银川机场主钢结构方案.docx
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银川机场主钢结构方案
3.1.2.2钢结构概况
1、工程简介
本工程为银川河东机场扩建工程，位于银川市以东黄河东岸原银川河东机场老航站楼一侧。
建筑面积为32837平方米，航站楼建筑面积采用矩形主楼，前列式平行指廊的布置方式，新老楼之间设有联廊。
航站楼进深84米，指廊29米，最大高度23.06米，主楼面宽144米，空侧面宽294.6米，一层柱网12*12米钢筋混凝土框架结构，二层为大跨度钢结构，最大跨度60米。
施工场地属黄河漫滩与盐池台地形冲沟形成的山前冲洪积扇，为不均匀地基，场地地势平坦，基础工程已完工，回填土已达到-1.3米处。
基础部分预埋螺栓已完成。
2、主要结构特点
钢结构分为三部分：
主航站楼、联廊及指廊。
主航站楼：
标高7.00米以下为钢筋混凝土框架结构，局部矩管型钢混凝土结构，标高7.00米以上为焊接箱形曲线多点支撑柱，顶盖为空间钢管桁架结构，最大桁架跨度为60米。
联廊：
联廊为工字型钢结构，是联接新老航站楼的通道，结构较为简单。
指廊：
指廊上部结构标高7.00米以下为钢筋混凝土框架结构，标高7.00米以上为砼柱、焊接梭形工字钢梁排架结构。
主航站楼屋顶主屋架（标示为ZWJ）架，截面为等腰三角形，桁架下弦杆为Q345BФ351mm*14mm圆钢管，桁架上弦杆为Q345BФ465mm*22mm圆钢管及Q345BФ465mm*25mm圆钢管。
主航站楼立柱为单肢人字拱形箱形钢管砼柱，柱脚标高-1.3米，柱顶标高17.5米，两两成对组成一组用以支撑单根主梁，在轴方向由内向外倾斜9度。
支撑柱上支座与主梁相联接部位为铸钢圆盘支座。
下支座由预埋螺栓与基础相联。
其它部位立柱均采用箱形钢管砼柱。
3、钢结构用材说明
钢结构总量约3300吨，每平方米用钢量约45公斤。
焊接箱形柱，主梁，主桁架上、下弦及主檩采用Q345B钢，次檩及次要杆件采用Q235B，水平拉索采用1670MP高强镀锌钢丝索，主桁架斜拉杆采用Q345B圆钢，铸钢支座件采用ZG310-570铸钢。
钢结构现场安装焊接采用手工电弧焊，制作部分采用机械加工。
3.4.2施工难点
难点之一，钢桁架系统的安装。
主航站楼主屋架跨度约为60M，单榀最重约为45吨；为大跨度钢管桁架梁，属于超限构件，安装易产生变形，难度较大。
难点之二，结构制作。
由于构件种类较多，结构复杂，制作较为困难，尤其是主结构弧形管桁架及弧形箱形管，为保证结构造型，制作精度要求高。
难点之三，高空作业量大，施工安全是贯穿整个施工过程的一个重要控制内容。
第十一章钢结构深化设计
深化设计是本工程制作过程中最重要的环节，是将钢结构设计图纸细化为可直接进行制作和吊装施工图的过程。
11.1人员组成：
深化设计为工程的一个重要环节，见于本工程重要性，我单位将组建强有力的设计班子，由室主任领队，多名具有多年设计经验的一级注册结构工程师参于组建的设计班子。
在充分吃透业主的要求及充分理解原设计意图的情况下，进行深化设计。
11．2设计沟通：
深化设计在设计前，与原设计及业主进行充分沟通，理解业主及原设计的设计意向及业主要求。
索取原设计资料，并当面进行交流。
在此基础上进行设计，并在深化设计过程中随时与原设计院及业主保持联络，及时沟通。
11．3设计内容：
深化设计主要设计内容为：
A.对曲拱柱、铸钢件进行有限元分析。
B.重点部位（拱形柱、钢管砼柱、钢屋架的交错与联接节点）的联接节点详图。
C.所有结构材料的加工制作图及结构详图。
D.拼装结构的部件构件图，单件部件放样、下料图。
E.所有零件、部件、构件的技术工艺要求。
F.结构涂装位置及涂装要求。
G.所有零部件的编号、规格、材质及数量。
