大型钢结构厂房双肢柱制作工艺.docx
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大型钢结构厂房双肢柱制作工艺
湖南中兴设备安装工程有限责任公司
钢结构加工厂
大型钢结构厂房双肢柱
制作工艺
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前言
近年来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，特别是一些代表城市标志性高层建筑的建成，为钢结构在我国的发展揭开了新的一页。
如世界第三高的上海88层、高420m的金茂大厦业已竣工，现已投入运营。
据称世界第一高度的上海浦东环球金融中心，95层高460m，建筑面积为31万㎡，现正在加紧建设中。
由外商投资的大连总统大厦，也正在加紧筹建之中，共95层，据称建成后其高度将名列世界前茅。
轻钢结构的发展则更是如火如荼，特别是工业厂房的建设中则更为迅猛。
从钢结构制造加施工企业数量的大幅增长就可见一斑。
我公司钢结构产业在近两年的发展也是日新月异，钢结构的结构形式也日益新颖。
今年，我加工厂承接了朝阳机械钢结构厂房工程，该工程的钢柱为双肢H型钢柱，制作难度较大，对我们加工厂的所有工作人员既是机遇，也是挑战。
该文描述了双肢H型钢柱的相关制作工艺。
以作为我公司今后含双肢柱结构钢结构制作工程的理论依据。
目录
1、排版1
2、下料1
3、切割1
4、矫正2
5、制孔3
6、预涂装3
7、组装3
8、端部处理7
9、焊接7
10、无损检测12
11、焊接返修12
12、构件标识13
13、安全技术措施13
大型钢结构厂房双肢柱制作工艺
1、排版
排版中应注意焊缝位置避开孔群及劲板位置，肢柱（H型钢或钢管）下料留出50mm余量，肩梁部分板需铣平方向加3~5mm余量。
2、下料
2.1号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单、零件草图和电脑实样图进行号料。
2.2钢卷尺（不包括5米以下的卷尺）必须经计量部门与本工程用的标准尺进行校核，并标贴修正值后才能使用，标准尺测定拉力为L≤30m时5㎏，以确保划线、制作和现场安装用尺的一致性。
2.3号料的母材须平直无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除。
划线精度如下（表一）：
项目
允许偏差
零件的宽度和长度
±1.0mm
切割面不垂直度
0.05t且≤1.5mm
割纹深度
0.2mm
局部缺口深度
1.0mm
表一
2.4钢板下料应严格按排版单中指定的钢板号进行下料。
三大片下料完毕应在端头标明构件及零件编号，并同整体构件的零部件必须摆放在一起，以便后续装配。
3、切割
3.1切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气，切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去。
气割的尺寸精度要求如表二：
项目
允许偏差
零件的宽度和长度
±1.0mm
切割面不垂直度
0.05t且≤1.5mm
表二
3.2切割后须矫直板材由于切割引起的变形（如旁弯等），然后标上零件所属的工作令号、构件号、零件号才能流入下一道工序。
气割的表面精度要求（S=1/1000mm）如表三：
主要构件
次要构件
表面粗糙度
50S以下
100S以下
凹陷深度
不得有缺口凹陷
在1mm以下
熔渣
可有块状熔渣散布，不得留有痕迹或易剥离
上缘溶化
略成圆形，但须平滑
表三
破口加工的精度如表四：
1
破口角度Δa
Δa=±2.5°
2
破口角度Δa
Δa=±5°
3
破口角度Δa
Δa=±2.5°
4
破口角度Δp
Δp=±1.0°
表四
4、矫正
钢材的矫正，一般应在常温下用机械设备进行，矫正后的钢材，表面上不应有凹陷、凹痕及其他损伤。
热矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度应控制在900℃以下，低合金钢严禁用水激冷，矫正必须避开蓝脆区温度（200℃~400℃）。
矫正后的允许偏差应符合GB50205-2001中表7.3.5的要求。
5、制孔
5.1高强螺栓孔优先采用数控钻床。
也可用划线钻孔的方法，划线钻孔时，孔中心应打出冲印，以利钻孔和检验。
5.2制孔精度应符合相关精度要求。
具体要求如表五：
项目
允许偏差
直径
0~1.0mm
圆度
2.0mm
垂直度
≤0.03t且≤2.0mm
表五
6、预涂装
对于隐蔽部位及超大构件，组装前需先对构件进行预涂装。
7、组装
