钢结构工程制作方案.docx
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钢结构工程制作方案
1.工程概况
2.钢结构制作的总体构思
钢结构的制作包括钢结构的工厂制作和钢结构的现场预拼装焊接两部分。
本钢结构制作工程主要有钢管V支柱、钢管T拱形桁架、钢管TT连系桁架、屋面HM钢梁、钢管支撑、C形檩条及屋盖面结构等（见下图），整个结构形成双曲面铰接和刚性连接结构，其结构复杂、跨距较大、空间连接构件多，对钢结构的制作提出了较高的要求。
钢结构制作的总体构思是针对本工程钢结构特点和运输及吊装的要求，在工厂进行桁架T-1～T-8和连系桁架的杆件制作，现场分段组对拼装和焊接；地脚螺栓、支座、V型柱、屋面梁和支撑在工厂制作成成品构件，交付安装单位安装。
这样既便于全面铺开制造、控制质量，提高加工制作精度和生产效率，又满足运输的要求。
同时，我局作为该工程的总承包单位，我公司亦承担钢结构安装工程的施工。
在制作安装过程，统筹考虑钢结构安装工程施工要求，在此基础上编制制作进度安排、现场拼装段（节）的划分，为钢结构施工工程质量、安全、工期等目标的实现提供足够的保证。
2.1钢结构制作工程具有以下特点：
1）根据桁架结构特点和运输及吊装要求进行分段（节）的划分，桁架分段（节）制造以优先考虑运输和吊装为主。
在现场拼装力求使桁架段（节）尽可能大，以减少钢结构安装现场接头数量。
2）利用结构的相似性，设计专用工装胎具和工位，采用专业化流水作业方式进行生产，控制钢结构制作精度，满足设计要求。
3）确保制造工艺的质量精度，全部构件采用计算机立体建模，微机放样生成零件下料图，零件下料时留出少量焊接收缩补偿量，杆件下料时采用三维六轴数控相贯线切割机等设备，钢管杆件下料过程中不用二次切割，每根杆件的精度高，使桁架的装配质量满足焊接要求，确保制造质量。
2.2钢结构制作总流程
1）制作总流程
制造合同、设计院文件
生产计划
质量控制
协调
深化设计图
施工工艺文件
原材料检验
材料管理
图纸文件消化
放样、号料
工序检验
下料、加工
除锈、涂装
分组编号
配套发运
胎模制作
几何尺寸检验
现场拼装
焊缝检测
焊接
检测表、评定表
终检
段（节）运输、交付安装
3.施工组织机构及施工资源的配备
3.1施工组织机构设置
根据济南遥墙机场航站楼钢结构制作工程施工管理需要拟建立组织机构如下：
总指挥：
田启良
副总指挥：
袁敬中
办公室负责人：
曹兵
物资供应部：
汪芳丽
工程技术部：
毕水勇
项目技术负责人：
李基千
项目经理：
王怀玺
加工厂施工员：
陈质才
现场施工员：
韦文鑫
质量检查员
焊接工程师
钢结构工程师
材料管理员
经营财务人员
运输负责人
涂装工程师
检测工程师
安全检查员
制作一队
制作二队
制作三队
制作四队
拼装一队
拼装二队
拼装三队
拼装四队
3.2施工资源的配备
3.2.1钢结构加工设备及检测仪器的准备
1）钢结构加工设备的配备
（1）主要制作设备配置计划表
根据本工程钢结构制作的要求，由设备管理部进行钢结构加工设备的配置和管理。
本工程拟投入的钢结构加工设备如下表所示：
序号
设备名称
数量
型号规格
产地
一
工厂制作设备
1
绘图软件及设备
1套
X-steel设计软件等
芬兰TaklaOyj公司
2
钢管相贯线切割机
1套
六轴数控SKGG-B型
切割管径Φ800mm
哈尔滨
3
龙门式数控切割机
2台
SKG-3A（3）
哈尔滨
4
数控剪板机
1台
QC12Y
马鞍山
5
带锯机
2台
750mm，1000mm
美国Peddinghaus
6
H钢坡口开铣机
1台
HS-38MW通过式，1000mm
日本HATALY
7
三维数控钻孔机
1台
