牛腿焊接施工方案.docx
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牛腿焊接施工方案
牛腿柱、承轨梁安装施工方案
编制：
审核：
批准：
二O一五年十二月
一、工程概况
1、本工程为山西同煤大唐塔山煤矿有限公司新建厂房1#和2#车间牛腿柱、承轨梁的安装，主要工程量：
1#车间长度为78米的预制牛腿柱28根，2#车间长度为48米的预制牛腿柱18根。
1#和2#车间共需承轨梁长度252米。
2、工程特点
该工程预制柱要求安装精度高，且施工场地狭小，各工序交叉较多，故施工难度较大。
吊装作业前，充分做好准备工作，并制定相关应急预案。
吊装完成后，做好成型预制柱的轴线、标高观测直到二次灌浆达到设计强度。
二、本工程遵循的施工规范与技术标准
（1）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
（2）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
（3）《工程测量规范》（GB50026-93）
（4）《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
（5）《钢结构钢吊车梁焊接技术规程》（03SG520-1）
三、施工分析
1、牛腿柱是在钢制承轨梁下伸出一牛臂，使起重机的重力和载荷力通过承轨梁和牛腿传到立柱上至地面，建筑物本体不受垂直力作用。
牛腿与承轨梁可采用焊接或螺栓连接，该结构的特点是：
（1）建筑物立柱不受垂直载荷对其承载能力或质量要求不高；
（2）牛腿柱就是悬臂梁桥或T型钢构桥的悬臂断与挂梁能够衔接的构造部分。
它支承来自挂梁的静载与动载的垂直反力和制动力与摩阻力引起的水平力。
由于牛腿的高度通常不到梁高的一半，加之角隅处还有应力集中现象，所以这一部分必须特别配筋，并验算钢筋的应力。
2、钢牛腿、承轨梁焊接在既有钢柱前，依据力学检算易知原有钢立柱截面最大应力为60.3MPa，远小于《钢结构设计规范》上Q345的屈服应力。
检算过程如下：
以既有装配车间单榀屋架为研究对象，对危险截面（吊车梁牛腿、承轨梁处）进行受力分析，H型钢立柱在焊接时，考虑受焊翼缘不参与工作，按T型钢立柱模型对钢立柱进行受力分析，同时为消除施焊热影响而带来的不利因素，对牛腿、承轨梁施焊部位予以机械加固，
3、充分考虑新接跨钢梁对既有柱的影响，在安装顺序上将其错开，即先进行钢架梁的安装，形成对既有柱体的稳定和加固，然后焊接新增牛腿、承轨梁。
4.为了不影响既有车间生产，在保证牛腿、承轨梁与既有柱现场焊接质量前提下，又能提高现场施工进度，牛腿、承轨梁与现有柱焊接选用单面焊双面成型的焊接工艺。
5、为防止焊接连接处在焊接过程中出现层状撕裂等焊接缺陷，避免产生局部应力，在牛腿、承轨梁现场焊接工艺上采用预热（约150-250℃）、后热、缓冷、锤击等方法。
6、为避免因牛腿、承轨梁结构焊接而引起的结构变形，预采用以下焊接顺序。
即先焊接牛腿、承轨梁腹板，再依箭头方向顺次施焊，避免既有柱翼缘板因局部受热失稳而变形。
7、在施工过程中采取相应安全防护措施，同时要求行吊距操作处最小距离为10M，以保证施工和现有车间安全生产。
8、充分考虑原有行吊的运行状态，操作平台搭建时要求在保证施焊顺利的条件下尽量缩减横向空间，避免和行车滑触线接触，以保证安全生产。
9、做好现场测量，在正式施焊前先试焊一单件，对比钢柱施焊前后尺寸变化，并进行焊缝探伤分析，合格后再通焊。
四、施工工艺流程
1、既有结构测量（包括既有柱、牛腿、承轨梁标高和垂直度）→既有柱附近围护结构拆除→既有钢立柱部位表面清除→牛腿、承轨梁找点、初步定位点焊→测量精确定位→修正牛腿、承轨梁→焊接牛腿、承轨梁
2、牛腿、承轨梁安装标高的控制
考虑牛腿利用已有钢立柱处筋板。
牛腿标高，直接在已有钢柱标记处，往上引一固定尺寸得一点，将同轴线新增牛腿均固定在该同水平位置。
3、牛腿、承轨梁构件复查
现场焊接作业前由现场质检员依据GB50205-2001《建筑钢结构焊接技术规程》对检查焊接构件的坡口、间隙、钝边等做现场检查。
4、焊缝周围区域的清除
清理既有柱焊接部位30mm范围内的油漆、铁锈、油污、水分、灰尘等杂物。
5、牛腿安装垂直度的控制
先使牛腿、承轨梁腹板中线与原有柱翼缘板中线完全重合，用水平仪复核其垂直度，调整后再通焊固定。
6、牛腿、承轨梁安装水平度的控制