7.1组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度（如表六）等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。
项目
简图
允许偏差（mm）
T形接头的（间隙e）
e≤1.5
对接接头的（错位e）
e≤T/10且≤3.0
对接接头的（间隙e）
e≤1.0
焊接组装件端部（偏差a）
-2.0≤a≤+2.0
表六
7.2拼装工序（见附图）：
即从材料进场，构件分三部分分别同时进行组装，也就是柱底板、肩梁、钢柱肢体同时进行制作，待三部分组装结束后再进行大组立。
7.3下柱制作：
利用胎具制作，因为肢柱为H型钢（热轧、焊接）或钢管均可按实际尺寸进行采购或制作，所以可以直接上胎具。
如图所示在H型钢垫件上找出两根平行线，使a1与b1距离相等，并AA1与BB1与钢管中心线保证垂直，钢管固定完后组装中间的管支撑和底板。
保证AA1的平直线度（BB1可以拉线），安装柱脚可以按下图做胎具。
7.4肩梁的制作方案
首先用数控切割机下好肩梁的腹板和其他零件板
其次进行腹板和下翼缘板的焊接，焊缝为12mm高的角焊缝，焊接成型后为：
安装肩梁的上翼缘板，最后安装上柱焊接BH型钢的腹板，最终肩梁图形如下：
7.5上柱制作要领
a、根据与肩梁的分段尺寸，与肩梁连接位置必须正确无误。
上端位置可以留余量，最后切头。
所有的号孔及装配尺寸都以与肩梁接点为准，进行号线装配。
b、腹板位置开孔可以再组装前定位，预先切割好。
c、所有的牛腿及加劲板都在装配前钻好孔。
d、根据排料尺寸与肩梁接节，腹板与上下翼板错开不小于200mm。
7.6拼装后按焊接工艺要领进行焊接和矫正。
7.7构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发现问题，应及时进行修理和矫正。
构件均应打上钢印并编号，钢印处要预打磨，钢印必须清晰。
8、端部处理
按工程具体要求对端部进行处理。
9、焊接
9.1定位焊
9.1.1定位焊应符合与正式焊缝一样的质量要求，焊后应彻底清除熔渣。
9.1.2定位焊焊接方法必须与打底焊相同，焊接要求同正式焊接。
定位焊应牢固可靠，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
9.1.3定位焊必须避免在产品的棱角和端部等在强度和工艺上容易出问题的部位进行；T形接头定位焊应在两侧对称进行。
定位焊尺寸不大于设计焊缝尺寸的2/3，不小于4mm但不宜大于8mm，特殊情况除外。
9.2焊接前
9.2.1焊接前，必须去除施焊部位及其附近50mm~80mm范围内的氧化皮、水分、油污、铁锈和毛刺等影响焊缝质量的杂质，并显露出金属光泽。
9.2.2焊接前必须由检查员检查破口，合格后方可施焊。
反面焊接前，必须用气刨清根处理，检查员检查合格后方可施焊。
设计图中所有破口焊缝要求进行反面清根，确保熔焊。
9.2.3为保证焊接质量，在对接焊的引弧端和熄弧端必须安装于母材相同材料的引出板，其破口形式和厚度宜与构件相同。
引出板的长度：
手工电弧焊和气体保护焊当板厚＞20mm时为80mm*100mm，当板厚≤20mm时为50mm*80mm；半自动焊和埋弧自动焊为100mm*150mm，焊接后用气割切除，严禁用锤击落，损伤母材。
9.2.4焊接顺序的选择应考虑焊接变形，尽量采用对称焊接，对收缩量大的部位先焊接，焊接过程中应平衡加热量，使焊接收缩量小。
9.2.5焊接变形控制措施：
a、下料、装配时，预留焊接收缩余量，预留焊接反变形；
b、装配前，矫正每一构件的变形，保证装配公差符合规范的要求；
c、使用必要的装配胎架，工装夹具，隔板和撑杆；
d、同一构件上尽量采用热量分散，对称分布的方式施焊。
9.2.6板厚与最底预热温度要求应符合以下规定：
常用结构钢材最低预热温度要求
钢材牌号
接头最后构件的板厚t（mm）
t≤25
25≤t≤40
40＜t≤60
60＜t≤80
t＞80
Q235B
－
－
60℃
80℃
100℃
Q345B
－
60℃
80℃
100℃
140℃
9.3焊接中
9.3.1零部件组装后必须经检查人员检查确认后方可施焊。
9.3.2多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。
9.3.3应合理选择焊接电流和电压。
9.3.4对CO2气体保护焊，环境风速大于2m/s时，对其他焊接方法，环境风速大于9m/s时，必须采取适当的屏障施焊，否则不得进行焊接。
9.3.5焊透部位示意图：
9.3.6焊接H型钢接头处对接加垫板，留4~5mm间隙焊，要求对称焊，焊完后UT检查。
上柱与肩梁H型钢对接采用先焊内侧破口，焊完后外侧清根，再焊接，两个焊工对称焊。
