大型车站钢结构制作与运输方案.docx

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大型车站钢结构制作与运输方案

1技术准备工作1

1.1焊接工艺评定试验2

1.2火焰切割工艺评定试验5

1.3涂装工程试验5

1.4编制钢结构制造工艺文件6

1.5管理、技术、检测人员及焊工培训7

1.6工装设计7

2深化设计7

2.1深化设计范围7

2.2深化设计流程9

2.3钢结构深化设计拟采用的软件11

2.4确保深化设计质量的技术组织措施11

3材料采购及复验12

3.1钢材采购12

3.2焊接材料13

3.3涂装材料14

3.4材料复验15

4钢材前期加工准备15

4.1钢板矫平15

4.2钢板预处理16

4.3NC切割16

5钢构件制作的工艺和要求17

5.1放样17

5.2号料19

5.3切割20

5.4矫正和成型23

5.5制孔24

5.6构件成型组装24

6钢管桁架及钢管柱的制作25

6.1管桁架及钢管柱的形式与分段25

6.2大直径焊管的加工工艺27

6.3主、支钢管的制作工艺33

6.4管构件的焊接工艺要求35

6.5管桁架及管柱的拼装流程43

7H型钢、箱型桁架的制作51

1H型钢桁架及箱型桁架主要构件形式及分段51

2H型钢的制作工艺54

3热轧H型钢的加工工艺55

4箱型构件的制作工艺57

5桁架的预拼装58

8钢结构涂装工艺方案61

8.1涂料配套方案设计61

8.2工厂除锈工艺61

8.3构件涂装防腐涂装施工工艺61

9运输方案及成品保护69

9.1运输方案69

9.2构件的装车和装箱打包方案71

1技术准备工作

经过研究施工技术文件（设计施工图、设计规范、技术要求等资料），经消化理解后，编制《钢结构制造工艺方案》、《钢结构制造验收规则》、完成施工图转换、焊接工艺评定、火焰切割工艺评定、涂装工艺评定、工艺文件编制、工装设计和质量计划编制等技术准备工作。

技术准备主要包括以下内容，如1-1下图所示：

图1-1技术准备内容

1.1焊接工艺评定试验

1焊接工艺评定流程

图1-2焊接工艺评定流程图

2焊接工艺评定试验是编制焊接工艺的依据，根据本工程设计图纸和技术要求以及有关的钢结构规范的规定，编写《焊接工艺评定试验方案》报业主、总包、设计及监理工程师审批，然后根据批准的焊接工艺评定试验方案，摸拟实际的施工条件和环境，逐项进行焊接工艺评定试验。

3依据设计图纸要求，本工程的焊接接头类型有以下几种：

1）对接焊缝Q345B：

121620、2528343840mm

Q345GJB:

50mm；Q345GJC:

60、70mm

2）T型角接Q345B：

121620、25283440mm

Q345GJB:

50mm；Q345GJC:

