一种大跨度悬挑钢梁安装结构及焊接方法与流程

1.本发明涉及钢结构技术领域，具体为一种大跨度悬挑钢梁安装结构及焊接方法。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，现代建筑业逐渐向大跨度、高层转变，钢材由于具有轻质高强的特点，成为此类建筑的材料首选，而当应用于大跨度钢结构建筑物时，支撑体系多式多样，如应用在看台、基座、膜结构等大构件常采用大量支撑塔架(型钢架)配合吊车吊装后焊接，再对大型构件二次加固分部合拢，结构的对口和精度控制不准，卸载后顶面次结构易产生变形，支撑临时措施为保证稳定性投入工作量大，耗费大量的人力和物力，而对悬挑钢梁的焊接质量相比普通钢结构又提出更高的要求，必须采用科学合理的焊接方法来减少焊接应力变形，保证大跨度悬挑钢梁的焊接质量。
3.大跨度悬挑钢梁由于焊接时截面尺寸大，钢板厚度厚、焊缝熔敷量大，高强焊接、铸钢件焊接等构件容易因受热不均而产生变形，合拢口的搭接工艺和预留间隙相关焊接方法的选择不仅影响到成型效果，也关系到整体的结构安全，为此我们提出一种大跨度悬挑钢梁安装结构及焊接方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种大跨度悬挑钢梁安装结构及焊接方法。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大跨度悬挑弧形钢梁支撑安装结构，包括满堂脚手及格构式临时支撑和操作平台，所述满堂脚手及格构式临时支撑的顶部设置有h型钢梁，所述h型钢梁上设置有临时小胎架，所述满堂脚手及格构式临时支撑连接有主梁，所述主构件上设置有定位点，所述主梁上设置有第一螺栓，所述操作平台设置在h型钢梁的上方，焊接接头焊接在钢构件上，翼缘设置在钢梁上，连接板设置钢梁上，主梁上一段预留连接板与主梁下一段预留连接板卡入连接板的凹槽内，第二螺栓设置在主梁上一段预留连接板与主梁下一段预留连接板上。
8.优选的，所述操作平台设置在h型钢梁的上方。
9.优选的，主梁上一段预留连接板与主梁下一段预留连接板卡入连接板的凹槽内。
10.优选的，第二螺栓设置在主梁上一段预留连接板与主梁下一段预留连接板上。
11.优选的，操作平台包括：踩踏板、支撑架、卡接槽、卡扣一、卡扣二、t形杆、固定块、压缩弹簧、固定板、u形杆，所述踩踏板与支撑架可拆卸连接，所述卡接槽设置在支撑架顶部的外壁上，所述卡扣一固定安装在踩踏板上，所述固定板固定连接在卡接槽底部的内壁上，所述压缩弹簧的一端固定连接在卡接槽的一侧内壁上，所述压缩弹簧的另一端与固定块固定连接，所述固定块与t形杆的一端固定连接，所述t形杆的另一端依次贯穿固定板、卡接槽和支撑架并延伸至支撑架的外部，所述卡扣二焊接在t形杆顶部的外壁上，所述卡扣一和卡
扣二贴合。通过设置卡扣一与卡扣二卡接，用以达到安装的目的，且一个压缩弹簧的内部还设置有伸缩杆，伸缩杆的一端固定连接在卡接槽的一侧内壁上，伸缩杆的另一端与固定块固定连接，起到了对一个压缩弹簧限位的效果。
12.优选的，u形杆固定连接在t形杆的底部，所述u形杆的中部贯穿固定板，所述压缩弹簧的数量为两个，另一个所述压缩弹簧套设在u形杆上，另一个所述压缩弹簧的一端与u形杆固定连接，另一个所述压缩弹簧的另一端固定连接在固定板上。通过设置两个压缩弹簧，两个压缩弹簧在卡扣一与卡扣二卡接的情况下均为受力拉伸状态，以此来保证卡紧的程度，且卡扣一与卡扣二的两侧外壁分别与卡接槽的两侧内壁接触。
13.一种大跨度悬挑钢梁安装结构的焊接方法，包括以下步骤：
14.s1：临时支撑搭设，选择平整的拼装场地，根据主梁的安装高度在地面上搭设满堂脚手及格构式临时支撑，支撑顶部之间采用h型钢梁连接，在h型钢梁上设置临时小胎架作为主梁各分段的支承；
15.s2：定位布置，根据钢结构特点及构件分段划分，所有主构件均需通过全站仪进行三维定位，定位点均要在构件上表面且需标记清楚，便于观测；
16.s3：构件连接固定，主梁分段之间通过设置在翼缘和两侧腹板的连接板第一螺栓连接固定；
17.s4：检查及清理，搭设好操作平台，为施工人员提供操作面，检查有无垫板间隙，对口错边等现象，清理待焊处表面雨水、氧化皮铁锈及油污；
