钢结构制作工艺.docx

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钢结构制作工艺

六、钢结构制作工艺及技术措施

6.1构件制作工艺流程

材料检验→材料拼接→放样和号料→切割或剪切下料

矫正和边缘加工→制孔→组装→焊接→涂装、编号→构件验收

6.1.1放样、号料：

（1）放样应采用经过质量检定的钢尺，并将标定的偏差值计入量测尺寸，尺寸划法应先量全长后分尺寸，不得分段丈量相加，避免偏差积累。

（2）号料应使用经过检查合格的样板，避免直接用钢尺所造成的过大偏差或看错尺寸而引起的不必要损失。

（3）放样、号料前应根据钢柱、钢梁等构件的制作长度进行材料的拼接和焊接。

6.1.2切割或剪切下料

（1）本工程主要由焊接H型钢组成，钢板主要采用半自动气割机下料，型钢主要采用型钢锯床下料。

（2）筋板、柱梁连接板等厚度不小于20㎜的板料可采用剪板机进行下料。

（3）气割或剪切允许偏差不得超过规范规定。

6.1.3矫正或成型

（1）钢板拼接焊后的矫正可采用平板机火焰加热进行。

（2）焊接H型钢半成品的矫正采用H型钢校直机。

（3）型材的矫正采用液压校直机。

（4）矫正后的材料允许偏差应符合规范规定。

6.1.4制孔及组装

（1）所有螺栓孔径及孔距应满足规范要求。

（2）制孔均采用钻床钻制，并主要采用液压摇臂钻床钻孔，以确保钻孔质量。

（3）组装前，零件、部件应检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边30～50㎜范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净。

（4）为保证隐蔽部位焊接下来涂装的质量，在焊接、涂装后应经质量检查部门认可，签发隐蔽部位验收记录，方可封闭。

（5）组装顺序根据焊接方法和焊接顺序确定。

（6）焊接H型钢的组装在专门的组装胎架上进行，见焊接H型钢组装示意图。

（7）严格控制组装偏差，构件的外形尺寸偏差必须控制在《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）附录B规定的范围内。

6.1.5摩擦面处理、涂装、编号

（1）摩擦面处理采用砂轮打磨，打摩范围不应小于螺栓孔径的4倍，打磨方向宜与构件受力垂直，处理后满足规范要求。

（2）钢构件的除锈喷砂除锈，并且除锈和涂装应在制作质量检验合格后进行。

（3）涂装时的环境温度和相对湿度应符合产品说明书的要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在5～38℃之间，相对湿度不应

大于85%，构件表面结露时不得涂装，涂装后4h内不得淋雨。

（4）施工图中注明不涂装的部位不得涂装，安装焊缝处应留出30～50㎜暂不涂装。

6.1.6构件验收

钢屋架、钢梁等构件制作完成后，应该满足以下基本要求：

（1）构件尺寸检验符合有关标准要求后，尺寸误差必须在允许偏差范围内。

（2）构件焊缝外观探伤检验合格。

焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺隐，二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。

焊缝超声波探伤检验合格。

（3）螺栓连接摩擦面的处理和构件涂装符合设计和规范要求。

钢构件出厂时，应具备下列资料

（1）产品合格证；

（2）施工图和设计变更文件；

（3）制作中对技术问题处理的协议文件；

（4）钢材连接材料的质量证明书或报告；

（5）焊接工艺评定报告；

（6）高强螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告，焊缝无损检验报告及涂层检测资料；

（7）主要构件验收记录；

（8）预拼装记录；

（9）构件发运和包装清单；

6.2焊接和焊接检验

6.2.1焊接工艺评定

施工单位对其首次采用的钢材、焊接方法、焊后热处理等，进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺。

