空心球外径与壁厚的比值按设计要求一般可选 25~45。空心球壁厚与连接管件最大壁厚的比值选用 1.2~ 2.0。空心球壁厚一般不小于 4mm。 (3) 当空心球外径大于等于 300mm,且杆件内力较大需要提高承载力时, 可在球内两半球对焊处增设肋 板, 使肋板与两半球三者焊成一体, 见图 3.2-23。 肋板厚度不小于球体壁厚; 肋板本身可挖空以减轻自重, 一般可挖去其直径的 1/3~1/2。为了方便两个半球的拼装,在肋板上可采用凸台,其凸台高度不得大于 1mm。内力较大的管件应位于肋板平面内。

图 3.2-22 不加肋空心球

图 3.2-23 加肋空心球

(4) 焊接空心球装配焊接前须在半球上钻一个 ? 5mm~ ? 10mm 的排气孔, 待焊接完成检验合格后用 塞焊的方式将孔封闭。 (5) 焊接球节点的半球出胎冷却后,应对半圆球用样板修正弧度,然后按半径切割半圆球平面,并留 出拼圆余量。半圆球修正、切割以后,宜采用机械或自动、半自动火焰切割方法打坡口。其坡口角度、钝 边、间隙如图 3.2-22 和图 3.2-23 所示。
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(6) 加肋空心球,按加肋的形式分为加单肋和加垂直双肋。对于加垂直双肋的空心球,在圆球拼装前, 应对半球进行加肋、焊接。 (7) 球拼装应在胎具上进行,拼装应保持球的直径尺寸和圆度一致。 (8) 空心球焊接可用手工电弧焊或 CO2 保护焊的多层焊。壁厚大于 16mm 的大型空心球焊接时,为了保 证质量,宜先采用 CO2 保护焊或手工电弧焊小直径焊条打底,再用埋弧焊填充、盖面。其焊接工艺参数与 对应的平板焊接相近。拼装好的球体,应放在焊接胎架上转动(手工或机械) ,采用 180°对称顺序焊法, 见图 9.3.2-24。

图 3.2-24

球体转动对称焊接顺序示意图

(9) 焊接空心球,焊接后的球表面应光滑平整,不得有局部凸起或折皱,其加工的尺寸公差必须符合 表 3.2-2 规定。
表 3.2-2
球直径 (mm) ≤300 ﹥300 注:t 为空心球壁厚。 直径公差 (mm) ±1.5 ±2.5

焊接空心球加工尺寸公差
圆度 (mm) ≤1.5 13%t 且≤1.5 ≤2.5 ≤1.0 壁厚减簿量 两半球对口错边量(mm) (mm)

(9)焊接球焊缝应按 JG/T3034.1 标准进行超声波探伤检查,其质量应符合设计要求,当设计无要求 时,应符合 GB502005—2001 标准规定的二级焊缝标准。 3) 铸钢件加工 (1)管桁架铸钢节点构件铸造一般工艺流程:
造 型 浇 铸 落 砂 机 加 热处理

(2) 管桁架铸钢件铸造模型尺寸应考虑铸件的收缩量,砂必须采用优质砂。为保证铸件表面光滑、不 粘砂,砂型应用干燥型或自硬型。 (3) 铸造钢水应充分精炼纯净,尽量减少非金属夹杂物,应从炉中取样进行化学成分分析,保证钢水 质量。 (4) 应采用高强度的耐火釉砖作烧口系统,并保证钢水能顺利凝固和充分的补灌,防止浇铸系统中的 型砂剥落而使铸件夹砂。 (5) 浇铸完成的铸件应逐渐冷却,避免由于铸件应力或局部冷却产生的热应力使铸件变形或开裂。拆 箱后应全面清砂,去除冒口、飞溅等附属物。 (6) 管桁架铸钢件清砂后,必须经整体退火处理,以消除铸造应力,整形或缺陷修补后再经正火加回 火处理。正火处理过程中,保温时间不少于 4h。 (7) 管桁架铸钢件不允许有冷裂、热裂、白点(发裂) 、和热处理裂纹存在。如有裂缝应铲除焊补, 其铲削深度和铲削面大小必须满足如下要求:在支座、 节点主要受力部位及其周围 50mm 范围内,经铲削后 缺陷面积不超过该面积的 10%,断面减弱不超过 10%。 (8) 管桁架所使用的铸钢件成品的外观质量和内在质量分别应符合表 9.3.2-3、表 9.3.2-4 的规定。
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表 3.2-3
序号 项 目