BDL-760／3，760mm
美国Peddinghaus
8
三维数控钻孔机
1台
6BH-1200T，1250mm
日本AMADA
9
数控平面钻床
1台
双平台PD16型,1600mm
济南FINCNC
10
卧式弯管、矫直机
1台
4.5米可调弯矩
徐州锻压
11
联动压力机
1台
1600吨/15米
黄石
12
抛丸机
1台
2200mm×2500mm
台湾
13
多头直条切割机
1台
龙门式9+1
无锡
14
仿形切割机
6台
CG2-150
上海
15
摇臂钻床
3台
Z3040，Z3050
沈阳中捷
16
二氧化碳保护焊机
40台
RF500
日本Panasonic
17
碳弧气刨焊机
12台
600A
日本Panasonic
18
硅整流焊机
20台
300A以上
日本Panasonic
19
焊材烤箱
2台
150KG
无锡
20
焊材保温箱
1台
无锡
21
空压机
2套
BA-100G
德国BAUER
22
高压无气喷漆设备
2套
德国WIWA
23
室内桥式吊车
2台
16吨
南京
24
室内桥式吊车
4台
10吨
南京
25
龙门吊
1台
20t/5t30m
南京
26
电动平车
7台
20吨以上
常熟
27
中频弯管机
1台
二
现场拼装设备
1
履带式起重机
1台
75t
2
载重汽车
2台
10t
3
载重汽车
2台
1.5t
4
汽车吊
2台
16t
5
硅整流焊机
80台
SS-400
6
焊条烘干箱
4台
300－5000C
7
焊条保温箱
4台
1500C
8
电动角向磨光机
60台
Φ100
德国
9
小型空压机
2台
W-2/5D
南京
10
仿型切割机
2台
CG2-150Φ600
上海
说明：
其它加工机床一应俱全，不再单列。
2）钢结构加工检测设备的配置
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
红外线测温仪
ST2X00－7000C
台
2
预后热用
2
记录仪
XWFJ-30000－10000C
台
2
预后热用
3
控温柜
DWK240KW
台
2
预后热用
4
测温笔
100℃-250℃
支
10
5
焊缝检验尺
把
10
现场4把
6
风速仪
台
2
现场用
7
钳形电流表
600A
副
2
现场用
8
超声波控伤仪
SMART-220
台
2
现场用
9
磁粉控伤仪
DSE组合式
台
1
现场用
10
塞尺
套
4
现场用
11
测厚仪
把
4
现场2把
12
放大镜
只
2
现场用
13
钢盘尺
50m，30m
把
各4
现场各2把
14
钢卷尺
5m，3m
把
各10
现场用
15
附着力测试仪
台
2
3.2.2施工作业人员的准备
本工程的主要施工人员由我公司的钢结构厂进行配置，公司总部作为技术和资源的配置调度中心，从全公司范围内进行资源配置，协调、指挥本工程的实施。
针对本工程的具体情况，为了保证该工程高速、优质地完成，我们将选择具有同类工程施工、经验丰富的专业施工人员进行该工程的施工。
1）施工作业队的构成
项目经理部
现场
拼装
工长
制造
工长
理化检测工长
生产
车间
检测班
现场拼装
焊接队
钢管煨弯队
下料切割班
2）施工作业人员的配备
施工作业队
工种
人数
备注
钢结构厂生产车间加工制作
号料
12
钢板号料
切割下料
40
相关线切割
煨弯工
40
弦杆煨弯
装配工
20
底座装配
焊工
24
底座焊接
检验员
6
质量检验
现场预拼装作业队
号料
8
另星号料
切割下料
6
另星切割
装配工
40
桁架装配
焊工
80
桁架焊接
油漆工
30
局部补涂面漆
工厂涂装作业队
设备操作工
8
工厂抛丸操作
油漆工
18
工厂涂装
起重工
4
配合吊装
运输队
起重工
6
工厂装车