本工程采用钢材主要为Q235，根据本工程具体情况，拟作δ=12㎜和δ=8㎜两种材料各自对接和角接的焊接工艺评定。

6.2.2焊接工艺

（1）焊接H型钢的焊接工艺

焊接H型钢的焊接采用自动埋弧机焊接，焊接在专门的焊接胎架上进行，每一条焊缝焊接两道成型。

（2）手工电弧焊焊接工艺参数：

焊接方法

焊条型号

电流极性

焊接电流

焊接电压

预热温度

回火温度

焊条

烘干温度

焊条烘干时间

手工

电弧焊

结506Φ4.0

直流正接

150-180A

18-24V

100℃

-150℃

600℃

-650℃

350℃

1h

6.2.3焊接质量保证措施

（1）焊工应经考试并取得合格证后，方可从事焊接工作。

（2）所用的焊条、焊剂等均应合格，并严格按使用说明书进行。

（3）施焊前，焊工应检查焊件部位的组装和表面清理的质量，如不合格要求，应修整合格后方能施焊。

（4）在组装好的构件上施焊，应严格按焊接工艺参数以及焊接顺序进行，以避免焊后变形，特别要注意控制柱梁节点的焊接变形。

（5）采用多层焊时，应将前一道焊缝表面清理干净后再施焊。

6.2.4焊缝质量检验应符合以下要求：

（1）焊缝外观质量检查符合以下要求：

焊后外观检查，应按设计文件的标准在焊缝冷却后进行，由低合金结构钢焊接成的大型梁柱构件以及厚板焊件，应在完成焊接工作24小时后，对焊缝及热影响区是否存在裂纹进行复查。

焊缝表面均匀、平滑，无折皱、间断和未满焊，并与基础金属平缓连接，严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷；

所有焊缝均进行外观检查，当发现有裂纹疑点时，可用磁粉探伤或着色渗透探伤进行复查。

（2）焊缝的超声波探伤检查按下列要求进行；

图纸和技术文件要求全熔透的焊缝，必须按比例进行焊缝超声波探伤检查；

超声波探伤检查应在焊缝外观检查合格后进行。

表面不规则、不清洁的部位要予以清理；

全熔透超声波探伤检查数量按设计文件的规定进行；

超声波探伤检查应根据设计文件规定的标准进行，无规定时，按GB11345-89《钢焊缝手工超声波检验方法和探伤结果分级》标准执行。

超声波探伤检查应做详细记录，并写出检查报告。

经检查发现不合格的焊缝，必须进行返修。

焊缝出现裂纹时，应

由焊接技术负责人主持进行分析，制定出措施后方可返修。

修补后的焊缝应用砂轮修磨，并按要求重新进行检查。

6.3预防焊接变形的措施及矫正措施

6.3.1产生焊接变形的原因

焊接变形是焊接结构产生中经常出现的问题，焊接变形不仅影响结构尺寸的准确和外形美观，而且有可能降低结构的承载能力，引发事故。

6.3.2预防残余变形的措施

焊接残余变形可以从设计和工艺两个方面来解决：

1.设计措施

（1）合理地选择焊缝的尺寸和形式

设计时应适量采用较小的焊缝尺寸，从工艺上的可能性出发，在保证焊接质量的前提下，按着原来选取工艺上可能的最小焊缝尺寸。

（2）尽可能减少不必要的焊缝

在焊接结构中应该力求焊缝数量少，避免不必要的焊缝。

2.工艺措施

（1）反变形法

事前估计好结构变形的大小和方向，然后在装配时给予一个相反方向的变形与焊接变形相对抵消，使焊后构件保持设计的要求。

（2）刚性固定法

这个方法是在没有反变形的情况下，将构件加以固定来限制焊接变形。

（3）合理地选择焊接方法和规范

选用性能量较低的焊接方法，可以有效地防止焊接弯形。

（4）选择合理的装配焊接顺序

把结构中各条焊缝引起的变形加以综合考虑，尽量使其产生的变形相互低消，使变形降低到最低。

在焊接H型钢构件时，遵循焊接工艺规定的焊接顺序，尽量做好对称焊，在焊接量较大的复杂节点时，由多名焊工同时施焊，尽量做到分散对称焊。

6.3.3矫正焊接变形的方法

（1）机械矫正法

利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者互相抵消，其他焊接变形的构件根据具体情况也可用矫正机进行矫正。