管桁架铸件外观质量要求
要 求 备 注

铸钢件的形状必须符合设计规定。其基 本尺寸公差符合设计要求,或符合 GB6414— 形状 86GT13 级规定(壁厚公差符合 GB6414— 86GT14 级规定) 。 1 形状尺寸 基本尺寸公差 GB6414—86GT13 级规定。 符合设计要求,或符合 壁厚公差 GB6414—86GT14 级规定。 错型值 1.5mm 重量公差符合设计要求,或符合 2 重 量 GB/T11351—89MT13 级规定。 与其它管件连接部位 3 表面粗糙度 Ra 其它部位 飞翅、毛刺、抬型、胀砂、冲砂、掉 砂、外渗物、冷隔、浇注断流、表面 裂纹、鼠尾、沟槽、夹砂结疤、粘砂、 4 表面缺陷 皱皮、缩陷、浇不到、未浇满、跑火、 品的规定。 型漏、变形翘曲、冷豆,以及表面夹 杂物、气孔、缩孔、砂眼等缺陷。 符合设计要求和 JB/JQ82001—90 合格 50μ m 12.5μ m 符合设计要求,或符合

表 3.2-4
序号 项目

管桁架铸件内在质量要求
要求 屈服强度 抗拉强度 符合设计和《一般工程用铸造碳素钢》GB5576— 伸长率 备注

1

力学性能 断面收缩率

1997、焊接结构用碳素钢铸件》 《 GB/T7659—1987 和 《合 金钢铸件》JB/ZQ4297—1986 标准规定。 冲击韧性 硬度

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符合设计和《一般工程用铸造碳素钢》GB5576— 2 化学成分 1997、焊接结构用碳素钢铸件》 《 GB/T7659—1987 和 《合 金钢铸件》JB/ZQ4297—1986 标准规定。 低温性能 3 特殊性能 断裂性能 疲劳性能 缩孔、缩松、疏松、 经超声波无损检查符合设计要求,或符合 GB7233 4 内部缺陷 气孔、 夹杂物、 裂纹 —87 规定的二级质量等级规定。 等 设计要求。

6 拼装和节点焊接 1) 管桁架跨度和自体重量超出吊装机械吊装能力时,在地面按起重量分段进行组焊。各段管件之间 设置固定连接点 (以点焊连接) 分段组焊完成后经焊缝及各部尺寸检验合格, , 再拆开分段处的临时连接点, 逐段吊运至安装位置的台架上,进行合拢焊缝的焊接。 2) 管桁架拼装单元的拼装和焊接应在预先准备好的胎架上进行,以保证结构形状的准确性。单元拼 装的尺寸必须准确,以保证高空安装(总拼)时节点的吻合和减少累积误差。单元体拼装,总体上应按先 平面、后空间,从中间向两边,从下到上的顺序进行;在同一节点上按先大管后小管、先主管后支管顺序 进行。尽量减少焊接变形和焊接应力。单元体拼焊完成后,标上编号、画出安装定位线,等候安装。 3) 管桁架拼装应按表 3.2-9 规定严格控制拼装尺寸偏差。 4) 当管桁架为弧形时, 上下弧形杆的弦高允许偏差小于等于跨度 (弦长) 1/1500, 的 且不超过 40.0mm。 5) 管桁架管球节点,管件应开坡口。管球连接应尽量采用在管件端头加衬管与球焊接,并在管件与 球之间应留有一定的间隙以保证焊透,以实现焊缝与管件等强(图 3.2-25)。在条件不允许的情况下,允许 不加内衬管而采取坡口加角焊缝的措施,保证焊缝强度达到与管件等强(图 3.2-26) 。