H.结构稳定性校核及应力应变分析。
I.吊装及安装过程中的结构稳定性及应力应变分析。
J.编制下料数控程序。
11．4设计要求：
A.深化设计要详细，并要充分考虑运输及安装过程的可操作性，要有主桁架分段拼装图。
B.设计要同时充分考虑幕墙及设备安装等专业的结合部位。
C.设计要严格按照国家相关的现行标准、规范、规程的规定进行设计。
D.正式深化设计图要加盖设计专用章，并鉴字完整，加盖一级注册结构工程师章。
E.设计完成后要经过原设计单位进行审核会鉴，并加盖图章后，方可进行使用。
11．5设计计划
11．6合理化建议
一但我方中标，我们将按照以往工程施工经验，结合实际情况，对本工程提出合理化建议，以求节约成本，保证结构受力合理，并同业主及设计院进行沟通，确保工程的顺利施工。
11．7深化图纸：
深化图纸见深化设计图。
14.4.2钢结构工程
14.4.2.1钢结构加工制作
1、钢结构制造流程
1）总体思路
A.制作分类
a）制作分为主桁架的下料、加工、制作（ZWJA、ZWJB、ZWJC）。
b）次屋架梁（CWJA、CWJB、CWJC、CWJD）的下料、加工、及制作。
c）主屋架次梁及联接檩条的下料、加工、制作。
（原材料主要为板材）
d）立柱的下料、加工、制作。
（原材料主要为板材）
e）其它小型构件的下料、加工、制作及外购。
B.钢管桁架制作：
所有钢管桁架下料均在相贯线切割机上进行下料，钢管的弯制在弯管机上进行。
主桁架梁的制作时，将每榀梁分为两部分，以方便运输。
C.箱形管及工字钢的下料在数控切割机上进行，钢板卷制在卷板机上进行，箱形管焊接采用全自动熔化嘴焊焊接；焊接H型钢的制作加工厂进行工厂加工，弯曲组对成型在专用的胎具上进行。
D.连接板的加工：
连接板的下料在数控切割机上进行，加工在数控平面钻床进行，可以对连接板一次定位，即可钻孔完成。
E.铸钢件及拉索：
栓钉、铸钢件及拉索由专业厂家进行订制。
F.钢结构构件加工的控制：
钢结构加工制作，最大限度的使用机械操作并利用工装夹具，以减少手工操作的随机性和不稳定性，提高生产效率。
质量监控原则上由我单位质量管理部严格按照钢结构施工详图和制造工序流程进行工序控制和检验。
安全文明生产严格按照本单位安全文明生产管理制度来执行。
G.整个钢结构加工、制作，总包单位将组建一支由结构工程师、焊接工程师、铆工技师、无损检测工等人组成的监造小组对整个制造过程跟踪监督，对成品质量进行确认并负有全责。
同时，对制造厂及现场安装的配合进行协调。
2）加工能力及主要机械设备
A.钢结构加工能力
我单位钢结构厂建有四条主要生产流水线，设计年单班综合加工能力为20000吨，各条生产线分别具有如下生产能力：
钢管加工流水线，月单班加工800吨，年单班加工约10000吨。
H型钢组装焊接生产流水线，月单班加工660吨，年单班加工8000吨；
钢柱（包括箱形柱柱等）生产流水线，月单班加工600吨，年单班加工8000吨;
H型钢（RH钢、BH钢）全自动化生产流水线、月单班（8小时/班）加工1350吨，年单班加工16000吨；
以上加工能力可以根据工程进度需要，采用两班或三班制，生产能力跟随提高。
高精度的加工能力。
以先进的专业设备作保证，确保构件装配精度误差在1mm以内，做到施工现场安装无故障，可以实现同品种构件之间任意装配。
B.制作加工设备
详见投入本工程项目的主要机械设备一览表。
主要加工设备一览表
序号
设备名称
数量
规格型号
产地
绘图软件及设备
1套
X-steel设计软件等
芬兰Takela公司
多头直条切割机
1台
龙门式9+1
无锡
龙门式数控切割机
1台
SKG-3A（3）
哈尔滨
钢管相贯线切割机
1套
六轴数控SKGG-B型
哈尔滨
熔化嘴焊焊机
1台
SLM-101
无锡
仿形切割机