在牛腿、承轨梁整体焊接前，先点焊上翼缘板于柱身已测得标记处，用水平尺复核其水平度，及时调整后再通焊固定。
7、牛腿安装过程的控制
在牛腿、承轨梁既有钢柱的整个焊接过程中，设有专职测量人员，对牛腿的垂直度和标高、水平度进行监测。
五、牛腿、承轨梁焊接施工方案
1、机械设备选用
⑴电焊机选用
电焊机的选用：
本工程的焊接方法为手工电弧焊，焊条规格最大为φ5.0mm，选用ZX7-400型手工直流电弧焊机，采用直流反接。
焊机完好，接线正确，电流表、电压表完好，摆放在设备平台上的设备排列应符合安全要求，电源线安全可靠。
⑵.焊条选用
对于易裂的母材或结构，对于塑性、韧性要求高的重要结构，应选用塑性韧性好、含氢量低及抗裂性能好的E5015碱性焊条（即低氢焊条），且焊前烘烤，施焊过程采用保温桶防潮。
2、技术措施
牛腿与既有柱现场焊接是本工程施工的重点和难点，为了不影响两侧车间正常生产，在保证施工质量前提下又能提高施工进度，制定合理的焊接技术工艺是关键。
先清理既有柱焊接部位的油漆、铁锈、油污、水分、灰尘等杂物
⑴上下翼缘板与立柱焊接
①采用手工电弧焊，牛腿上下翼缘板均开单边V型坡口，底面采用垫板，分三层焊接。
具体型式如下图：
②.第一层打底用φ=3.2的焊条,焊接参数在满足要求的条件下尽量减小。
第二、三层选用直径为φ=5.0的焊条,焊接间隙b=6,坡口角度α＝45°，钝边P＝2，焊角尺寸hf=8。
当焊接第二层时，焊接方向应与第一层方向相反，以此类推。
每层焊接接头应错开15-20mm。
③.工艺参数
第一层焊接第二、三层焊接
I＝100~130AI＝170~190A
U＝21~25VU＝25~28V
焊速100~160mm/min焊速100~160mm/min
④腹板与立板焊接
⑤开K型坡口，对称焊，具体型式如下：
⑥.坡口角度为45°,钝边P=2,h1=h2=7,焊角尺寸为8,焊接速度为60~120mm/min
⑦.工艺参数
I＝200~260A
U＝25~28V
焊速60~120mm/min
⑶.焊接顺序
先焊接钢牛腿腹板且上下预留50mm不焊，再焊接上翼缘且从两边向中间焊接（下翼缘与上翼缘板同时施焊，两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致），最后补焊。
顺序如下图所示.
⑷.垫板、引弧板，引出板装配要求：
①焊接垫板材质为Q345B，两端伸出各60mm。
引、熄弧板的材质和尺寸符合设计要求。
②垫板、引弧板，引出板其材质应和被焊母材相同，坡口型式与被焊焊缝相同，焊接完成后用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整。
③.钢衬垫的定位焊在接头坡口内焊接。
定位焊焊缝与最终的焊缝相同，所有焊材与正式施焊的质量要求相同。
六、人员组织、分工及有关人员的资格要求
人员
数量
工作内容
管理人员
1
现场项目、技术施工管理、测量
起重工
4
机械操作：
起重机（持证）
起重指挥工
1
协调指挥吊装过程（持证）
修理工
1
机械维修工与保养（持证）
七、所需的施工机具及仪器
序号
名称
规格
数量
备注
1
电焊机
BLX350
1
台（性能良好）
2
光学经伟仪
JⅢ
2
台（校验准确）
3
自动安平水准仪
DS3-Z
1
台（校验准确）
4
钢丝绳及卡具
φ20
4
根（配套）
5
钢尺
50m
1
把
6
塔尺
7.5m
1
把
八、质量标准及验收要求
项次
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
中心线对定位轴线位移
≤5
经伟仪及钢尺
2
柱标高偏差
0~-5
水准仪及钢尺
3
垂直度
≤10mm
≤5
经伟仪
＞10mm
不大于H4/1000，且不大于15mm
经伟仪
九、安全控制措施及要求
1、安全防范重点
（1）防止机械和设备损坏；
（2）防止机械设备伤人事故；
（3）防止高空落物；
（4）防止吊装构件脱钩伤人；
（5）防止触电伤亡事故。
2、施工人员的素质要求
（1）所有进入施工现场的人员，必须经安全培训考试合格体检后持证上岗。
驾驶员、起重工、起重指挥工、特殊机械操作员等必须持有关部门颁发的有效证件。
（2）所有施工人员应认真建立安全意识，做到懂规章，知安规，经安全技术交底后方可施工，确保工程按质按量安全地施工。
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