钢结构桁架专项施工方案

城市春天工程8栋钢结构工程

桁架专项施工方案

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批准：

四川宇翼汇鑫建筑劳务有限公司

2010年8月

第一章工程概况

一、工程概况

1、工程简介

2、工程概况

城市春天在标高17.950、38.950、59.950、83.950层有桁架共20榀，桁架位于G、H、K、L、M轴线。其中构件全部采用H型钢截面，H1000×250×16×36、H1250×250×16×36、H450×250×10×20、H250×250×16×22等截面焊接成的组合桁架。材料均采用Q345B钢材焊接制作。

桁架立面示意如下图所示：

3、钢结构用材情况

本工程H型钢桁架主要采用Q345B钢材制作，钢材采用平炉或顶吹氧气转炉钢材，碳、硫、磷的极限含量合理，具有抗拉强度大、伸长率、屈服强度

强、冷弯、冲击韧性符合设计要求等机械性能。H型钢桁架板厚12~36mm。

工程用焊接材料符合国际《碳钢焊条》(GB5117)或《低合金钢焊条》(GB5I18)的规定要求，并与主体金属材料相匹配。

第二章钢结构安装

一、吊装方案部署

根据该工程桁架施工及受力的特殊性，公司组织了总工程师、设计分公司、优秀的项目经理、类似工程吊装作业经验丰富的施工队伍等进行了全方位的反复讨论。

桁架的施工：将在设计图中桁架的下方设置承重托架（可拆刚性H型钢托架见如下示意图），经过托架形式的建模、精确数据计算受力和传力、验算，托架在施工中将要承受约550吨的上部荷载，并将分散到水平和竖向杆件上。整个施工托架的安装、拆除将非常的耗费资源和施工时间，特别是拆除托架将会非常的困难，同时也存在很多、很大的不确定的安全隐患。计划安装时间为6~8天，拆除时间为10~15天。

该托架为每榀约28吨重，每同一标高层设置5榀托架（每榀桁架对应的位置均设置），在托架之间全部设置水平次托架，保证楼层受力及砼楼板、架管、模板等的施工。在同一标高层施工完成后，将拆除托架转向上一桁架层安装，同时将有大量钢牛腿支座永久埋入型钢砼柱或梁内（该部份材料约每一施工层2~3吨，共4层）。在托架间水平方向设置刚性水平支撑和次托架（拟采用焊接H型钢、22#槽钢、L125 角钢等），合计约140吨。托架的刚性支撑、次托架、水平撑等见下平面示意图）。托架与钢柱、次托架之间的大部份连接均采用10.9S级大六角头高强螺栓铰接连接，部份方便拆装的杆件用焊接连接。所有节点螺栓全部进行终拧，施工完成后具备可受力状态。焊接节点均按二级焊缝进行施工。再开始进行桁架的吊装施工，桁架和上面的几层结构也陆续施工完。这样保证桁架层在未达到砼养期前不投入工作，其活载通过托架、劲型柱分散到托架本身和十字柱上。

托架与桁架之间、托架与次托架之间均采用螺栓连接，即保证设计受力要求同时也便于托架等杆件的施工，并让杆件的重复使用最大化。在托架与桁架、托架与型钢柱连接时，设置支座牛腿（支座如下示意图），水平间距按平面位置上对应的钢柱处设置，（约1900~2000mm）同时在支座牛腿处放样确定钢筋的穿孔位置，保证全部钢筋与钢构件形成很好的配合。在相应的架管位置预留套筒支座，便于支模架管的搭设（套筒支座采用φ18*150mm螺纹钢筋焊于托架次梁，间距同架管）。

二、吊装前准备工作

1、现场准备

①、根据土建施工进度，做好相应楼层顶板结构的施工及相应桁架的设计与施工，确保桁架能安全稳固。

②、安装作业面提供足够的电源及电量，确保满足多焊机同时焊接需要。

③、塔吊为保证整过桁架的顺利施工，必须将原有塔吊更换为C7030型在塔吊。协调好现场塔吊的使用，确保优先保证型钢柱和桁架吊装的需要。

④、土建施工进度在该层适当放缓，做好现场劳动力调配，全力配合型钢部份的整体施工。

⑤、做好吊装前的安全防护措施。

2、人员准备

1、施工前对深化设计图纸进行认真审核，制定出严密的、切实可行的施工方案，对钢结构相关规范深入学习，了解相关要求，并对作业人员进行安全、技术交底。

2、凡从事钢结构工程的施工人员必须由经统一培训考核并取得颁发的钢结构施工上岗证书。

3、在施工中，统一协调钢结构与土建工程的施工，合理穿插，精心部署。各施工班组紧密配合，并根据进度计划、现场施工工作面条件组织好材料、劳动力安排，充分利用平面、空间和时间组织交叉作业。