9.3.7检验：
按国标C.O.3单层柱外形尺寸的允许偏差中执行（见下页附表）。
9.4焊接后
9.4.1焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。
9.4.2引弧和熄弧：
引弧是由于电弧对母材加热不足，应在操作上注意防止产生熔合不良、弧坑裂纹、气孔和夹渣等缺陷的发生；另外，不得在非焊接区域的母材上引弧和防止电弧击痕。
当电弧因故中断或焊缝终端收弧时，应防止产生弧坑产生裂纹（特别是采用CO2半自动气保焊时），一旦出现裂纹，必须彻底清除后方可继续施焊。
焊后引弧和熄弧板应保留2~3mm切割切除，然后修磨平整；引弧板和熄弧板不得用锤击落。
单层钢柱外形尺寸的允许偏差（mm）GB20205-2001
项目
允许误差
检验方法
图例
柱底面到柱端与桁架连接的嘴上一个安装孔距离L
±L/1500
±15.0
用钢尺检查
柱底面到牛腿支承面距离L1
±L1/200
±8.0
用钢尺检查
牛腿面的翘曲Δ
2
用拉线、直角尺和钢尺检查
柱身弯曲矢高f
H/1200，且不应大于12.0
用拉线、直角尺和钢尺检查
柱身扭曲
牛腿处
3
用拉线、直角尺和钢尺检查
其他处
8
柱截面几何尺寸
连接处
±3.0
用钢尺检查
非连接处
±4.0
柱脚底板平面度
5
用1m直尺和塞尺检查
翼缘板对腹板的垂直度
连接处
1.5
用直角尺和钢尺检查
其他处
b/100，且不应大于5.0
柱脚螺栓孔中心对柱轴线的距离a
3
用钢尺检查
10、无损检测
11.1焊缝外形尺寸和外观质量符合JGJ81-2002的7.2条外观质量的要求。
11.2对接焊缝或有探伤要求的焊缝必须经探伤合格后，方可进行下道工序。
11.3焊缝熔透等级视工程要求而定。
11.4一级焊缝按GB11345-89B类Ⅱ类进行100%检测，二级焊缝按GB11345-89B类Ⅲ级进行20%检测。
11、焊接返修
12.1焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，定出修补工艺后方可处理。
12.2焊缝同一位置的返修次数，不得超过两次。
12.3焊接质量及焊接缺陷修复：
所有焊缝后冷却至常温后，应进行100%外观检查，具体焊缝尺寸和外观质量如表六（焊缝外观质量等级及缺陷分级）：
焊缝质量等级
一级
二级
外观缺陷
未焊满（指不足设计要求）
不允许
≤0.2+0.02t，且≤1.0
每100.0焊缝内缺陷总长￡25.0
根部收缩
不允许
≤0.2+0.02t，且≤1.0
长度不限
咬边
不允许
≤0.05t，且≤0.5
连续长度￡100，且焊缝两侧咬边总长￡10%焊缝全长
裂纹
不允许
弧坑裂纹
不允许
电弧擦伤
不允许
飞溅
清除干净
接头不良
不允许
缺口深度≤0.05t，且≤0.5
每米焊缝不得超过1处
焊瘤
不允许
表面夹渣
不允许
表面气孔
不允许
角焊缝厚度不足（按设计焊缝厚度计算）
不允许
角焊缝
/
焊脚不对称
/
表六
12、构件标识
构件均应在组装焊接结束后、报专检之前打上钢印并编号，钢印深度≤1mm，钢印处要预打磨，钢印必须清晰。
成品后再用白色或蓝色油漆编号，大小为100mm高。
柱的编号编在柱底部向上1m处。
5吨以上构件，须将中心线位置红色三角形标注于柱子高度1000mm处，以便安装。
13、安全技术措施
16.1必须坚决落实“安全第一，预防为主”的方针和安全为了生产，生产必须安全的规定，全面实行“预控管理”，从思想上重视，行动上支持，杜绝和减少伤亡事故的发生。
16.2在生产前必须逐级进行安全技术交底，其交底内容针对性要强，并做好记录，并明确安全责任制。
严格按规定做好开工前、班前安全交底。
16.3特种工种的作业人员，必须持有效证件方能上岗作业，并严格按照安全操作规程执行。
16.4现场零散物品应集中，材料、工具回收入工具房内，废料集中安放到临时堆场，已安装结构件节点固定，整体结构必须加固稳定。
16.5起吊用工具盒钢丝绳，必须有足够的安全系数，一般不得小于5-6倍。
16.6使用起重机应和司机密切配合，严格执行其中机械“十不吊”的规定。
16.7施工用电设施应专人维护，定期保养，严格遵循用电规程，保证安全用电，节约用电。
16.8严格遵守施工工地有关防火的规定，加强防火设施，杜绝火灾事故。
16.9电焊工操作时带好防护用品，防止触电、灼伤。
16.10所有施工工作人员都应严格遵守本工种安全操作规程。
16.11各种施工材料要匪类有序对方整齐，对余料注意定期回收，对废料及时清理，定点设垃圾箱，保持施工现场的清洁整齐。
16.12油漆工喷涂油漆时要戴防毒面具，爱惜自己。
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