图 3.2-25

管件加衬管连接

图 3.2-26 坡口加角焊缝连接

角焊缝的焊脚尺寸 K 应符合以下要求:当管壁厚度 t≤4mm 时,K≤1.5t 且不宜小于 4mm; 当管壁厚度 t﹥4mm 时,K≤1.2t 且不宜小于 6mm。 6) 一般情况下,球面上相邻管件的净间距不宜小于 10mm。当球面上汇交的管件较多时,允许部分管 件相贯,但必须符合下述要求: (1) 汇交管件的轴线必须通过球体中心线; (2) 相贯连接的两管件中,截面积大的主管件必须全截面焊在球上(当两管件截面相等时,取拉杆为
15

主管件) 。另一管件则坡口焊在主管件上,但必须保证有 3/4 截面焊在球上, 并以加肋板补足削弱的面积。 7) 管材相贯接头的拼焊,应符合图 3.2-27、图 3.2-28、图 3.2-29 和表 3.2-5 的要求

?a ?

?b ?

?c ?

?d ?

图 9.3.2-27 圆管、矩形管相贯接头焊缝分区形式示意图 注: ?a ? 圆管及方管的相配连接;

?b ?

圆管及方管的台阶连接; ?c ? 圆管接头分区;

?d ?

台阶状矩形管接头分区; ?e ? 相配的方管接头分区

图 3.2-28

局部两夹角(Ψ )和坡口角(α )示意图

16

图 3.2-29 管材相贯接头全焊透焊缝的各区坡口形状与尺寸示意图 (焊缝为标准平直状剖面形状)
注: 1—尺寸 he、hL、b、b 、Ψ 、ω 、α 、见表 9.3.2-5; 3—可采用虚线所示的下凹状剖面形状;


2—最小标准平直焊缝剖面形状如实线所示;

4—支管厚度 tb﹤16mm;5—hK: 加强焊角尺寸

表 3.2-5
坡口尺寸 最大 坡门角度 α 最小 最大 支管端部 斜削角度 ω 最小 最大

圆管 T、K、Y 形相贯接头全焊透焊缝坡口尺寸及焊缝厚度
趾部 ψ = 180°~135° 90° 45° 侧部 ψ =150°~50° ψ ≤105°时 60° 37.5°; 较小时 1/2 ψ ψ 过渡部分 ψ = 75°~30° 40° ψ 较大时 1/2ψ 跟部 ψ = 40°~15°

根据所需的α 值确定 10°或 ψ >105°时 10° 45° 四种焊接方法均为 5 mm 气保护焊 (短路过 渡)、 药芯焊丝气保 护焊:

根部间隙 b 最小 1.5 mm

α >45°时 6 mm; α ≤45°时 8mm; 手工电弧焊 和药芯焊 丝自 保护焊时 6mm 手工电弧焊和药芯焊丝自保 护焊: α 为 25°~40°时 3 mm; α 为 15°~25°时 5mm。

打底焊后 坡口底部 宽度 b′ 最大 气保护焊(短路过渡)和药 芯焊丝气保护焊: α 为 30°~40°时 3 mm; α 为 25°~30°时 6 mm; α 为 20°~25°时 10 mm α 为 15°~20°时 13 mm

17

ψ ≥90°时, ≥tb;ψ <90°时, 焊缝有效厚度he ≥tb ≥ ≥

tb sin ?

,

≥2tb

tb sin ?

但不超过 1.75tb

hL



tb sin ?