3 、主要机具准备

4、构件进场验收检查

钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，发现问题及时在回单上说明，反馈物加工厂以便更换、补齐构件。

按设计图纸、规范对构件的质量进行验收检查，做好检查记录。为使不合格构件能在厂内及时修改，确保施工进度，需要严格控制加工质量。现场主要检查构件外形尺寸，螺孔大小和间距等。

运输中变形的构件必需在安装前在地面修复完毕，检查合格后方可安装。

三、桁架和托架的施工方案

l、施工顺序：托架主体-——托架支撑（次托架）——桁架主梁——桁架钢柱——桁架楼层梁——桁架支撑

2、托架安装

安装前将安全网、维护架等安全设施先搭设好，考虑到托架拆除后要吊到上层安装点，外架在靠H2及K2轴线侧外移1.5米左右，在托架下弦下方2米左右横向搭设一平台，便于托架构件的水平转运。当安全设施搭设完毕后，进行托架的安装，利用塔吊将托架的上、下弦吊装就位，校正固定完毕后再装托架腹杆，随后进行次托架和刚性水平支撑的安装。考虑到塔吊的利用时间有限，次托架及水平支撑等小构件可用塔吊吊到托架下方的托架上，安装时用人力转运到安装点，在用滑轮等人力提升到安装位置。所有托架与钢柱连接处均采用牛腿夹板的连接形式，将其构件、板件尽可能的二次利用（但是构件及配件在多次使用后会变形和尺寸偏差，将会有很大部份杆件和托架部份全数高强

螺栓约2万套报废）。

托架的施工将采取在十字柱上设置牛腿，牛腿与托架上、下弦用夹板高强螺栓连接（见下图一）。托架腹杆与上、下弦之间也采用螺栓连接。在托架的上弦杆与桁架之间设置支座，支座连接托架与桁架后传力（见下图二）。

托架上、下弦与十字柱连接示意（图一）

托架上弦与桁架支座连接示意（图二）

3、托架校正、焊接

托架（托架上、下弦杆、次托架、支撑等）在安装校正后进行焊接，其焊接顺序从中间向两端对称施焊，以减少焊接内力。并在施焊时预留后焊接头，在其它节点全部完成后再施焊。

4、桁架的施工

托架完成后方可进行桁架的施工，其施工过程同样遵循以上原则。施工前做好临边维护设施。在桁架及桁架上部几层施工完后，进行砼的施工及养护。

5、托架拆除施工

托架的拆除工程量是非常大的，构架重，施工场地狭小，在已形成的楼面

下施工，托架距下层楼面有20米左右高度，拆除施工前需搭设脚手架做操作平台，安全隐患多，功效低，砼达到养护期后进行托架拆卸工作，拆除时尽可能保证各杆件的完好性以便下层使用。为了拆除方便，预先需在桁架主梁的部分位置设置吊环，用来拆除托架上下弦等重量大的构件，拆除完后再切除。楼面部分位置预留孔洞，用来拆除次托架等构件时便于绳索的捆绑，待托架拆除后再恢复孔洞。拆除顺序：次托架——水平支撑——托架腹杆——托架上、下弦杆。所有构件拆除时用葫芦、滑车等垂直放下到托架下方的平台上，再通过人力水平运输到H2及K2轴线侧外移1.5米左右的平台上，再用塔吊提升到上层安装位置，进行上层托架、桁架的施工。循环往上直至工程结束。

其支座、牛腿等局部位置将从楼板面和柱面直接切断。下一层桁架施工按同样的施工顺序进行。

焊接施工方案

一、工程焊接概况

钢柱对接焊缝

钢柱上栓钉焊接。

钢材可焊性分析：Q345B为高强度低合金优质结构钢，焊接性较好，主要须重视厚板在冬天焊接时预热及后热保温工作，防止出现裂纹。

钢结构焊接严格按照JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》并参照其他有关技术规程执行。

二、焊接准备

1、焊接材料的保管与烘干

焊条、焊剂用前应在专用设备烘干并设专人负责。烘干温度及时间按

使用说明书的规定。焊条烘干后应放在100-120℃的高温箱内保存以备领用。

焊条发放、回收均需有记录，当班使用的焊条领取应立即置于保温筒中随用随取，尽量当班用完。

低氢型焊条暴露于空气中允许时间为4h，对当班用剩和置于空气中的焊条及焊剂，回收后需重新烘干方可使用。焊条重复烘干次数不得超过2次，已经受潮或生锈的焊条不得再使用。