2台
无锡
数控剪板机
1台
QH16Y
上海
数控平面钻床
1台
双平台PD16型
济南FINCNC
摇臂钻床
3台
φ40、φ50
沈阳中捷
自动型钢拼焊流水线
2套
JNY-001
美国LINCOLN、无锡
卧式弯管、矫直机
1台
4.5米可调弯矩
徐州锻压
压力机
1台
500吨
徐州锻压
龙门式埋弧焊机
2台
DC-1000
美国LINCOLN、无锡
埋弧焊机
16台
1250A
成都
二氧化碳保护焊机
40台
RF500
日本Panasonic
碳弧气刨焊机
6台
600A
日本Panasonic
硅整流焊机
18台
400A以上
日本Panasonic
电渣焊机
2套
FABARCESW-2
美国LINCOLN、台湾
焊材烤箱
2台
无锡
焊材保温箱
1台
无锡
焊剂烤箱
1台
无锡
焊药回收器
8个
成都
抛丸机
1台
2.4×2.8，12抛头
台湾
喷丸机
1套
2000×4000
台湾
空压机
2套
BA-100G
德国BAUER
高压无气喷漆设备
2套
面漆、底漆各一套
台湾
室内桥式吊车
2台
16吨
南京
室内桥式吊车
4台
10吨
南京
龙门吊
1台
20t/5t30m
南京
电动平车
7台
16吨、25吨
常熟
半挂拖车
2台
10吨
联动液压折弯机
1台
1600吨/15米
黄石
链条翻转机
1套
无锡
数显电控加热仪
1套
LWK-90KW
栓钉碰焊机
1台
NELSON6000101
说明：
其它加工机床一应俱全，不再单列。
C.制作检验及测量的主要设备
投入本工程项目的主要测试设备一览表
序号
设备名称
规格型号
产地
性能
数量
备注
1
万能试验机
KH7150
中国
300吨
1
2
压力试验机
KH180-3
中国
180吨
1
3
冲击试验机
DB275CNC
中国
1
4
电子拉力机
DCS-10T
中国
1
5
布氏硬度机
98-1875N
中国
1
6
金相显微镜
MD100-1
中国
1
7
电子天平
J2-JD、J2-JC
中国
1
8
X光机（周向）
USL-32、UM2
中国
30m
1
9
超声波探伤仪
DCT-E
中国
0.5-20MHZ
2
10
磁粉探伤仪
中国
φ100mm
2
11
自动温湿记录仪
中国
1
12
温湿度仪
中国
4
13
漆膜测厚仪
Elcomete345F
中国
3
3）钢结构制作工艺流程（见附图）
钢结构制作工艺流程图
终检
2、材料性能
1）.钢材及钢材选用
本工程中主结构钢板、钢管材质采用Q345B低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合我国现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94），并应符合设计要求，铸钢采用，次结构及次杆件为Q235B。
所有材料均应具有产品质量合格证，当合格证为复印件时，应有复印者签名，并加盖公章，应注明原件的存放单位和存放地点。
所有材料均应专材专用，不得任意代用。
承重构件用的钢材应保证抗拉强度、伸长率、屈服点、冷弯试验和冲击韧性，硫、磷及碳含量应符合设计要求的限值。
本工程用的钢材抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.2；应有明显的屈服台阶；伸长率应大于20％；应有良好的可焊性和冲击韧性。
2）.焊接材料
所有的焊条、焊丝、焊剂均应与主体金属相适应，应符合《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）。
A）手工焊:
Q235钢之间及Q345之间的焊接用焊条选用符合《GB5177》的E4315、E4316焊条。