, 但不超过

焊缝可堆焊至满足要 求

1.75 tb 注:坡口角度α <30°时应进行工艺评定;由打底焊道保证坡口底部必要的宽度 b′

8) 由于管件的直径、圆度及坡口制作中都存在着误差,为便于操作,在开坡口时不留钝边。间隙保 持在 0-1.5mm,当间隙大于 1.5mm 时,可按超标间隙值增加焊脚尺寸。当间隙大于 5mm 时,应采用堆焊和 打磨方法,修整支管端头或在接口处主管表面堆焊焊道,以减小焊缝间隙。但要避免过多地堆焊。 9) 焊接方法一般采用低氢型焊条手工电弧焊或二氧化碳气体保护焊, 焊接参数按表 3.2-6、表 3.2-7 和表 3.2-8 所列数值范围选用。
表 3.2-6
焊条直径 (mm) φ 3.2 φ 4.0 φ 5.0 平焊 120~140 160~180 190~240 横焊 100~130 150~170 170~220

T、Y、K 形节点手工电弧焊焊接工艺参数
焊接电流(A) 立焊 85~120 140~170 — 仰焊 90~120 140~170 —

表 3.2-7
焊条直径φ (mm)

CO2 气体保护焊细颗粒过渡焊接工艺参数
焊接参数 焊接姿势 电流(A) 仰焊 200~230 220~260 280~340 230~260 250~300 320~350 电压(V) 24~30 150~200 26~34 30~38 26~34 30~38 34~42 300~400 20~80 速度(mm/min) (L/min) 气体流量

1.2

立焊 俯焊 仰焊

1.6

立焊 俯焊

表 3.2-8
焊丝直径(mm) 0.8 焊接位置

CO2 气体保护焊短路过渡焊接工艺参数
焊接参数 电流(A) 俯焊 俯焊 90~110 160~200 100~130 120~150 260~300 电流(V) 19~21 24~26 22~23 23~24 31~33 250~450 速度(mm/min) 9~12 12~15 12~15 12~15 22~25 气体流量(L/min)

1.2

立焊 仰焊 俯焊

18

1.6

立焊

190~230

28~30

18~22

表 3.2-9
项 目

管桁架拼装尺寸允许偏差
允许偏差(mm) L/500,且不超过 5mm 图例

节点中心位置偏移

相贯节点弯曲偏心 e

-0.55d0(h0)≤e≤0.25 d0(h0)
>0 <0

相贯节点扭转偏心 e1

2%d0(h0),且不超过 5mm

焊接球节点与钢管中心偏移

2%D,且不超过 10mm

管件轴线的弯曲矢高 f

L1/1000,且不大于 5.0

直腹杆垂直度 管材接口错边 平面管桁架 高度 三角形 截面 尺寸 四边形 对角线 管桁架 Δ 设计要求起拱 拱度 设计未要求起拱 分段 单元 长度 ﹥20m ≤20m 管桁架 角度 高度

±L1/1500,且不超过±3.0 t/10,不大于 3.0 ±H/250,且不超过±15.0 ±1° ±H/250,且不超过±15.0 ±1% ? ±L/5000 0~+20 ±20 ±30