2、焊接部署及工艺准备

1、根据工程焊接的母材材质，接头形式，焊接方法及采用焊材、母材板厚、焊接位置等，在工程焊接开工前，在工厂进行焊接工艺测评，其项目主要有：

2、根据现场施焊的实际条件进行：

①定位点焊

②焊缝焊接（焊条直径、焊接电流、顺序、焊前予热、焊后保温）

③允许停焊的部位

④层间温度的控制

3、焊工在开工前均应按规范要求进行培训考核,持证上岗.按照《建筑钢结构焊接规程》和有关规定进行理论及实际操作训练，要得中厚钢板9毫米，厚钢板25毫米的平焊、立焊、横焊的合格证，在焊接工作开始前，还要在现

场进行柱接头1：1实样焊接练习。合格后进入焊接岗位。根据焊接工程量和进度计划要求，初步安排6名焊工分为二个班组按两班倒轮流焊接施工，所有焊接设备工具均放置在专用工具房随楼层施工同步上移。

3、焊接设备与机具

焊接设备及各种附件、仪表性能应达到产品合格证各项参数指标，并且调节灵活，绝缘可靠。焊接电缆截面积应足够，接地线应用卡具牢固夹紧。二次电缆的截面积应根据长度的增大而适当增加，以保证不致因线路损耗过大而使焊接电压太低。

三、焊接要求

1、对接头区钢材的要求

a、待焊处表面处理要求

应用钢丝刷、砂轮等工具彻底清除待焊表面的氧化皮、锈、油污。

b、母材坡口边缘夹层处理

（1）焊接坡口边缘上钢材的夹层缺陷长度超过25㎜时，应探查其深度，如深度不大于6㎜，应铲或刨除缺陷；如深度大于6㎜，应刨除后焊接填满；缺陷深度大于25㎜时，应用超声测定其尺寸，当其面积（a×b）或聚集缺陷的总面积不超过被切割钢村总面积（B×L）的4%时为合格，否则该板不宜使用。

（2）如板材内部的夹层缺陷尺寸不超过上述之规定，位置离母材坡口表面距离（b）不小于25㎜时不需要修理；如该距离小于25㎜时，则应进行修补。

2、焊接坡口的加工要求

焊接坡口用火焰切割或机械加工。火焰切割时，切面上不得有裂纹，并不

宜有大于1.0㎜的缺棱.当缺棱为1—3㎜时,应修磨平整;当缺棱超过3㎜时则应用直径不超过3.2㎜的低氢型焊条补焊,并修磨平整.

3、焊接接头组装精度要求

施焊前，焊工应检查焊接部位的组装质量，如不符合要求，应割磨补焊修整合格后方能施焊。

坡口间隙超过公差规定时，可在坡口单侧或两侧堆焊、修磨后使其符合要求，但如坡口间隙超过较薄板厚度2倍，或大于20㎜时，不应用堆焊方法增加构件长度和减小间隙。

4、定位焊

定位焊必须由持焊工合格证的工人施焊。使用焊材应与正式施焊用的材料相当。定位焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，定位焊缝长度适宜大于40㎜，间距宜为500—600㎜，并应填满弧坑。定位焊预热温度应高于正式施焊温度。如发现定位焊缝上有气孔或裂纹，必须清除干净后重焊。

5、引弧板和引出板的规定

T型、十字形接头、角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板和引出板，而不应在焊缝以外的母材上打火、引弧。引弧、引出板材质和坡口形式应与被焊工件相同，禁止随意用其他铁块充当引弧、引出板。

药皮焊条手工电弧焊和半自动气体保护焊焊缝引出长度应大于25㎜。其引弧弧和引出板厚度应不小于6㎜，宽度应大于50㎜，长度应大于30㎜，宜为构件板厚的1.5倍.

自动焊焊缝引出长度应大于80㎜.其引弧板和引出板厚度应不小于10㎜,宽度应大于80㎜,长度应大于100㎜,宜为构件板厚的2倍.

焊接完成后,应用气割切除引弧和引出板并修磨平整,不得用锤击落.