18.s5：定位焊接，钢构件安装就位校正完成后，正式焊接施工前，对焊接接头进行定位焊接；
19.s6：焊接固定，将钢梁腹板根据高度h划分成多个分区,钢梁分段对接遵循由下往上，先焊腹板竖向立焊，再焊上翼缘，先焊主梁、再焊主肋，最后焊接次肋的顺序，同一根构件先焊一头的焊接的原则，采用“跳仓法”从两个对称面以基本相同焊接速度开始焊接，直到该焊缝焊接完成，从而减小结构因不对称焊接而发生的变形；
20.s7：焊缝检查，焊缝感观应达到外形均匀、成形较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净等。
21.优选的，所述s1中，采用“满堂支撑架 格构临时支撑”，作为承载体系，支撑顶部采用h型钢粱连接，作为各分段支承；将分段支承集中荷载分段卸载，通过分布受力转至普通脚手架来承载。
22.优选的，所述s2中，所有构件均用全站仪进行三维定位、标记，保证构件安装精度。
23.优选的，所述s3中，各分段间采用连接板第一螺栓固定,防止钢梁偏位。
24.优选的，所述s4中，防护采用阻燃材料遮蔽，保证焊接作业安全。
25.优选的，所述s6中，焊接采用“跳仓法”，让焊接的收缩变形始终可以自由释放，降低焊接难度，减小结构因不对称焊接而发生的变形。
26.(三)有益效果
27.本发明与现有技术相比，从支撑、安装、焊接三方面来看，其显著优点是：
28.(1)下部支撑选择将格构式与脚手架相结合，大大提高了支撑体系的整体稳定性，顶部支撑采用h型钢梁加小胎架的支承方式，不仅可以有效减少钢梁由于自重引起的变形，而且灵活多变，是泛用于各种大跨度钢梁的支撑体系。
29.(2)在三维定位的基础上，采用连接板加螺栓的连接方式，保证了大跨度钢梁各分段安装定位的准确性。
30.(3)使用“跳仓法”，间隔焊接钢梁，能高效减少焊接变形，保证焊接质量。
附图说明
31.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
32.图1为本发明实施例的临时支撑搭设示意图；
33.图2为本发明实施例的主梁支撑置示意图；
34.图3为本发明实施例的构件定位点示意图；
35.图4为本发明实施例的构件连接固定示意图；
36.图5为本发明实施例的连接板安装细部示意图；
37.图6为本发明实施例的焊接安装示意图；
38.图7为本发明实施例的焊接方式示意图；
39.图8为本发明实施例中a的放大图；
40.图9为本发明实施例中踩踏板和支撑架的连接关系图；
41.图10为本发明实施例中b的放大图。
42.图中：1、满堂脚手及格构式临时支撑；2、h型钢梁；3、临时小胎架；4、主梁；5、定位点；6、第一螺栓；7、操作平台；701、踩踏板；702、支撑架；703、卡接槽；704、卡扣一；705、卡扣二；706、t形杆；707、固定块；708、压缩弹簧；709、固定板；710、u形杆；8、焊接接头；9、翼缘；11、主梁上一段预留连接板；12、主梁下一段预留连接板；13、连接板；14、第二螺栓。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
44.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.如图1-10所示，本发明提供技术方案：一种大跨度悬挑弧形钢梁支撑安装结构，包括满堂脚手及格构式临时支撑1和操作平台7，满堂脚手及格构式临时支撑1的顶部设置有h
型钢梁2，h型钢梁2上设置有临时小胎架3，满堂脚手及格构式临时支撑1连接有主梁4，主构件上设置有定位点5，主梁4上设置有第一螺栓6，操作平台7设置在h型钢梁2的上方，焊接接头8焊接在钢构件上，翼缘9设置在钢梁上，连接板13设置钢梁上，主梁上一段预留连接板11与主梁下一段预留连接板12卡入连接板13的凹槽内，第二螺栓14设置在主梁上一段预留连接板11与主梁下一段预留连接板12上，操作平台7包括：踩踏板701、支撑架702、卡接槽703、卡扣一704、卡扣二705、t形杆706、固定块707、压缩弹簧708、固定板709、u形杆710，踩踏板701与支撑架702可拆卸连接，卡接槽703设置在支撑架702顶部的外壁上，卡扣一704固定安装在踩踏板701上，固定板709固定连接在卡接槽703底部的内壁上，压缩弹簧708的一端固定连接在卡接槽703的一侧内壁上，压缩弹簧708的另一端与固定块707固定连接，固定块707与t形杆706的一端固定连接，t形杆706的另一端依次贯穿固定板709、卡接槽703和支撑架702并延伸至支撑架702的外部，卡扣二705焊接在t形杆706顶部的外壁上，卡扣一704和卡扣二705贴合。