注:L1 管件长度;t 为管壁厚度;H 为管桁架截面高度;L 为管桁架长度;d0 为弦管外经;h0 为矩管高度;D 为焊接球外经; ? 为理论对角线长度。

19

4 安



4.1 管桁架安装应由具备相应钢结构工程施工资质的施工单位承担,施工现场应有相应的施工技术标准、 质量管理体系、质量控制及检验制度和经审批的施工组织设计、施工方案(或作业指导书)等技术文件。 4.2 安装前应根据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001 和本标准对管、板、焊接球以及分段 制作单元进行检查验收,不符合要求应先进行处理。 4.3 管桁架工地现场安装常用方法有六种:高空散装法、分条分块安装法、高空滑移法、整体吊装法、 整体提升法和整体顶升法。各种方法均有其各自的特点和适用条件,管桁架安装应根据管桁架受力和构造 特点(如结构形式、刚度,外形特点,支撑形式,支座构造与分布等) ,在满足质量、安全、进度和经济效 益的要求下,结合本地区的施工技术条件和设备资源配备等因数,因地制宜、综合确定合理的安装方法。 4.4 当管桁架安装要在高空搭设拼装支架时,支架上支撑点的位置应设在节点处。支架应验算其承载力 和稳定性,必要时可进行试压,以确保安全可靠;当天安装的管桁架节段应与支架形成整体稳定体系;支 架支座下应采取措施防止支座下沉。在拆除支架过程中应防止个别支撑点集中受力,宜根据各支撑点的结 构自重挠度值,采取分区分阶段按比例下降或用每步不大于 10mm 的等步下降法拆除支撑点。 4.5 将管桁架分成条状或块状单元在高空连成整体时,管桁架单元应具有足够刚度并保证运输和吊装中 自身的几何不变性,否则应采取临时加固措施。拱形管桁架在拼装过程中应随时检查基准轴线位置、标高 及垂直度偏差,并及时纠正。 4.6 为保证管桁架顺利拼装,在分条、块或段合拢处,可采用安装螺栓等措施。合拢时,可用千斤顶将 管桁架单元顶到设计标高,然后连接。 4.7 管桁架无论采用何种吊装方法,吊点(或受力点)应选在管桁架的节点处,并对节点的承载力以及 变形进行验算, 以保证吊装的安全和管桁架单元不至出现塑性变形。 管桁架一般吊装工艺流程如图 9.4.7-1 所示。 4.8 管桁架安装焊缝现场焊接一般工艺流程如图 4.8-1 所示。在焊缝焊好后,应及时用砂轮和钢丝刷打 磨处理焊缝及其热影响区域,补涂防锈底漆,以防止焊缝锈蚀。





吊装系缆全面检查 吊装组织及施工观测组成立 桁架吊装段运输到起吊位置 节段捆绑、扣索前锚连接 正起吊、正落位 桁架检测 20

图 4.7-1

吊装工艺流程

焊接安全设备准备与检查 焊接设备与材料备准 定位焊接衬板和引弧板 坡口检查记录 气象条件检查记录 坡口表面清理 停止焊接作业 21

图 4.8-1

现场焊接工艺流

4.9 管桁架安装应按表 4.9-1 的规定,控制形状和位置尺寸偏差,保证安全和使用功能。
表 4.9-1
项 目

管桁架安装形状和位置允许偏差
允 许 偏 差 H1/250,且不大于 15mm L1/1000,且不大于 50mm 4%D,且不超过 Min(25mm,R-r) 2%,且不超过 10mm (H/2500+10.0) ,且不大于 50mm L/1500,且不大于 50mm L/3000,且不大于 30mm L2/1500,且不大于 10mm H/1000,不大于 30mm 图 例

单榀桁架垂直度 单榀桁架侧向弯曲矢高 不同方向桁架连 接 垂直方向偏差 水平方向偏差 整体垂直度 整体平面弯曲 支点中心偏移 相邻两支点高低差 顶标高偏差

注:H1 为单榀管桁架的截面高度; L1 为单榀管桁架的跨度; H 为管桁架高度; L 为管桁架的纵向、横向长度; L2 为相邻两支座的距离;D 为弦杆 外经;R 为相互连接的管件中大管的外半径;r 为相互连接的管件中小管的外半径。

4.10 管桁架节段在高空安装过程中,腹杆管件两端头,由于节点管件较多空间位置受其他管件的限制, 无法喂入要求的节点位置时,管件可以采取下述措施进行拼接: 1 断管措施:将管件从偏离中间 1/6 以外斜口断开,分别将两端喂入定位焊接后,再采用坡口熔透 焊将斜口对接。斜断口的角度控制在 30°~45°为宜。 如图 9.4.10-1 所示。

22

图 4.10-1 断管连接示意图

2 揭盖措施:将管件端头从管径中间剖开一定距离后向上斜断下,然后将管件两端喂入并焊接后, 再将揭盖扣回采用坡口熔透焊焊接还原。其斜口角度不大于 45°,剖开水平长度为一倍管径且不小于 150mm,揭盖的断面周长应为管件周长的 1/3~1/2。如图 9.4.2—2 所示。