编组编号员
4
工厂配件编号
场内转运工
8
现场卸车
司机
12
运输司机
合计
综合人数
390
2）钢结构制作各阶段的工作要求
工作阶段
实施内容
技术准备阶段
编制材料计划清单，材料采购订货，材料取样检验，施工图深化设计，焊接工艺评定，焊接试验，焊工技术培训考核，工装胎具设计制作
制作施工阶段
结构放样，制作样板、样杆、模具、钢材数控下料切割，零、部件加工制孔，桁架分段（节）组装焊接，预拼装，涂装，编号，装载运输
检验阶段
构件放样检查、样板、样杆检查，零件、杆件抽查，拼装几何尺寸检查，焊缝质量无损检测，抛丸涂装检查、编号标志检查
装载运输阶段
运输路线选择，确定运输车辆，装载捆绑检查，派遣专人押运
3.2.3钢结构加工前的准备
1）焊接工艺评定试验
焊接工序属于特殊工序，焊接质量的好坏，直接影响钢结构件的使用安全。
为确保本工程的制造质量，应进行严格的焊接工艺评定试验工作。
根据本工程钢结构构件的结构特点，所使用的钢材种类和对焊接接头的质量要求，我们将在多年的钢结构焊接经验的基础上，按照焊接接头的等强度、等屈服、等韧性原则，依据《建筑钢结构焊接规程》和《钢结构熔化焊工工艺评定》的相关要求，进行焊接工艺评定试验，从而优选焊接材料、焊接工艺方法和焊接工艺参数。
2）职工技术培训
凡是从事本钢结构工程制造的气割工、铆工、电焊工、涂装工、起重工等均进行专项培训，除必须熟练撑握本工种的操作规程外，还应了解本工程结构的相关要求及《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。
对从事焊接工作的电焊工和定位焊工必须通过相应的焊工资格考试，焊工考试由本公司焊工考试委员会按照本钢结构工程的技术标准要求进行，并报监理工程师审核认可。
针对本工程钢结构的制造和安装特点，按照不同的焊接方法、不同的焊接位置，参照工厂已有的工艺评定，焊工做技能考试，焊工择优持证上岗，确保焊接质量。
3）工艺文件准备
根据施工图和深化设计图纸，编制详尽的钢结构制作加工工艺，用于指导钢结构件的生产。
尤其对焊接工序，为了确保焊接质量，针对各种型式的结构形式，编制详细的钢构件制作焊接工艺规程，明确规定焊接设备、焊接方法、焊接位置、焊前清理的方式方法、焊接材料的型号、规格和焊前烘干方法及温度、焊接电流、电压、焊接速度、层间温度、焊接层数，焊接过程中出现问题的处理方法、焊后探伤的时间、方法及合格标准等，使得钢构件制造的每一个焊接工序（特殊工序）都处于受控状态。
针对本钢结构工程的结构特点及公司有关技术管理规定，需编制如下工艺文件：
（1）结构制作工艺规程
（2）焊接工艺规程（WPS）
（3）材料定额
（4）涂装工艺
（5）零部件工艺过程
（6）工艺路线、杆件表、工装明细表
（7）检验细则
（8）焊缝内部质量检验工艺
（9）焊缝返修工艺规程
4）厂内生产准备
厂内生产准备包括生产计划的编制、生产工艺布局的调整（含设备的移设）、工装胎具的制造和各种工具、卡具的制作等，安排生产计划进行进一步具体化，确保钢结构制作的顺利进行和按期完成。
3.2.4原材料采购和检验准备
建筑钢结构材质必须具有足够的强度、良好的塑性、超韧性、耐疲劳性的良好的焊接性能，且易于冷热加工成形、耐腐蚀性好、成本低廉。
1）原材料采购要求与适用标准
本钢结构工程采购的原材料的品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求，应具有出厂质量证明书和合格证，并经监理工程师批准后方可使用。
（1）钢材
必须符合国家相应标准，钢材需满足化学成分、机械性能及有关工艺和质量要求。
出厂时必须具有产品质量保证书和产品合格证书。
用于主体结构的钢材材质为：
Q345C，应满足GB/T1591中的化学成分和力学性能要求；