60、70mm

4依据规范“GJG81-2002”厚度履盖要求，见1-1表：

表1-1对接接头试板厚度

焊接方法

评定合格试件厚度（mm）

工程适用厚度范围

板厚最小值

板厚最大值

手工焊

埋弧焊

CO2焊

≤25

0.75t

＞25

0.75t

1.5t

5在确定焊接工艺评定试验方案的同时，焊接工艺评定试验选用的材料要求首批进厂材料中选择碳当量偏高，非金属化学成份含量偏高的低温韧性偏低的材料进行焊接工艺评定试验。

6焊接工艺评定试验时应选择焊接方法、焊接材料、坡口形式（坡口尺寸、角度、钝边、组装间隙等）、焊接参数及施焊道数、层间温度、预热温度及后热措施等。

7抗裂性试验

选择斜Y坡口焊接裂纹试验（小铁研）缺口试样在强制约束下进行抗裂性试验，以选择预热温度或其它相关的工艺措施。

斜Y坡口焊接裂纹试验（小铁研）主要是评定焊接热影响区及焊缝金属产生冷裂纹的倾向性。

试验按照GB4975.1-84《斜Y坡口焊接裂纹实验方法》的规定进行。

8试验要求焊后进行外观检验、无损检测等。

9试验要求进行焊接接头力学性能（σb、σs、δ5冷弯及低温冲击韧性试验），以及宏观断面、目视检查及硬度试验。

10焊接缺陷修补的焊接工艺评定试验

1）进行表面缺陷修补方法试验：

CO2半自动焊、焊条手工电弧焊

2）内部缺陷修补方法试验，将视缺陷大小的情况，基本采用原焊接方法，对于焊接内部缺

11焊接规范参数：

表1-2埋弧自动焊对接规范参数

焊缝

焊丝直径mm

电流A

电压V

焊速m/h

对接及角接

5.0

650±50

33±2

22～30

表1-3CO2气体保护焊规范参数

焊丝直径mm

焊接位置

电流

电压

干伸长

气体流量

L/min

1.2

（药芯）

平焊

280±30

30±2

13～15

15～20

立焊

180±30

30±2

13～15

15～20

表1-4手工电弧焊规范参数

焊接位置

焊条直径mm

电流A

平位

4.0

170±10

3.2

140±10

立位、仰位

4.0

130±10

3.2

110±10

1.2火焰切割工艺评定试验

1在产品加工制造前，根据材料的使用情况用有代表性的试件进行火焰切割工艺评定，对于切割前已经过抛丸预处理并涂上车间底漆的钢材，进行切割工艺评定时，试件也必须涂上同样的底漆和底漆厚度。

2进行火焰切割工艺评定的试件，当试件厚度为20mm时，其工艺评定的结果适用于小于20mm的各种厚度的钢材，当试件厚度为40mm时，其工艺评定的结果适用于大于20mm而小于40mm的各种厚度的钢材，当厚度大于40mm时，按每增加10mm厚分别进行工艺评定。

3通过火焰切割工艺评定试验，应验证热量控制技术并达到以下切割质量目的和要求。

切割端面无裂纹，切割端面局部硬度不超过350HV。

不得出现其它危害永久性结构使用性能的缺陷。

确定不同板厚的熔化宽度。

1.3涂装工程试验

1对防护系统进行车间和现场的涂装工艺试验，试验方案必须经监理工程师批准后才能实施，涂装工艺试验至少在正式涂装施工前10天完成，试验时必须以实际施工时相同的设备和人员进行。

2试件从2m2到10m2的钢材中取样以代表主要钢构件，必要时试件进行镀锌处理，主要钢构件的金属喷涂和油漆，只能在监理工程师认可后才能在车间或现场进行。

3通过涂装工艺试验以证明有能力用喷砂和电动辅助工具来进行表面预处理，有能力施敷所选用的金属喷涂层和漆层。

4除非监理工程师的同意，当替换涂装设备或替换熟练技工时，应再次进行涂装工艺试验。

1.4编制钢结构制造工艺文件

按照招标图纸要求和设计文件的要求，编制《京沪高速铁路某虹桥站新建工程结构构件制造验收标准》作为内控标准来指导和控制钢结构制造的全过程，并对制造验收标准进行分解细化，编制各个工序的工艺文件用于指导生产，控制施工质量，如后附表所列各种工艺文件。

表1-5某虹桥站新建工程结构构件制造工艺文件清单

编号

工艺文件名称

制造验收标准

制造质量计划

原材料采购及管理使用规定

制造检验规程

板件切割工艺规程

钢板焰切缺陷修补工艺规程

制管工艺细则

钢管组装工艺规程

钢管焊接工艺规程

钢管矫正工艺规程

钢管存放、吊装运输规程

涂装工艺规程

无损检验规程

无损检验记录规定

组装工艺规程

测量工艺规程

焊缝编号规定

焊缝返修工艺规程

焊工培训考试方案

电焊工上岗范围规定

1.5管理、技术、检测人员及焊工培训

为达到优良的制造质量，使业主、设计满意，将对参加京沪高速铁路某虹桥站新建工程结构构件制造的管理人员、技术人员和焊工进行上岗前全员技术培训和质量意识教育、技术交底和应知应会教育，对于主要工种，如焊工、涂装工、组装工、划线工、检查工等进行特殊培训和考试，实行持证上岗制度。

其中，电焊工按焊接方法、焊接位置分别进行考试，合格者发给相应范围的合格证书，不得超越证书范围作业。

1.6工装设计

为保证钢结构生产制造的质量、提高制造精度、生产效率，尽量使构件进行标准化生产，宜设计制造或改制一系列工装，经对本工程的结构特点分析，拟采用以下工装进行试验件的制造，如下表所示。

表1-6工装设计一览表

类别

项目

适用部位

钢管

钢管加工样板

钢管加工

钢管弯曲用成形压模

所有钢管的弯曲成形

桁架组装焊接

钢管对接组装

钢管小段节组装

2深化设计

2.1深化设计范围

1本工程深化设计范围主要包括以下内容:

1）钢结构与土建混凝土相搭接的所有预埋件的深化设计；

2）钢结构深化设计；

3）支座节点的深化设计；

4）钢管相贯节点的深化设计；

5）桁架现场拼装节点的深化设计

2深化设计的依据及参考标准

1）招标文件、设计图、答疑文件及相关技术资料；

2）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

3）《建筑结构荷载规范》（GBJ50009-2001）

4）《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）

5）《建筑钢结构焊接规程》（JGJ181—2002）

6）《钢结构防火涂料应用技术规程》（CECS24）

7）《钢结构工程施工与验收规范》（GBJ50205—2001）

8）《钢结构设计制图深度和表示方法》（03G102）；

9）其它与本工程相关的现行的国家规范及标准

3深化设计图纸表达的深度

深化设计图纸的表达至少（但不限于）要达到如下要求的深度：

1）图纸目录，图纸清单至少应包含以下内容：

应注明详图号

构件号、数量、重量、构件类别

图纸的版本号以及提交的日期

其它资料

2）钢结构设计总说明，主要应包含以下内容：

工程概况及设计依据（主要为遵照的设计、施工规范、规程）；

钢材、焊接材料、涂料等材料选用说明及依据；

加工、制作、安装及涂装的技术要求和说明；

焊接、除锈、涂装等工艺的质量要求；

加工、制作、安装及涂装需要特别强调的事宜；

图例说明；

其他需要说明的内容。

3）构件清单：

准确而详细的表达所有构件和图纸的对应关系以及所有应当表达的构件信息；

4）地脚螺栓布置图、平、立面布置图（包括剖面布置图），至少应包含以下内容：

构件编号、安装方向、标高、安装说明等一系列安装所必须具有的信息；

5）构件图加工图，至少应包含以下内容：

构件细部、材料表、材质说明、构件编号、焊接标记、连接细部、锁口和索引图等；轴线号及相对应的轴线位置；加工、安装所必须具有的尺寸；方向；图纸标题、编号、改版号、出图日期；加工厂及安装所需要的必要信息。

2.2深化设计流程

图1-3深化设计流程图

2.3钢结构深化设计拟采用的软件

采用国际上较流行的通用有限元程序Staadpro2005作为验算程序来进行校核，对结构形式、结构布置、材料种类、节点类型向设计单位提出详细的建议。

节点验算采用通用有限元程序Ansys10.0进行分析，对焊接连接、螺栓连接、拱支座、节点板和加劲肋进行计算和完善，给出详尽合理的预拼装和吊装计算。

采用计算机虚拟技术进行本项目的深化设计。

首先，利用Autocad三维和Xsteel软件将整个结构在计算机中按现实的实际情况进行虚拟建造，建造过程可以将施工图设计阶段无法考虑到的问题一一暴露出来，并加以解决；然后，我们根据确定的安装方案及通用原则将虚拟建成的三维模型拆解，进行节点和构造方面的处理；最后，根据加工制作和安装的各种要求，将拆解下来的三维构件利用三视图原理生成平面深化图纸，图纸上的所有目标，包括杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度、螺栓孔间距等，均在杆件模型上直接投影产生。

在这一过程中，及时统计工程材料、螺栓用量、油漆面积及其他统计用量。

2.4确保深化设计质量的技术组织措施

整个工程全部采用计算机三维实体模拟建造方法产生深化设计图纸和数量；

加强与设计院和加工厂的协调沟通，将设计、加工、安装问题发现和解决在萌芽或初期阶段，充分了解和掌握加工厂和安装单位的需求，使设计成果尽早与具体要求吻合，少走弯路；

对本工程的深化设计图纸采用自审、互审、专业审核的三级审核制度。

项目设计人员自审，项目设计人员之间要相互进行审核，专业审核人员负责专业审核，同时，由专家顾问组对钢结构的重大问题进行讨论把关。

审核内容包括：

原设计图及变更资料、计算模型及计算书、深化设计三维模型、深化设计图纸等。

具体审核项目有：

1结构和节点计算模型、计算书；

2轴线和标高尺寸；

3型材和板材规格尺寸；

4材质；

5连接节点的正确性和合理性；

6螺栓规格尺寸和孔位；

7焊缝的正确性和合理性；

8视图对应关系及表达的完整性；

9与原设计的一一对应关系；

10设计变更资料的处理；

11图面；

3材料采购及复验

3.1钢材采购

本工程主要材料采购范围如下：

1主要材料采购范围:

1）钢管的直径主要有φ700*18φ550*19φ500*16φ450*16φ400*24φ350*12φ248*12φ245*12φ168*10等。

2）Q345B：

121620、2530、3538mm

3）Q345Bz15:

40、54mm；Q345Bz25:

6470mm

4）Q345GJB:

60、50mm；Q345GJC:

163460、70mm

5）Q345GJCz15:

40、50、54mm；Q345GJCz25:

60、70mm

2所有钢材除必须有生产钢厂的出厂质量证明书外，并应按合同和GB50205-2001标准进行复验，做好复验记录，用于主要受力部位的40mm及以上厚板，应购买经过超声波检验合格的钢材，且入库前必须按GB/T2970-91《中厚钢板超声波检验方法》进行复验，质量标准为Ⅱ级。

3制作使用的钢板，在材质或规格方面，未经监理工程师批准，不得更换钢材型号，如有意外变化，对原设计需做任何改变时，应按有关程序进行变更设计，并征得业主及原设计单位的确认后，方可实施。

4钢材采购标准和化学成分、力学性能。

表1-7钢材采购标准

项目

标准名称

标准号

材料复验性能指标

碳素结构钢

GB700-88

低合金结构钢

GB/T1591-94

表1-8钢材化学成分

牌号及

质量等级

化学成分（%）

Als

Ceq

Q345B

≤0.20

≤0.55

1.10～1.60

≯0.025

≯0.015

≥0.015

0.43

表1-9钢材力学性能

牌号及

质量

等级

钢板

厚度

屈服点

（MPa）

抗拉强度

（MPa）

伸长度

（%）

V型冲击力（纵向）

180℃弯曲试验

钢材厚度（mm）

温度

（℃）

时效

（J）

≤16

>16

Q345B

≤16

>16～35

>35～50

>50～100

345

325

315

305

510

490

470

d=2a

d=3a

3.2焊接材料

1焊接材料应根据焊接工艺评定试验结果确定，应采用与母材相匹配的焊条、焊剂和焊丝，且符合相应的国家标准。

2焊接材料除进厂时必须有生产厂家的出厂质量证明外，并应按现行有关标准进行复验，做好复验检查记录。

3若采用其它新型焊接材料或进口焊接材料，应重新进行焊接工艺试验和评定，并经监理工程师批准后，方可投入使用。

4选定焊接材料应符合下表的规定标准选择与所焊件材质相匹配的焊接材料。

表1-10焊接材料标准

名称

型号

标准

标准号

焊条

低合金钢

低合金钢焊条

GB/T5118-1995

焊丝

碳素钢、合金钢

熔化焊用钢丝

GB/T14957-1994

焊丝

低碳钢、低合金钢、合金钢

气体保护焊用钢丝

GB/T14958-1994

焊丝

碳钢

碳钢药芯焊丝

GB/T10045-2001

焊丝

碳钢、低合金钢

气体保护电弧焊用碳钢、

低合金钢焊丝

GB/T8110-1995

焊剂

碳钢

埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂

GB/T5293-1999

焊剂

低合金钢

低合金钢埋弧焊用焊剂

GB/T12470-1990

3.3涂装材料

1涂装材料应根据图纸要求选定，以确保预期的涂装效果，禁止使用过期产品、不合格产品和未经试验的替用产品。

2对试验件应进行专门的涂装工艺设计，试验件的不同涂层应选用同一厂家的产品，涂装材料进厂后，应按出厂的材料质量保证书验收，并做好复验检查记录备查。

3涂装材料进厂后，经专业质量检评单位（第三方）负责抽检合格后，承包人应进行试喷涂试验，试验结果符合相关技术要求时，报请监理工程师批准后，方可进行正式涂装。

4涂装材料应兼有耐候、防腐蚀、美化结构等多种功能，使用期应满足图纸要求年限，如须改变涂装设计，则变更的涂装材料应符合以上要求，并报监理工程师会同业主、原设计单位研究批准后，方可实施。

3.4材料复验

1材料复验按设计和监理工程师的要求根据国家现行规范进行。

2按钢材复验规则：

钢材名按同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每10个炉批号抽检一组试件，焊接材料和涂装材料也应按有关规定抽样复检，所有材料复验合格后方可使用。