通过设置卡扣一704与卡扣二705卡接，用以达到安装的目的，且一个压缩弹簧708的内部还设置有伸缩杆，伸缩杆的一端固定连接在卡接槽703的一侧内壁上，伸缩杆的另一端与固定块707固定连接，起到了对一个压缩弹簧708限位的效果，u形杆710固定连接在t形杆706的底部，u形杆710的中部贯穿固定板709，压缩弹簧708的数量为两个，另一个压缩弹簧708套设在u形杆710上，另一个压缩弹簧708的一端与u形杆710固定连接，另一个压缩弹簧708的另一端固定连接在固定板709上。通过设置两个压缩弹簧708，两个压缩弹簧708在卡扣一704与卡扣二705卡接的情况下均为受力拉伸状态，以此来保证卡紧的程度，且卡扣一704与卡扣二705的两侧外壁分别与卡接槽703的两侧内壁接触。
48.在使用时，通过满堂脚手 格构式临时支撑”组合安装的方法,减少格构架使用量，利用普通脚手架来承载，降低措施成本，参照图10，通过向左拉动t形杆706,t形杆706向左活动带动两个卡扣二705活动，且两个压缩弹簧708进一步拉伸以及伸缩杆伸长，当卡扣二705脱离与卡扣一704的接触后，即可完成拆卸。
49.一种大跨度悬挑钢梁安装结构及焊接方法，包括以下步骤：
50.s1：临时支撑搭设，如图1所示，选择平整的拼装场地，根据主梁的安装高度在地面上搭设满堂脚手及格构式临时支撑1，为保证支撑的稳定性，在支撑中部设置横向联系杆件以减少支撑的计算长度，支撑顶部之间采用h型钢梁2连接，在h型钢梁上设置临时小胎架3作为主梁各分段的支承此时参照图2；
51.s2：定位布置，如图3所示，根据结构特点及构件分段划分，所有主构件均需通过全站仪进行三维定位，每个构件至少设置2～3个定位点5且所有点不在同一直线，定位点5均要在构件上表面且需标记清楚，便于观测；
52.s3：构件连接固定——如图4所示，主梁分段之间通过设置在上翼缘和两侧腹板的连接板螺栓6连接固定。连接板安装的细部如图5所示，主梁上一段预留连接板11与主梁下一段预留连接板12卡入连接板13的凹槽内，调整各螺栓孔对位后，采用第二螺栓14进行固定，以此确保主梁分段安装定位的准确性。临时支撑顶部与主梁4构件的连接参照图2，支撑顶部钢模板开槽口与主梁分段焊接固定；
53.s4：检查及清理，如图6所示,搭设好操作平台7，平台需稳定、无晃动，并保证作业人员同时进行相关作业，必需的作业器具和预备材料不得给作业造成障碍，防护采用阻燃材料遮蔽。根据《钢结构工程施工质量验收规范》检查有无垫板间隙，对口错边等现象，清理
待焊处表面雨水、氧化皮铁锈及油污；
54.s5：定位焊接，如图6所示,钢构件安装就位校正完成后，正式焊接施工前，对焊接接头8进行定位焊接。焊缝的焊接避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，且不大于8mm，但不应小于4mm；
55.s6：钢梁焊接固定，如图7所示，将钢梁腹板根据高度h划分成多个分区，钢梁包括主、次肋分段对接遵循由下往上，先焊腹板竖向立焊，再焊下翼缘，后焊上翼缘9，为了减少焊接收缩应力集中，焊接采用两名焊工同时采取“跳仓法”从两个对称面以基本相同焊接速度开始间隔焊接，如果是厚板对接，应一次焊完。同一根构件先焊一头，让焊接的收缩变形始终可以自由释放，从而减小结构因不对称焊接而发生的变形，焊接方式如图标注
①→②→③→④
顺序；
56.s7：焊缝检查——焊缝感观应达到外形均匀、成形较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净等。
57.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。