图 4.2—2 管端揭盖示意图

4.11 管桁架采用分段制作空中对接时,弦杆的节点可在一个节间内,其上下弦杆的交错间距应≥500mm, 空中对接的节点可不加内衬管进行焊接,其焊缝应满足设计要求的对接焊缝等级。 4.12 所有钢管的端部均应用钢板封闭并沿周边连续满焊以防空气进入管内造成管内壁生锈,影响工程使 用寿命。当管壁厚度小于 6mm 时,封板厚度与管壁厚度相等;当管壁厚度大于等于 6mm 时,封板厚度应不 小于 6mm。 4.13 在安装过程中有可能积水的管件,应在管件的低端钻一个φ 10mm 的排水孔,以防管内积水;待管桁 架安装完成后,用塞焊的形式将孔封闭。

5

质量控制和检验

5.1 材料 管桁架所使用的钢材、焊材等必须符合设计要求并按 GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》 中第 4 条的规定做相应的检验和试验。 5.2 焊接球加工检验 焊接球的质量按照主控项目和一般项目进行分类控制与检验。 Ⅰ 主控项目 1 焊接球焊缝应进行无损检验,其质量应符合设计要求,当设计无要求时应符合 GB50205—2001 规范中 规定的二级质量标准。 检查数量:每一规格按数量抽查 5%,且不少于 3 个。 检验方法:超声波探伤或检查检验报告。 Ⅱ 一般项目 1 焊接球直径、圆度、壁厚减薄量等尺寸及允许偏差应符合本标准表 9.3.2.5.2—1 规定。 检查数量:每一规格按数量抽查 5%,且不少于 3 个。 检验方法:用卡尺和测厚仪检查。 2 焊接球表面应无明显波纹及局部凹凸不平不大于 1.5mm。 检查数量:每一规格按数量抽查 5%,且不少于 3 个。 检验方法:用弧形套模、卡尺和观察检查。
23

3 焊接球的两半球对口错边应不大于 1.0mm。 检查数量:每一规格按数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用套模和游标卡尺检查。 5.3 弯管检验 弯管质量控制和检验。 Ⅰ 主控项目 冷弯、热弯管件的椭圆率和管壁减薄量应符合本标准表 9.3.2.4—1 规定或设计要求。 检查数量:每一规格按数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用卡钳、尺子和测厚仪检查。 Ⅱ 一般项目 冷弯、热弯管件的弦高和弧长应符合本标准中表 9.3.2.4—1 规定或设计要求。 检查数量:每一规格按数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用拉线和卷尺检查。 5.4 铸钢件检验 管桁架所使用的铸钢节点构件质量按主控项目和一般项目进行质量检验和试验。 Ⅰ 主控项目 1 铸钢的材料的牌号、力学性能、化学成分和特殊性能按 GB50205—2001 标准 4.2.1 和 4.2.2 条规定进 行检查应符合表 9.3.2.5.3—2 规定和设计要求。 2 铸钢件内部缺陷按 GB7233—87 规定方法进行检查评定应符合表 9.3.2.5.3—2 规定要求。 检查数量:按铸件数量全数检查。 检验方法:用超声波探伤检查。 Ⅱ 一般项目 1 铸钢件的形状、尺寸、壁厚、错型值的公差应符合表 9.3.2.5.3—1 规定要求。 检查数量:按铸钢件数量抽查 20%,且不少于 10 个。 检验方法:用划线、钢尺和卡尺检查。 2 铸钢件的重量公差应符合表 9.3.2.5.3—1 规定要求。 检查数量:按铸钢件数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用合格的衡器称量。 3 铸钢件的表面粗糙度应符合表 9.3.2.5.3—1 规定要求。 检查数量:按铸钢件数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用铸造表面粗糙度比较样块对比检查。 4 铸钢件表面缺陷应符合表 9.3.2.5.3—1 规定要求。 检查数量:按铸钢件数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用肉眼和 10 倍放大镜检查。 5.5 拼装 Ⅰ 主控项目 1 管桁架结构的截面尺寸应符合表 9.3.2.6—4 的规定或设计要求。 检查数量:按节点数量抽查 5%,且不少于 5 个。 检验方法:用拉线和钢尺检查。 2 管桁架拼装的相贯节点弯曲偏心、扭转偏心,焊接球节点与钢管中心偏移,管件轴线的弯曲矢高,拱 度,矢(弦)高应符合表 9.3.2.6—4 和本标准 9.3.2.6 条第 4 项的规定或设计要求。 检查数量:按节点数量抽查 5%,且不少于 5 个。
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检验方法:用拉线和钢尺检查。 Ⅱ 一般项目 1 管桁架分段单元长度、直腹杆的垂直度应符合本标准表 9.3.2.6—4 的规定或设计要求。 检查数量:按节点数量抽查 5%,且不少于 5 个。 检验方法:用拉线和钢尺检查。 2 管桁架拼装焊缝坡口尺寸应符合表 9.5.5—1 规定。 检查数量:按节点数量抽查 5%,且不少于 5 个。 检验方法:用焊缝量规检查。
表 5.5—1
项 目 坡口角度 钝 边 无衬管(板) 间 隙 有衬管(板)