Q345之间的焊接用焊条选用符合《GB5118》的E5015、E5016焊条。
Q345钢与ZG310-570之间的焊接用E5016焊条。
B）自动焊接或半自动焊接:
自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应，焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》或《气体保护焊用钢丝》（GB/T14958）的规定。
自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和焊剂，其熔敷金属的抗拉强度不应小于相应手工焊焊条的抗拉强度。
Q345钢与ZG310-570之间的焊接用H08MN2SICO2气体保护焊丝
（3）材料的管理
a.原材料管理程序（见附图）
施工设计图
b.外购件管理程序（见附图）
交监理
c.原材料、外购件的管理
厂、车间二级均应设专人对原材料和外购件进行管理，对主要材料应进行跟踪。
余料在工程阶段性完成后应退库,退库前应进行炉批号的移植,以便于今后再使用时不会用错。
材料入库后应按不同的规格和尺寸堆放整齐。
对于有防护要求的原材料和外购件，应按要求采取必要的防护措施。
对于焊接材料，领用前应进行登记，当天用不完的应退库重新烘焙。
焊接材料严禁混领混用。
（4）原材料和外购件的检验
a.检验程序
对于到厂的原材料和外购件应由专职检验人员进行到货检验，并核对质保书和炉批号是否一致。
原材料、外购件的外型尺寸、内在质量以及技术要求均应符合设计图纸和国家标准的有关规定。
原材料和外购件检查合格，由企业质检部门在原质保书上加盖检验合格章，编上序号，作为产品提交的依据；对不合格的材料或外购件，应及时反馈供方，以便及时处理。
当对原材料或外购件的质量有异议时，应对其进行必要的复验，检验其化学成份，机械性能以及内在质量。
b.原材料和外购件检验流程（见附图）
3、钢结构的加工
1）一般要求
a.加工工艺编制
加工前，在熟悉加工详图及技术要求的前提下，结合工厂的实际情况进行深化设计，编制详细的加工工艺，并经设计、监理等有关部门的认可，作为钢结构加工的依据。
b.放样
放样工艺流程（见附图）
放样:
按照施工设计图纸和施工工艺的要求,采用计算机对加工零、部件进行放样,以确定各个零部件的精确尺寸。
在放样平台上对桁架钢结构进行１:
１实物放样，对上下弦杆定制加工样板、样条，以保证弯管制作精度。
按放样尺寸，制做箱形钢管、工字钢梁等结构的各种角度样板和下料样板。
放样同时要预留焊接收缩量；
排板:
对加工焊缝进行排版，平行焊缝之间的间距应大于200mm；
排板应尽量避免十字焊缝；
当厚、薄板之间相对接，并且板厚差大于4.0mm时，则应按1:
4的斜度削斜。
对H型钢及钢管，在构件的长度方向应加放300mm二次加工余量，对箱形管，在构件长度方向加放200mm焊接收缩余量，长度方向应放端面铣切余量10mm。
c.号料与划线
号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单和零件草图进行号料。
母材必须平直、无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除。
划线公差要求：
项目
允许偏差
基准线，孔距位置
≤0.5mm
零件外形尺寸
≤1.0mm
划线后应标明基准线、中心线和检验控制点。
作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，零、构件上不应留下任何永久性的划线痕迹。
d.切割和刨削加工
切割工具的选用：
设备及工具名称
切割形式
切割项目
数控切割机
氧乙炔气体火焰切割
板材
门式切割机
氧乙炔气体火焰切割
板材
半自动切割机