3对于用于主要受力部位的40mm及以上厚钢板，应扩大超声波探伤范围，进行100%超声波复探，复探合格的钢材方可使用。

4钢材前期加工准备

4.1钢板矫平

采用钢板矫平机对钢板进行矫平，矫平的目的是消除钢板的残余变形和减少轧制内应力，从而可以减少制造过程中的变形，这是保证板件平面度的必要设备，见下图示：

图1-4矫平机图1-5零件二次矫平

4.2钢板预处理

采用专用钢板预处理生产线对钢板进行除锈，喷车间底漆和烘干，保证钢材的除锈质量达到Sa2.5级，如下图示：

图1-6钢板预处理生产线图1-7自动喷漆

4.3NC切割

构件放样采用计算机放样技术，放样时必须将工艺需要的各种补偿余量加入整体尺寸中，为了保证切割质量，厚板切割前先进行表面渗碳硬度试验，切割时优先采用数控精密切割设备进行设割，选用高纯度98.0%以上的丙稀气加99.99%的液氧气体，可保证切割端面光滑、平直、无缺口、挂渣，坡口采用专用进口切割机进行切割，见下图示：

图1-8数控切割机图1-9数控直条切割机

图1-10数控切割机图图1-11坡口专用切割机

本工程切割最为重要的当属钢管的相贯线切割，由于本工程大量采用了大直径的钢管，且设计要求均为相贯节点，所以大口径钢管的相贯线切割成为本工程的重中之重，为此将采用下面的专用相贯线切割机进行本工程钢管的切割，如下图所示：

图1-12相贯线切割设备

5钢构件制作的工艺和要求

5.1放样

工艺材料科利用制作详图直接在车间内进行排料、放样。

在实际生产中，根据构件材料规格和数量，在所购钢材上进行下料前排料，可以克服车间工人构件加工精度低、差错率高、耗料大等缺陷，是生产控制中重要的环节之一。

一般来说设计图是以一定的比例进行缩小绘制的。

放样的目的在于，在制作过程中，为了把握复杂构件的详细尺寸和曲线线型，制作原尺寸放样资料（包括加工工艺卡片、型板）可以大大提高制作精度。

1加工工艺卡片

由工艺人员在充分地考虑各零部件装配焊接所产生的收缩余量后，事前给出预留量，直接给出所需构件的长、宽（外径）、厚（壁厚）以及制作数量，同时标注出坡口、弯折、钻孔、倒角等，下发车间后即可据此进行主要板材的切割下料。

2型板

型板是按实际放样尺寸以1:

1大小做成（包括各种孔径），并且在其上注明了该钢板的所有制作要求。

放样、切割、制作、验收所用的钢卷尺，经纬仪等测量工具必须经市、部级以上计量单位检验合格。

测量应以一把经检验合格的钢卷尺（100m）为基准，并附有勘误尺寸，以便与监理及安装单位核对。

所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行手工1：

1放大样或计算机的模拟放样，核定所有构件的几何尺寸。

如发现差错需要更改，必须取得原设计单位签署的设计更改通知单，不得擅自修改，放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。

图1-13实尺放样作业流程图

3划线公差要求

表1-11公差要求对照表

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，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。

5.2号料

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。

号料的母材必须平直无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除。

型钢对接需要焊透，并进行探伤。

焊接长段≥500mm，且错开附近的节点板及孔群100mm。

焊缝视安装情况而定是否磨平。

所有构件的原材料长度先进行对接，符合要求后再制作构件。

5.3切割

1工具的选用

表1-12切割工具选用表

项目

工具

火焰切割机

半自动火焰切割机

剪板机

带锯，角钢冲剪机

t＞8mm的零件板

√

t≤8mm的零件板

√

H型钢、角钢、钢管

√

2切割事项

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。

切割气体对于切割质量的影响很大，故对于切割气体的选择很重要。

氧气和切割燃气是钢结构加工的必须材料，也是影响切割质量的重要因素，选用不当会造成不良后果和较大经济浪费。

常用的切割气有乙炔、丙烷和丙烯。

在切割和矫正厚板时，由于乙炔具有火焰温度高、加热速度快的特点，通常采用乙炔，成本较高。

在薄板和中板的切割中，丙烷和丙烯被应用较多。

通过对乙炔、丙烷和丙烯厚板切割的对比试验，发现丙烷和丙烯同样可以完成厚板的切割，特别是采用丙烯不但可保证切割质量，而且节约了切割成本。

表1-13各种燃气对照表

项目

乙炔

丙烷

丙烯

氧气中火焰温度℃

3000～3300

2100～2600

2500～2900

热值（KJ/kg）

50000

21500

49167

空气中爆炸范围

2.5～80.0

2.4～9.6

2.0～11.1

毒性

低

最大使用压力（Mpa）

0.1

0.85

0.92

回火机率

高

低

耗氧量（M3/kg）

1.9

2.6

预热时间

短

较长

较短

产生1000千焦的热量费用

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