桁架生产的主要工艺问题

图12-12 屋架图

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，这将严重影响生产率的提高。工厂装配方法有下列四种：

（1）放样装配法 在平台上画出各杆件位置线，之后安放弦杆节点板，竖杆及撑杆等，定位焊并焊接。这种方法适用于单件小批生产，生产率低。

（2）定位器装配法 在各元件（型钢）直角边处设置定位器及压夹器。按定位器安放各元件，定位焊并焊接。注意定位器的安置应保证桁架取出方便。这种方法适于成批生产，降低了对工人技术水平的要求，提高了生产率。

（3）模架装配法 首先采用放样装配法制出一片桁架，将其翻转180°作为模架（相当于胎夹具），之后将所要装配的各元件按照模架位置安放并定位焊。在另一工作位置焊接，而模架工作位置上可继续迸行装配。这种装配方法，也称为仿形装配法，其精度比定位器法差；如将模架法与定位器法结合使用，效果将更好。

（4）按孔定位装配法 这种方法适用于装配屋架，因屋架两端及其脊部（即上弦杆上平面都有安装连接板，其上有螺钉连接孔，如图12-12所示。装配时，先定位各带孔的连接板，这就确定了上下弦杆的位置。并巨保证了整个桁架的安装连接尺寸（如跨度、高度等）。其他节点处如有水平桁架而带孔者，仍按孔定位；无孔者，则用垫铁或档铁定位。

采用上述各种方法装配的桁架，在焊接前必须检查几何尺寸，都必须保证节点处各元件的中心（或重心线）线汇交于一点。一般结构装配的劳动费用约占总造价的30%～35%，如采用模架装配，其劳动费用可降低到仅为总劳动费用的20%。

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，故焊缝焊完后产生整体挠度；在上下弦杆节点之间，也可能产生小的局部挠度（对于单片式桁架，可能有超出平面的水平弯曲）；由于长度大、焊缝不对称等，也可能产生扭曲变形，所有这些变形都将影响其承载能力。因此桁架在装配焊接时，要求支承基面要平（平面度＜3～4mm），焊接尽量在夹固状态下迸行。

为了保证焊接质量和减少焊接变形，可遵从下列原则：(www.xing528.com)

1）从中部焊起，同时往两端支座处施焊。

2）上下弦杆同时施焊为宜。

3）节点处焊缝应先焊端缝，次焊侧缝，如图12-13所示。焊接方向应从外向内，即从竖杆引向弦杆处。

4）焊接节点时，应先竖后斜（按图12-13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应事先定位焊，以防止变形，焊后变形超差时，应选用火焰矫正。

桁架生产的关键之一是节点的焊接，该处各焊件所承受的不同性质的轴向力汇交于一点，应力状态复杂，焊缝多而巨短，位置不利于施焊，极易造成应力集中。要求两焊缝间最小距离≥4K，K为焊脚高度，每条焊缝的最小长度≥30mm。节点板向撑杆或弦杆的过渡应力要求和缓，如图12-14所示。和缓的趋势应与力流从基本构件向节点板传递的条件相适应。图12-14a、c较好，其过渡区段的和缓外形使应力集中情况显著降低。值得注意的是图12-14b，虽有和缓外形和弯曲翼板，但不能很快消除应力集中。这是因为其和缓外形并不能和本条件下力流传递条件相适应，巨弯曲翼板并不参与节点板力的传递，故而使得节点板中部的应力集中仍然明显存在而巨制造困难。由此可见，在施焊过程中任何小的疏忽，都将使应力集中现象严重并可能导致裂纹产生。

图12-13 节点的焊接次序

图12-14 节点板和缓过渡形式

制造大型桁架时，为适应起运设备能力或便于组织生产，可以分段制造，然后连接合拢。但要注意利用临时撑杆消除连接处的变形（弦杆将因角变形而错位），以防合拢困难。屋架分段制造时，中间用安装螺钉固定。一般桁架分段制造时，接头不应在长度中心处，错开的距离为L_K/（3～4），L_K为跨距。