管桁架拼装焊缝坡口尺寸允许偏差
允 许 偏 差(mm) ±5° ±1.0 +5.0 0.0 +3.0 -2.0

3 管桁架对接接口错边应符合本标准表 9.3.2.6—4 的规定或设计要求。 检查数量:按接口数量抽查 10%,且不少于 5 个。 检验方法:用焊缝量规检查。 5.6 焊接检验 管桁架的焊接应按 GB50205 中 5.2 条规定进行焊接质量证明文件的检查、焊缝外观检验和焊缝内部缺 陷的超声波检查。 5.7 安装检验 Ⅰ 主控项目 1 管桁架安装完成后,其单榀管桁架垂直度、侧向弯曲矢高和整体垂直度、平面弯曲允许偏差应符合本 标准表 9.4—1 规定。 检查数量:单榀管桁架垂直度、侧向弯曲矢高按同类管桁架榀数抽查 10%,且不少于 3 榀;整体垂直 度、平面弯曲按单体全数检查。 检验方法:用吊线、拉线、钢尺、经纬仪和站仪检查。 2 管桁架安装及屋面工程完成后应分别测量其挠度值,且所测得的挠度值不应超过相应设计值的 1.15 倍。 检查数量:管桁架跨度≤60m,按主桁架数量 10%,抽测各下弦管中央一点,不少于 3 榀;管桁架跨度 ﹥60m,按主桁架数量 5%,抽测各下弦管跨度的四等分点。 检验方法:用钢尺和水平仪测量。 Ⅱ 一般项目 管桁架安装完成后,其支座中心偏移、相邻两支点高低差、顶标高偏差应符合表 17.4—1 规定。 检查数量:全数检查。 检验方法:用钢尺、经纬仪、水平仪检查。

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6

质 量 记 录

6.1 分项工程质量验收记录 1 图纸会审、设计变更、洽商记录; 2 原材料出厂合格证书及进场检(试)验报告; 3 管桁架工程竣工图及相关文件; 4 有关安全功能的检验和见证检测项目检查记录; 5 焊缝质量检验资料; 6 隐蔽验收记录; 7 钢网架结构安装分项工程检验批质量验收记录; 8 重大质量、技术问题实施方案及验收记录; 9 其他有关文件和记录; 10 总拼就位后检验记录和质量平定资料; 11 管桁架安装后涂装检测记录和质量平定资料。 6.2 质量验收记录 管桁架安装和安装施工质量检验批质量验收记录应按《四川省工程建设统一用表》的规定记录: 1 工程质量事故报告 JS—001; 2 技术核定单 SG—004; 3 技术交底 SG—006; 4 图纸会审记录 SG—007; 5 单位工程竣工资料 SG—009; 6 管桁架结构安装检验批质量验收记录 SG—T040。

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