还可利用锤击法来延展焊缝及其周围压缩塑性变形区域的金属，达到消除焊接变形的目的。

（2）火焰加热矫正法

对于无法用矫正机进行矫正的构件和梁节点等焊接变形部位，采用火焰加热矫正，利用火焰局部加热时产生的压缩塑性变形，使金属在自然冷却后收缩，来达到矫正变形的目的。

6.4主要构件的制作

本工程主要构件钢梁、吊车梁等均由焊接H型钢再加工而成，钢梁按安装分段长度制作，分段时综合考虑运输和吊装，进行合理分段。

6.4.1焊接H型钢制作

工艺流程：

钢板检查→钢板处理→拼接→矫平→自动气割下料→H型钢组装→H型钢焊接→翼板矫平→旁弯校直→精整

焊接H型钢下料采用自动气割机，上料前先根据构件长度进行材料的拼接和焊接。

焊接H型钢的组装在组装胎架上进行，组装时把气割质量良好或经过钝边的两块翼板和一块腹板，放置于胎架上拼装成工字钢。

水平拼装胎架上有一定固定支座和一个活动支座（风缸、丝杠或楔子），把两块坚立翼缘板和一块水平腹块夹紧，并点焊固定。

当腹板准确对准两翼缘板中线后，用点焊把工字截面焊牢。

点焊（手弧焊）的高度应为焊缝高度的2/3，长20-30㎜，间距为300-400㎜，此外，还要在未施焊的工字截面的两端加引弧板，其宽度为60-100㎜，长度为80-100㎜。

把拼装好的工字截面放置于焊接胎架上进行焊接，采用埋弧自动焊，按图示焊接顺序焊接。

焊接完成后，两端引弧板用火焰切割并打磨。

采用H型钢校直机等机械矫正法矫正变形的工字截面。

6.4.2钢梁制作

H型钢下料时采用型钢锯床锯切，钢梁与钢梁节点的斜角也采用锯床锯切，以确保切角质量。

钢梁上梁柱节点板安装和焊接应注意控制和减小焊接变形。

6.4.3其它构件制作

支撑、檀条等基它构件制作较简单，支撑制作时主要采用型钢锯

床下料，可采用制作组装胎膜方法进行组装，檀条直接定做成图纸设计的长度。

七、构件运输方案

构件运输要注意以下几个问题：

（1）防止构件变形；

（2）运输安全；

（3）避开公路上车辆行驶高峰期，并办理准运证，

7.1运输车辆和机具

构件运输主要采用拖车运输，辅用大平板车，厂内上车主要采用行车，辅以10t龙门吊车，构件装好后，用2t倒链和钢丝绳把构件牢牢地捆在车上，防止构件前后左右移动，危及行驶安全。

7.2构件堆放

构件运至现场后，按不同规格分类堆放，并靠近吊装位置，以免不必要的二次倒运和翻动。

7.3防变形措施

将构件按受力大的方向垂直放置，且构件在车上不得移动，为了防止变形，装车时构件要堆放紧密，对于15.5米长钢梁的运输要制作专用的运输高架，或工厂分段，工地组装。

八、钢结构安装

钢构件安装前应对建筑物的定位轴线、标高等进行检查，并应进行主体结构检测和办理交接验收手序。

为安装方便，钢屋架先在地面拼装好后，由汽车式起重机吊装就

位，其余的钢构件由一台汽车式起重机抬吊就位，就位后随即装上屋面檀要和水平支撑，使其变为稳定体系。

8.1起重机械的选择：

8.1.1起重量：

根据吊装方案每次最大起重量2.8t（含吊具、吊索）

8.1.2起升高度：

H=9.8米

8.1.3工作幅度：

由于起重机可以不受限制地开到场地内所安装构件附近去吊装构件，故可不验算工作幅度。

综合以上因素选择2台QY16（徐州）汽车式起重机。

见QY16（徐州）汽车式起重机起重特性表。

8.2吊装顺序

根据吊装方案，吊装顺序为：

在钢筋混凝土柱达到设计强度要求后，立即进行钢屋架的安装。

8.3吊装准确工作

8.3.1在梁吊装之前，先对基础标高、定位轴线位置，作全面的检查复核并作整改，以保证吊装位置的准确，并在砼柱表面把建筑物轴线、安装中心线用墨线弹出来，并标明标高高差，以供后续施工。

8.3.2安装前，钢筋混凝土柱表面标高高差由加垫钢板调节，钢板垫板垫四角和中心，标高误差应控制在-3～0以内，后续钢屋架直接落至钢板上，以提高钢屋架的安装效率和准确性。

