对角线差
b+△b
L1-L2≤2.5
两腹板至翼板中心
连接处
12
线距离△a
-0.5≤△a≤+0.5
其他处
a+△aa+△a
-1.0≤△a≤+1.5
13
牛腿与柱连接
L
L≤300,△≤1.0
立面倾斜△
△
L>300,△≤2.0
14
牛腿与柱连接
L≤300,△1≤1.0
平面倾斜△1
L△1
L>300,△1≤2.0
L1+△L1
L2+△L2
L3+△L3
柱长度△L
L<10m,△L≤2.0
15
L≥10m,△L≤3.0
柱牛腿间距
△Ln
-2.0≤△Ln≤+2.0
焊接组装件端部
-3.0≤a≤+3.0
偏差a
16
aa
17
加劲板或隔板倾
-2.0≤a≤+2.0
斜偏差a
aa
19
连接板、加劲板
-2.0≤a≤+2.0
间距或位置偏差a
a
20
箱体旁弯e
e
e≤L/1500,且≤5.0
箱体扭曲k
k≤6H/1000,且≤5.0
2.6构件标记
(1)构件编号的一般要求
a.钢印深小于0.5mm,单字体10mm高,8mm宽。
在油漆后用漏字板及醒目油漆标记构件表面。
标高标记
b.每根立柱上必须标出柱子的中心线(4面)和1米标高线。
另外还需把柱子轴心线引到柱底板的四个侧面,以便安装定位。
同时必须作好方向标记,见图2-2。
柱中心线
图号
构件号
图2-2柱标记图
c.如图2-3所示,梁的构件编号的朝向为两个箭头指向能够看得到的腹板面及上翼面,位置位于距左端1.0米处。
图2-3梁标记图
d.钢印的内容为:
图号+构件号,敲钢印时应认清方向。
(2)构件编号的方法
a.如图2-4所示,柱子构件编号的朝向为两个箭头指向能够看得到的两个面,位置位于距柱子下端1米处。
b.如图2-5所示,支撑(水平支撑)构件编号的朝向为箭头指向能够看得到的腹板面,位置位于距左端1米处。
c.如图2-5所示,支撑(垂直支撑后拖上或下二字,位置位于距左端1米处。
撑)构件编号的朝向为箭头指向能够看得到的腹板面。
图2-4柱正面标记位置图
图2-5垂直支撑图
(3)标记的颜色应醒目区别基色
a.主标记(图号、构件号):
见标记图。
其中钢印位置为:
柱为两侧面方向标记处;梁、桁架为左侧腹板及上表面。
b.安装标记:
柱的安装中心线(两侧)、1米标高位置线、底板中心线(四侧)。
3巨柱制作工艺方案
3.1巨柱简介
地下层巨柱全长25.3米,由标高-25.4米(B5层)至标高+0.0(Z1-01层向上1.0米),标准截面为4.1米宽×2.6米高。
全柱的净重约240吨。
柱本体的基本板厚为55mm,底板厚160mm,如图3-1。
图3-1巨柱截面图
3.2构件分段和加工的总体思路
(1)按工地起重能力要求,将巨柱分为两段制作,地下一节柱13.1米长、净重约130吨,地下二节柱12.3米长、净重约110吨。
图3-2地下一节柱图图3-3地下二节柱图
(2)以现场提供的实际锚栓位置尺寸,在底板上钻孔钻,组装底板时,消除现场锚栓位置误差,使巨柱安装一步到位。
3.3巨柱制作流程(流程中的*号为检验停止点)
原材料进厂
主料复试*
检验,矫正*
表面除锈处理
柱底板
柱本体
牛腿
下料、切割
下料、切割
下料、切割
组合BH
按现场实际锚栓位置钻孔
组合BH
焊接、矫正、栓钉焊接,UT检验*
钻孔、检验*
检验*
设置胎架
第一箱组合,打底焊
第二箱组合,打底焊
半自动焊接、翻身焊接、矫正,UT检验*
标记中心位置、铣本体上、下端口
安装牛腿、焊接、UT检验*
安装柱底板、焊接、UT检验*
包装、发运*
标记构件、安装符号,参与预装
3.4巨柱制作难点和解决方法
(1)巨柱制作难点
①巨柱扭曲控制;②巨柱截面尺寸控制;③巨柱安装位置控制;④厚板焊接变形。
(2)解决方法
①扭曲是大型箱体制作的首要难点。