6、全焊透时清根要求

要求全熔透的焊缝不加垫板时，不论单面坡口还是双面坡口，均应在第一道焊缝的反面靖根。用碳弧气刨方法清根后，刨槽表面不应残留夹碳或夹渣，必要时，宜用角向砂轮打磨干净，方可继续施焊。

四、焊接工艺

1、钢柱对接采用单V型坡口，坡口由加工厂制作完成，坡口形式及尺寸按设计要求，由两名焊工在钢柱二侧对称焊接，焊接完成腹板后切去吊装耳板。然后在切去耳板后的对称连接焊接翼缘板。焊接工艺参数：手工电弧焊，焊条直径￠4㎜，电流170—180A，焊速150㎜/min，CO2气保焊，焊丝直径￠1.2㎜,电流220—300A,电压29—36V,焊速150--500㎜/min,焊丝伸出长度约为20㎜,气体流量20—25L/min.

焊接工艺参数见下表：

手工电弧焊工艺参数表

气体保护焊工艺参数

2、厚板多层焊

厚板多层焊应连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理焊渣及表面飞溅物，在检查时如发现影响焊接质量的缺陷，应清除后再焊。在连续焊接过程中应检测焊接区母材温度，使层间最低温度与预热温度保持一致，层间最高温度符合工艺指导书要求。遇有不测情况而不得不中断施焊时，应采取适当的后热、保温措施，再施焊时应重新预热并根据节点及板厚情况适当提高预热温度。3、焊接工作时，设专人调整电流，不同位置的焊缝和不同直径的焊条，要随时调整电流，打底焊缝，中间焊缝，盖面焊缝，用不同的焊条和电流。

4、环境温度低于摄氏0°以下时，母材厚度大于35毫米时焊后热并保温。

①清理坡口，用气割炬清理，钢板厚度为40和40以上时，环境温度再正温度时把钢板预热到60℃。

②打底：用￠4焊条把垫板和钢柱母材焊牢，焊完后进行清渣。起始焊接时焊接电流要稍高保证焊缝和母材的熔深熔透。

③焊第一遍：用￠4焊条，离柱棱边150毫米开始焊，两人同时按逆时针方向焊至交接点，第二遍在离开第一遍起点处50毫米处起焊，要求每一遍焊点和上一遍起焊点开错开50毫米。

④每一遍焊完后都要认真清渣，焊缝焊至厚度为15毫米（或母材厚度的1/2以后上可以停息。

⑤装饰焊缝，焊最后一遍，为了使焊缝外观比较美观，用焊条直径￠4仔细焊好。

5、焊缝有时因调正柱的标高而增大间隙，这时上柱和下柱靠临时耳板支承着。为了使和连接的柱焊缝有良好的质量，先用￠4焊条把间隙堆至正常间隙，并把药皮清理干净后，再按正常焊接工艺施焊。

为了保证钢柱接头焊缝的质量和钢柱的安装标高，柱接头焊缝的焊肉厚度达到15毫米或母材厚度的1/3时才允许割掉耳板。

五、焊接施工质量管理

1、焊接质量保证程序见下图。

质量检查组

安装柱梁的垂直偏差记录

工地焊接工长调整顺序

焊条组焊条烘干质 检焊条烘烤时间、温度

电焊小组焊前自预检焊前焊口检查质 检质 检工艺、规范控制检查

质 检焊中规范控制、检查

质 检外观检查

焊口处理、调整、预热

电焊小组电焊小组施焊开始、工艺控制

电焊小组焊后外观自检

信息

反

馈

超声波探伤检查

专职质检

2、焊工应随时注意焊接电流、电压及焊接速度，如发现任何问题，应立即上报，并进行整改，以确保质量。

3、每一焊道焊完后，应将焊渣及飞溅、焊瘤清除干净。如自检后发现缺陷，应用碳弧刨清除干净，并返修好后再开始下一焊道焊接。

4、如未采取防雨措施，下雨天气严禁焊接作业，雨停后施工焊应先用氧一乙炔焰烘干焊缝。

5、中断后焊缝重新焊接，应按规定工艺方法重新开始，并且直至焊完，不得中止。

6、焊接完成后，焊工应打上钢印和记录完成日期，并提交焊接工长以作记录。

7、焊缝检查、

a、所有焊缝需由焊接工长100%进行目视处观检查，并记录成表。

b、焊缝表面严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、焊穿、弧坑、气孔等缺陷。

c、对焊道尺寸，焊脚尺寸，焊喉进行检查。

d、无损检测。

e．无损检测按JGJ81《建筑钢结构焊接规程》、GB11345《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》评定。

f．对于半熔透开坡口焊缝、全熔透坡口焊缝进行100%UT探伤，外伸架柱翼缘板及所有柱底板均采用UT探伤测试进行片裂检查。

g．焊缝UT探伤应在焊缝外观检查合格后进行，并必须在焊缝冷却24小时后进行，避免出现延迟裂纹。

8、焊接施工工艺