8.3.3对制作完毕的钢屋架进行质量检查，准确无误后再进行下一道工序的施工。

8.4主要构件吊装

8.4.1屋架安装

（1）屋架安装前，用门型脚手架搭四个可推动的操作平台，安装屋架时，就把操作平台推到相应的柱旁边，以便于操作。

（2）本工程屋架与柱子连接均为螺栓连接，在吊装前用枕木作支撑，以跨为单位，将每跨屋架在地面预先拼装起来，并且用设计要求的螺栓连接达到规范要求，在屋架两端绑上溜绳，然后再由1台或2台汽车吊起吊到位，然后用螺栓连接到达到规范要求。

（3）避免对已拼装好的屋架造成损害，吊装过程中用长7米的I36a作起吊横梁。

（4）屋架装上后立即进行檀条或系杆的安装，以形成不变的稳定体系，每跨安装檀条不得少于12根；必要时应再系上正反两条风缆绳，防止钢屋架失稳，吊机方可脱钩。

（5）高强螺栓连接必须严格按照《施工规范》进行，不得欠扭和超扭。

（6）梁、屋架安装允许偏差应满足规范要求。

8.4.2支撑及其它零件构件等随着屋架的进度安装。

8.5高强螺栓施工

8.5.1高强螺栓安装在节点全部处理好后进行，螺栓的穿入方向要一致。

8.5.2每组高强螺栓的拧紧顺序应从节点中心向边缘依次施拧。

8.5.3高强螺栓紧固按初拧和终拧两个步骤进行，初拧采用普通

板手拧紧螺母，直到拧不动为止，终拧采用能控制紧固扭矩的扭力板手进行，用扭力板手施加扭矩，使螺栓产生预定的预拉力。

螺栓初拧轴力一般应在到标准轴力的60%～80%。

螺栓终拧的轴力值以标准轴力值为目标，并应符合设计要求，终拧扭矩按下式计算：

M=k×Pc×d

式中：

M——终拧扭矩Nm

Pc——施工预拉力KN

K——扭矩系数（按规定由试验确定）

d——螺栓公称直径（㎜）

大六角头螺栓施工（标准）预拉力（KN）

螺栓等级

螺栓公称直径（㎜）

M16

M20

M22

M24

M27

M30

8.8级

75

120

150

170

225

275

10.9级

110

170

210

250

320

390

九、维护结构安装

9.1檀条安装

在钢屋架安装完成3-4轴线后即可开始檀条的安装。

檀条安装必须保证屋面的平直和坡度，檀条系统安装工序应于压型钢板安装前完成并通过验收。

檀条安装主要采用吊机吊装，辅以人工搬抬的办法，檀条采用螺栓紧固，螺栓紧固需保证紧固扭矩达到55Nm。

9.2屋面的安装

本工程屋面板采用H1型0.47厚760宽彩色镀铝锌钢板，2’12K

玻璃棉毡隔热层；安装采用自攻螺栓固定，固定螺钉要与钢板和檀条垂直，并对准檀条中心，打钉前应挂线，使钉打在一条直线上。

板的搭接及封胶要求为：

屋面板搭接要符合设计及规范的要求。

9.3施工注意事项

9.3.1成捆彩色镀铝锌钢板吊运，不能直接用吊钩和钢板间形成三角形方式吊运，而必须使用吊杆、吊绳与钢板和吊杆间垂直吊运，并应找好起吊平衡点后吊运。

要单捆起吊，小心轻放。

不能将彩钢板拖行，单张彩钢板搬运，视板的长度，需由4-14人抬运，以不使钢板变形为准。

吊装时，应将彩色镀铝锌钢板按安装方向放置屋面，避免彩钢板在屋面上调头，搬运时不要在物体的表面上拖拉彩钢板也不要将彩钢板相互之间拖拉，以免损伤面漆。

9.3.2现场存放地应以枕木或将材料垫高存放，不能将彩色镀铝锌钢板直接与地面接触，如放置室外，必须以防水布加以完全履盖；如板间进水，就一张张分开并擦干晾干后方可叠放。

9.3.3压型彩色镀铝锌钢板堆施地应远离其它裸露钢材，以免这些钢材上的可锈蚀物飘落并附着在钢板上，难以清除，而造成锈班，渗透彩色镀铝锌钢板。

9.3.4彩色镀铝锌钢板重叠堆放时，每叠不能超过四箱，不能在彩色镀铝锌钢板上放置重物和踩踏，屋面堆放钢板要尽量靠近屋架，不得在已安装好的彩色镀铝锌钢板上堆施彩色镀铝锌钢板和其他材料。