巨柱箱体板虽较厚,但箱体的尺寸较大,使板的宽厚比大,从而使箱体的抗扭能力较差,而厚板焊接更增加变形量。
为防止出现较大扭曲有必要采取以下措施:
a.部件首先要合格,制作板制BH型钢,矫正BH型钢的旁弯在L/1500,且小于3mm。
组合巨柱时要确认3根BH型钢的旁弯在同向。
b.制作胎架要测平,部件放置后要调平。
c.组合巨柱本体时,要设置工艺隔板。
d.将合格范围内构件扭曲消化在底板安装上。
②巨柱在下料时考虑焊缝收缩量。
上、下节柱的端口处设置工艺隔板来控制端口的尺寸。
尺寸检验在每步制作过程中进行。
构件的长度放余量,本体焊接完成后铣削端口来定长。
③在焊接工艺上优化焊接顺序,多次构件翻身,焊接过程中及时采用反变形措施,避免大坡口焊缝一次完成。
3.5巨柱制作工序
(1)部件准备
①牛腿准备:
下料考虑长度、焊接收缩余量。
组合焊接完成后矫正、探伤。
以牛腿上翼板为基准划线、钻孔。
切割坡口,坡口位置向上。
图3-4牛腿加工流程图
②隔板和工艺隔板的准备:
下料后的隔板四边铣削,检验对角线尺寸之差≤3mm。
图3-5牛腿加工流程图
③本体BH柱的制作:
巨柱由3根大型板制BH型钢组合而成,因此首先要保证板制BH型钢的制作质量。
a.翼板下料后矫正旁弯≤3mm,并观察、调正、翻身使旁弯处于同向。
b.在胎架上组合板制BH型钢。
控制BH型钢扭曲≤3mm。
c.焊接组合板制BH型钢要垫实各支撑点,多次翻身焊接,矫正变形。
图3-6本体BH柱加工流程图
(2)巨柱组装
a.组装胎架经测量后调平,安放BH型钢部件。
BH型钢上划腹板、隔板安装位置线。
先安装隔板,后安装巨柱腹板(腹板内侧已焊接栓钉)。
控制端口尺寸及端口对角线误差。
BH型钢与腹板间部分打底焊接。
焊接隔板、工艺隔板与腹板的焊缝。
图3-7巨柱组装图一
b.安装第二根板制BH型钢,第二根板制BH型钢的旁弯方向同第一根。
检测端口平齐、间距和对角线尺寸。
BH型钢与腹板间部分打底焊接。
图3-8巨柱组装图二
c.对组件进行稳定加固,按画线位置安装隔板和巨柱腹板。
主要控制端口尺寸及端口对角线误差。
焊接隔板与工艺隔板的焊缝。
图3-9巨柱组装图三
d.安装第三根板制BH型钢,旁弯方向同第一根。
检测端口平齐、间距和对角线尺寸。
打底焊接。
加固本体,用翻身架吊离胎架,翻身准备半自动焊接箱体纵缝。
图3-9巨柱组装图四
e.垫平组合构件,在构件的翼板间加支撑。
按焊接工艺进行焊接,预热后,正面纵缝完成1/3焊高后,翻身焊接另一面纵缝。
当另一面纵缝焊接完成1/3焊高后,矫正BH型钢腹板的焊接变形,使其反变形约2度,即720mm高的腹板向外偏25mm左右。
完成焊缝焊接。
矫正腹板。
再翻身构件,同样处理反变形,完成焊接工作,矫正构件。
图3-10构件焊接图
图3-11构件变形控制图
f.构件上端口腹板开锁口,焊接现场柱对接的衬垫。
按巨柱翼板上中心线定铣端口截面线,用对角线法验证截面线与本体垂直,以牛腿隔板为基准铣削上端口。
以上端口为基准定下端口位置,下端口开坡口。
焊接箱体外部栓钉、检验。
g.巨柱的中心面调水平,将柱微量扭曲消化在柱底。
以上端口为基准在巨柱腹板上画出牛腿、墙板位置线。
图3-12牛腿墙板尺寸定位图
h.安装牛腿、墙板连接板。
焊接牛腿及墙板连接板,矫正。
焊接过程中、制作完成后的构件在墙板位置均设墙板距离、变形控制件。
图3-13墙板安装图
i.复核柱底板孔位,安装柱底板。
以吊线方法确定底板四周的轴线位置,钢印标记。
柱底板的安装工作一般是在牛腿安装前进行,视现场地脚螺栓尺寸提供时间而定。
图3-14柱底板安装图
j.补全构件外部栓钉,清理构件表面,按主视图位置确定构件安装位置,钢印标记构件号、标高位置线、轴线(双向),将轴线位置引至底板厚度向。
按规范要求构件检验。
准备预装。
4巨柱的开洞与处理