钢管：
采用热轧无缝钢管
圆钢管尺寸允许误差：
外径：
±1%，且最小±0.5mm最大±1.0mm
壁厚：
无缝管－10%，但圆周周长的25%范围内容许为-12.5%
重量：
±6%（单根）
平直度：
0.2%。
长度：
＋150mm，－0
钢板：
当钢板的厚度等于或大于40mm时，应符合Z15级的断面收缩指标和含硫量不超过0.01%的要求。
（2）焊接辅料：
焊条、焊丝、焊剂应与被焊钢材匹配采购
电焊条（手工焊），Q345C，采用E5015、E5016。
焊剂和焊丝（自动焊），采用F5024—H10Mn2
（3）螺栓、螺母：
高强螺栓采用10.9S级高强螺栓。
2）材料管理
（1）所用的钢材必须符合施工图说明要求，并具有质量保证书和检察报告。
钢材入库前，必须办理检验手续，必要时进行复检；
（2）材料应按品种规格分类堆放，并应采取标识措施，严禁混用；
（3）焊条、焊丝及焊剂应符合设计要求，并具有质量保证书。
焊接材料应按牌号和批号分别存放在适温和干燥的地方；
（4）材料的贮存，应保证其质量的完好并适应工程进度的要求，同时应置于便于检查的地方。
3）材料采购质量控制
（1）书面检查：
原材料采购严格按设计要求进行,原材料进厂必须检查材料质保书是否与进厂材料相符,并且检查其理化性能,全部合格后方可入库。
（2）理化检查：
我公司具有理化检测资格,对于有疑问和主要材料，需复检其化学、物理性能，合格入库，否则作退货处理。
（3）外观检查：
对以上检查合格后，有必要对材料外观、品种、规格、标志、外形尺寸等进行直观检查。
（4）无损检验：
对外观检验有疑问时，利用无损检测仪对材料进行最后鉴定。
4.钢结构施工总进度计划安排
根据中建八局济南遥墙机场总承包项目指挥部和钢结构制作、安装项目部详细研究讨论拟订钢结构制作施工总进度计划安排如下：
5.钢结构制作方案
根据钢结构制作总体构思和深化设计图划分，结合吊装、拼装、运输等具体施工方法，钢结构构件全部在工厂制作成形、抛丸涂装后运往现场和现场就近的拼装场地，分段（节）拼装吊装。
5.1钢结构拼装段（节）划分
钢结构拼装分在楼面上搭架子和在拼装场地胎膜上拼装两种方法。
T—1～T—3每榀桁架各分3段（节）制作，每段（节）分别长度为23.512米，26.373米和28.807米，重量为15.474吨、20.117吨、21.581吨。
T—4桁架在楼面上搭架子拼装中间40米长，重量为26.623吨，余下两端在拼装场地分段拼装长度各为26.543米，重量各为17.666吨。
T—5桁架在楼面上搭架子拼装中间45米长，重量为30.763吨，余下两端在拼装场地分段拼装长度各为25.068米，重量各为17.137吨。
T—6～T—8在楼面上搭架子拼装中间60米长，分别重量为40.648吨、40.494吨、40.292吨，T—6两端各长27.876米，重量为19.885吨，T—7两端各长36.62米，重量为25.95吨，T—8两端各长42.455米，重量为29.94吨。
插入图---（见分段（节）图
5.2零部件下料
本工程钢结构零件主要有板材零件和型材零件。
其中型材零件主要有管子杆件和HM型钢零件。
1）板材零件下料切割
板材零件主要是支座板、加强板、加筋板、连接板等，在计算机上立体建模生成零件数据并使用套料程序进行排版，生成数控切割指令数据，采用数控切割机进行下料切割。
2）管子杆件下料切割
管子杆件主要是钢管支柱、桁架上弦杆、下弦杆、腹杆和屋面梁之间支撑，在计算机建立三维模型进行数学放样，求出每个管子零件的各项切割参数，通过网络传输到数控相贯线切割机，采用数控三维六轴相贯线切割机进行切割。
3）HM型钢零件下料切割
HM型钢为屋面梁，每根长度分别为10米和20米，采用专用带锯机进行下料切割。