氧乙炔气体火焰切割
板材
数控相贯线切割机
氧乙炔气体火焰切割
管材
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，剪切边应打磨。
气割的公差度要求：
项目
允许偏差
零件的长度
长度±2.0mm
零件的宽度
板制钢管：
宽度±1.0mm
零件板：
宽度±1.0mm
切割面不垂直度e
t≤20mm，e≤1mm；
t≥20，e≤t/20且≤2mm
割纹深度
0.2mm
局部缺口深度
对≤2mm打磨且圆滑过度。
对≥2mm电焊补后打磨且圆滑过度。
切割后应去除切割熔渣。
对于组装后无法精整的表面，应在组装前进行处理。
火焰切割后须自检零件尺寸，然后标上零件所属的工作令号、构件号、零件号，再由质检员专检各项指标，合格后才能流入下一道工序。
e.矫正、打磨
钢材的机械矫正，一般应在常温下用机械设备进行，如钢板的不平度可采用七辊矫平机；BH钢梁的焊后角变形矫正可采用火工校正，但矫正后的钢材，表面上不应有严重的凹陷，凹痕及其他损伤。
热矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度不应大于850℃，冷却时不可以用水激冷。
构件的所有自由边角应有约2mm的倒角。
2）钢管桁架杆件加工
a.制作加工流程
钢管制作详图→原材料进厂检验→号料→下料→边缘加工→钢管对接→矫正→探伤→弯曲成型→检验→抛丸除锈→喷漆。
b.钢管的对接
成品钢管一根长约6~12米，3~4根钢管拼接成一段后整体弯曲成型。
钢管对接采用等强连接。
焊接接头如下图：
钢管对接焊口焊缝在弯曲成型前，必须打磨平滑。
钢管组对是在胎具上进行的，以钢管的长度来定胎具的布置，如下图所示。
组对时两节钢管柱十字线对十字线，用细铁丝拉接另两端的十字线，是所有的十字线均要在同一条直线上。
对好后，点焊固定，焊缝长度50mm，四周均布，点焊时，应对称施焊，以免焊缝单边收缩变形。
钢管
胎具
钢管对接示意图
钢管对接焊接示意图
c.钢管弯曲成型
技术要求:
本工程中桁架弦杆为空间曲杆，需弯曲成型。
弯管成型满足以下技术要求：
钢管弯曲成型后的材料质量不得有明显的改变，仍能符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的规定；
钢管表面平滑过渡，不得出现突变、折痕、表面凹凸不平等现象；
钢管弯曲成型后的外径与设计外径的差值不得大于±2.0mm及设计外径的0.5%中的较小值，壁厚与设计壁厚的差值不得大于±1.0mm及设计壁厚的10%中的较小值。
弯曲工艺：
弯管：
钢管弯曲成型采用大型数控、程控弯管机进行各种曲率的弯曲成型。
对桁架上下弦管，可采用DB257CNC中频弯管机及DB76CNC数控弯管机进行弯管。
弯管采用折线法弯曲,用样板进行校对,弯曲线与样板线之间的误差按GB90205－95规范要求不超过±2mm。
管子弯曲后的截面椭圆度不超过±1.5%。
每段钢管弯曲之前，两头必须留有足够的余量，一般每端留20~30mm；弯曲成型后两头余量切除，确保弯管使用精度。
在钢平台上进行杆件的放样，划出杆件弯曲中心线和边缘线。
把弯曲成型的杆件与样板对照，检查是否超差，尤其对接口，若有局部进行调整，通常采用冷矫或热矫。
考虑到运输问题，将钢管拼接成30m左右的长度，然后弯曲成型。
分开桁架时，要先整体拼装完成后，再分开，不允许每段单独进行拼装。
3）H型钢及箱形钢管的加工
a.制作工艺流程（见附图）
矫正
b.组装
组装前要对有些钢板进行卷制，钢板卷制工序在W11S－30×3000卷板机上进行，卷压钢板制考虑到一次变形量不能太大，上滚下降距离为每次10mm,快成型时为防止钢板卷过，调整上滚下降距离为每次0.5mm,直至达到要求，同时，卷制前要对在端部进行预弯。