在制作图上已标明的孔洞,下料时按图纸开洞。
如需在工地开孔的按现场图纸在工地现场开孔。
开孔后的补强方案如下:
孔边距梁段距大于梁高的钢板可利用火焰切割机,型钢上可利用自动爬行切割机。
方孔的四角应钻孔以防切割时伤及母材,厚板切割需预热。
构件开孔的一般的补强方式为:
(1)用环形加劲肋板补强;
(2)用套管补强;
(3)用加劲肋补强。
图4-1构件开洞补强图
开孔及补强时应考虑下列因素:
(1)不应在隅撑范围内设孔。
(2)当圆孔直径小于或等于hb/3时,孔边可不补强。
当圆孔直径大于hb/3时,可视具体情况选用上述b.款1~3中任何一种补强方法均可。
(3)补强板件应采用与母材强度等级相同的钢材。
5结语
按照上述工艺制作的巨形钢柱,在制作完成后经检查,均符合设计及质量验收规范的要求,经在现场安装后,厂房各部位连接良好,进一步证明了制作工艺的可行性,为以后制作此类钢柱积累了宝贵经验。
钢结构制作质量决定着钢结构能否达到设计要求的使用功能,钢结构制作涉及多学科、多专业,控制要点多,隐蔽工程多,制作技术复杂,质量控制难度大,在钢结构制作过程中,只有对影响质量的因素进行全过程、全方位控制,才能达到满意的效果,才能确保工程质量。
参考文献
【1】《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
【2】《钢结构制作工艺规程》(DBJ08-16-95)
【3】《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81-2002)
【4】《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)
【5】杨国正.钢结构制作过程质量控制要点.施工技术,2011-06
【6】尹卫泽等.深圳北站钢结构构件制作及安装技术,2010-08
【7】宝钢钢构.上海中心大厦设计图纸及设计说明文件
致谢
经过半年的忙碌和工作,本次毕业论文已经接近尾声,作为一个高职学生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一起工作的宝钢钢构同事及师傅的支持,想要完成这个设计是难以想象的。
自2011年12月,我在宝钢钢构(江苏)有限公司进行实习工,恰逢公司中标上海中心大厦项目,参与该工程地下层钢巨柱的制作流程过程,亲自体验了钢结构的制作与生产过程,也是本论文的选题之所在。
论文的完成首先要感谢我的导师谢云飞老师。
谢老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,从查阅资料到制作工艺的确定和修改,中期检查,后期完善,工艺指导书规范等整个过程中都给予了我悉心的指导。
我的工艺指导书较为复杂繁琐,其中图形较多,但是谢老师仍然细心地纠正图纸中的错误。
除了敬佩谢老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。
其次要感谢装配作业区的领导和同事对我无私的帮助,特别是在工作流程制作方面,正因为如此我才能顺利的完成设计,我还要感谢我的母校——南通航院,是母校给我们提供了优良的学习环境。
另外,我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师,是你们教会我专业知识。
在此,我再说一次谢谢!
谢谢大家!
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所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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