5.3T形桁架制作
桁架制作主要有T型管桁架和TT型连系桁架，其施工程序如下：
T桁架主要由上下弦杆、腹杆和上弦面横杆组成，由于该桁架上、下弦为同心圆，交点设在管子中心，上弦为双根，间距为5米，下弦为单根与上弦均分座中，上下弦垂直间距为4米，因此三根弦杆是在同心圆上取的弧线，在工厂制作时，将T桁架上下弦杆，根据拼装制作划分的段（节），编号配制煨弯成符合上弦和下弦弧度，煨制好的弦杆最长不超过12米，运往施工现场，在施工现场按制作拼装划分段（节），在胎具上拼装焊接成安装段（节）。
腹杆和上弦面横杆采用数控相贯线切割机进行下料切割，编号配套运往施工现场进行拼装焊接。
1）桁架制作工艺流程
材料进厂检验－→下料、切割－→上下弦拼接口和各腹杆及水平横杆加工好坡口－→弦杆经中频或火焰加热煨制－→散件运往工地－→在工地按所划分的段（节）在胎上进行拼装焊接。
2）桁架精确下料工艺
对形状复杂的零件（各种连接板等）采用精密数控切割机下料；对于矩行零件则采用高精度的龙门式多嘴切割机下料；对于管件则采用精密的三维六轴相贯线切割机下料；切割时采用合理的切割顺序及增加割线补偿等措施，保证其几何形状和尺寸精度，下料时预留焊接收缩补偿量。
3）桁架弦杆煨制方法
本工程桁架弦杆钢管规格为Φ457和Φ508，大跨度桁架，上下弦为两个同心圆弧线，半径相距4m，任取其某段拱长均可作为桁架弧长，因此，将上下弦钢管按分段（节）拼装需要焊成单根长度煨制成拱。
T桁架弦杆煨制拟定为以中频煨制为主和胎模上冷煨制时加热成形为辅的方法进行加工。
1）中频煨制
采用液压中频弯管机（48B型1000KWφ1200×50）弯管的工艺要求：
①、曲杆表面光滑过渡，钢材表面不得出现折痕、不平现象；
②、弯管成形后，材质不得有明显改变；
③、弯管成形后，钢管外径及壁厚（减薄量）不得小于设计值及偏差。
根据上述要求和钢管曲率，我们在新购的专用弯管设备上，采用机械滚压成形，用3m长样板和地样检验煨制曲率。
（2）钢管冷煨制方法
钢管冷煨制方法需搭设制作平台，其形式如下图所示：
①在厚钢板平台上，安装5个龙门架，设置五台同一油箱的液压千斤顶或50t螺旋千斤顶，液压千斤顶分别有各自回路油管控制压力，在千斤顶端头安装吻合钢管外经的顶托，被煨制钢管的外侧两段，在钢平台上，固定安装吻合钢管外经的靠山顶托，将五台千斤顶相距2m固定安装在平台上，使千斤顶顶托紧靠被煨制的钢管，并在千斤顶顶托相对应钢管外侧，设置限制钢管煨制的顶托靠模，应煨制的钢管每件长12米，且煨制成形后的拱高仅为92mm就满足桁架设计拱度。
②起动液压油泵，五台千斤顶同时顶伸，当3号千斤顶顶伸距约22mm时，就被3号靠模限制，该3号千斤顶的回路油管回油，3号千斤顶停止顶伸；且1、2号千斤顶继续顶伸，当2号千斤顶顶伸55～60mm左右时，又被2号靠模限制，2号千斤顶的回路油管回油，2号千斤顶停止顶伸，而1号千斤顶继续顶伸钢管至靠模，此时钢管煨制成形达到设计拱度，液压千斤顶亦可用螺旋千斤顶替代。
③设计煨制胎模时根据设计要求不增加起拱余量。
当煨制成形后，仅为刚性成形，采用氧乙炔火焰烘烤，使钢管塑性成形。
2）段（节）端口对接精度控制技术
桁架上下弦按分段（节）煨制好后，在钢平台上进行逐段试拼装，检验煨制拱（弧）度，在此同时设置好段（节）总拼装安装时的连接固定卡具，保证段（节）弦杆端口在高空对接精度，采用下述措施进行控制：
（1）上下弦杆在工厂制作时采用整个弦长多段（节）整体拼装；
（2）对连接节点设计易于拼装的连接龙门卡具，经设计院同意后施工；
（3）严格控制段（节）制作精度。
3）焊接程序和焊接变形控制技术
T桁架的结构虽不复杂，但管件直径较大，壁厚又不一致，焊接变形的控制是本工程的重点和难点之一，为了保证本工程的建造精度能满足设计要求，保证安装的顺利进行，采取如下的技术措施：