卷制方法见下图。
端部预弯:
端部预弯示意图
卷制:
钢板卷制示意图
卷好后，用样板进行检查，若产生变形，用反弯进行校正，机械无法完成的，用火焰配合千斤顶来完成。
A、H型构件的组装：
①组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。
②组装用的平台应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经验收合格后才能使用。
③构件组装要按照工艺流程进行，板制H型构件四条纵焊缝处30mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净，筋板的装配处应将松散的氧化皮清理干净。
④H型构件的翼板和腹板下料后应在翼腹板上标出长度中心线和腹板拼装位置线，并以此为基准进行H型构件的拼装。
H型构件的翼板可以先压反变形,反变形的数值可以通过试验确定。
H型构件拼装在H型构件拼装机上进行，变截面H型钢在拼装胎架上进行，拼装后按焊接工艺要领进行焊接和矫正。
⑤对于长度大于9000mm的梁，应按L/500进行起拱，因此BH梁的腹板下料后应先起拱并通过调整焊接顺序来控制预拱度。
构件组装精度
H型钢构件组装精度表
项次
项目
简图
允许偏差（mm）
1
T形接头的间隙e
e
e≤1.5
2
对接接头的错位e
e
e
e≤T/10且≤3.0
3
对接接头的间隙e
（无衬垫板时）
e
e
0≤e≤2.0
4
根部开口间隙△a
（背部加衬垫板）
a+△a
埋弧焊、
-2.0≤△a≤2.0
手工焊、
半自动气保焊
-2.0≤△a
5
焊接组装件端部
偏差a
aa
-2.0≤a≤+2.0
构件组装精度表
项次
项目
简图
允许偏差（mm）
7
组合BH的外形
b
h
-2.0≤△b≤+2.0
-2.0≤△h≤+2.0
8
腹板偏移e
e
e≤2mm
9
H钢翼板的角变形
b
e
连接处
e≤b/100且≤1mm
非连接处
e≤2b/100且≤2mm
10
腹板的弯曲
e1e2
B
t≤14
3.0
t≥14
2.0
B、箱形管的组装：
①箱形柱制作工艺流程
箱型柱制作流程图
装焊栓钉
UT
UT
UT
UT
②箱形柱制作要领
a）组装箱型柱内隔板和衬板。
b）箱型柱内隔板预留焊接收缩余量,见图a。
c）组装箱型柱翼,腹板和隔板。
先组装下翼板和内隔板,见图b,再组装两侧腹板见图c,d.
d）对隔板两侧边采用CO2气体保护焊进行焊接见图e。
e）组装上翼板见图f。
f）采用电渣焊对隔板另两条焊缝进行焊接。
焊接时，装配间隙、表面处理、电流电压等应严格按照焊接工艺评定的要求进行。
见图a~f。
g）四条纵向主角焊缝进行同向对称焊接，以减少扭曲变形见图g。
h）箱形管的下料后，要检查几何尺寸，确保下料尺寸的准确，尤其要保证对角线的的偏差在规定的范围内。
装焊完成后应采用端面铣设备，对箱形柱的上端平面进行铣切加工。
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，应及时向上反映，待处理方法确定后进行修理和矫正。
4）磨擦面处理
a）在现场安装螺栓孔周围100mm范围为摩擦面。
b）构件加工完成后应对摩擦面进行冲砂或抛丸处理，粗糙度为40~70μm，在处理过程中，磨料中应适当加入棱角砂等。
c）经处理好的磨擦面上不得有飞溅、毛刺、油污等。
d）在涂装过程中应对摩擦面进行保护。
e）在对摩擦面进行施工前，应先进行摩擦面试验，以确认工艺的有效性。
14.4.2.2钢结构焊接
1、焊接设备
下列焊接设备适用于该工程的的焊接工作。
焊
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