（1）采用计算机进行立体建模和数学放样，并精确计算制作胎架等数据，是制作精度控制的基础；
（2）设计计算焊接过程的收缩量，制定焊接收缩补偿量和余量施放数据；
（3）弦杆与腹杆、横杆在工厂对接，焊接时采用二氧化碳气体保护焊和手工焊相结合措施，设计合理的焊接工艺，制定焊接顺序，控制焊接变形；
（4）采用桁架弦杆撑开等强制措施，焊接过程中采用刚性控制变形措施；
（5）采用先进的数控三维六轴相贯线切割机等机械进行零件的下料，保证杆件制作精度和桁架组装质量，为焊接变形控制打下基础。
4）制孔技术
本工程钢桁架的设计支柱为上下铰接连接，铰接连接板孔经为¢152mm，次梁支撑为高强螺栓连接，柱底座板上孔经为¢70mm,为保证制孔质量满足设计和质量要求，将采用下列制孔技术：
（1）钢柱底座板和铰接连接板制孔，采用高精度的仿形切割机制孔；
（2）支撑连接板制孔，采用高精度的数控平面钻床制孔；
（3）制孔的孔壁垂直度<1%，铰接板孔壁经研磨处理。
（4）钢柱底座板和铰接连接板焊接前采用临时工艺销轴固定，然后进行焊接，焊后进行二次镗孔加工，确保现场安装穿轴一次成功。
5.4TT桁架制作
TT桁架为T桁架端头连系桁架，上弦一根，下弦二根，上下弦之间设有腹杆，两根下弦之间不设腹杆，工厂制作按各个整件桁架上下弦长度下料配制长度编号，各腹杆下料在计算机建立三维模型进行数控放样，求出每根腹杆管子零件的各项切割参数，采用数控三维六轴相贯线切割机切割，设置各腹杆标签，长度编号，配套运往施工现场在胎模上拼装焊接。
5.5支腿制作工艺方法
支腿为管支腿铰接连接，管子支柱与管子桁架连接分三种形式：
边柱连接、中柱连接和端墙连接。
管子支柱与底座板铰接连接、管子支柱与管子桁架连接也为铰接。
支腿支座板制作钻孔经复核检查合格，由于各支座较大，焊缝密集，为防止焊接变形，组焊时将采用重叠式焊接，具体步骤如下：
1）在底座板上划出铰接板组对线，将铰接板穿入临时连接销子，每块铰接板和加筋板按划线间距垂直点焊在底座板上，在铰接板顶端和侧面临时点焊数根杆件，控制其间距，又将另一块底座板通过地脚螺栓安装孔用螺栓紧固重叠在一起。
2）铰接板与底座板焊接，为控制焊接时温度集中而产生焊接变形，将采用分段、分层、分件焊接，每块铰接板焊缝高度达到1/3~1/2高度，让其自然稍冷后继续焊接，不能急于求成，焊接过程中随时转动临时梢子，验证焊接变形情况。
3）铰支上半部组焊应与下半部匹配制作，焊接时采取相应措施，并在焊接钢管柱的面板上点固两块厚立板，防止平面变形。
4）焊后拆开两块底座板，用穿轴检查底座板的变形情况，如变形须进行二次镗孔加工，确保现场安装穿轴一次成功。
5.6屋面HM型钢次梁制作
屋面HM588×12×20梁在工厂制作，根据T桁架安装间距，由计算机建立三维模，求出两个T桁架之间距，首先制作安装在T桁架上的长10米屋面梁，然后制作两个T桁架之间的中间段屋面梁长度为20米，安装焊接好屋面支撑Φ219×8支撑连接板。
制孔划线由样杆统一划线，在三维数控钻床上精确制孔，每根屋面梁设标签编号出厂，运往工地安装，屋面梁单件最长不超过20米。
5.7屋面支撑制作
屋面支撑为Φ219×8管子两端设连接板，在计算机上建模计算出各支撑长度，按施工图设计好两端头连接板，在工厂内制作好编号出厂，运往工地安装。
6.钢管桁架现场预拼装
T钢管主桁架上弦两根直径为D457mm壁厚分别为12和16mm，下弦一根直径分别为D457mm，壁厚为16、20mm和直径D508mm，壁厚为16、18和25mm两种。
TT钢管连系桁架上弦一根
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