钢构制作工艺解析教学内容.docx

1、钢构制作工艺解析教学内容9 钢结构制造工艺 提要：本章介绍钢结构制造的各个工艺流程，其中包括详图绘制、备料、加工准备及放样、矫正、切割、制孔、弯形、端部及剖，加工、装配、焊接等各道加工工序，和涂装、运输等环节。最后简要介绍钢结构安装和设计中应注意的一些问题。 91 概述 钢结构是由多种规格尺寸的钢板、型钢等钢材，按设计要求裁剪加工成众多的零件，经过组装、连接、校正、涂漆等工序后制成成品，然后再运到现场安装建成的。 随着科技进步和工业发展，制造工艺和加工设备也不断改进、更新。以钢结构的连结方法为例，它经历了销接、栓接、铆接、焊接、栓接与焊接联合使用等几个历程。目前，国内外绝大多数连接方法采用焊接

2、和栓接与焊接联合使用两种。后者是在工厂制造的结构杆件或单元采用焊接，而在工地进行整体拼装的节点连接采用高强度螺栓。加工工艺及质量保证中采用了高新技术，在各工序中采用了程控自动机具，大大加速了制造过程，保证了产品质量及提高了生产效率。生产结构的类型也从中小跨度的平面结构发展到大跨空间结构及超高层钢结构等。加工材料的种类也由角钢、槽钢、工字钢等品种扩展到圆钢管、方钢管、宽翼缘H型钢、T型钢及冷轧薄壁型钢等多种类型。因此，对制造工艺的加工方法、精度和加工能力等都不断提出新的要求。 由于钢结构生产过程中所加工对象的材性、自重、精度、质量等特点，其原材料、零部件、半成品以及成品的加工、组拼、移位和运送等

3、工序全需凭借专用的机具及设备来完成，所以要设立专业化的钢结构制造工厂进行工业化生产。工厂的生产部门由原料库、放样车间、机加工车间、焊接车间、喷涂车间、成品库等单位组成。一般还有设计及质量检查部门。 目前我国大型钢结构制造厂的生产工艺已基本实现了机械化，有些工序正向半自动化和全自动化过渡。新技术、新工艺、新材料、新结构的不断开发和应用将促使钢结构制造工厂向全自动化和工业化批量生产的方向发展。 92 图纸深化详图绘制 这是经过初步设计、技术设计以后，将结构物转化为用详图表达的工序。一般详图是由加工厂负责绘制的，其原因主要是绘图工作量大，又必须结合工厂的具体加工条件和操作惯例进行，从而达到较好的工艺

4、可行性，便于采用先进技术，提高经济效益。 详图的绘制必须依据设计图(技术设计)和它所规定的技术条件，及采用有关规范和标准进行，详图必须经过原设计单位审批通过之后才能施工。第328页详图内容包括目录、说明书、构件明细表、钢材表、螺栓表、布置图、立面图、剖面图、节点大样、构件详图等。 为了满足市场快速多变的要求，使用计算机辅助设计(CAD)绘制详图已成为发展的必然趋势。 9，3 材料采购和管理 钢材的采购必须遵照合同上技术条件的规定，按材料规格型号、牌号及附加条件进行选购。主要材料必须具有合格证书和试验报告，必要时还应进行复验。 为了减少钢材损耗，应根据用料尺寸选配适用的材料订货尺寸。 钢材必须通

5、过检验符合要求后才能办理入库手续。钢材的存放和管理必须科学化，防止错用、变形、非正常的锈蚀和污染，堆放时应符合安全要求。详细内容参见录像带中“材料堆放”一节。 焊接材料也应按照技术条件的规定进行准备，并根据工艺确定的数量采购。焊接材料必须有合格证书，包装无破损，未超过使用期限方能验收入库。焊接材料应堆放在相对湿度不超过60的通风干燥的库房中。 高强度螺栓必须按照技术条件的等级采购。按照包装上的等级、批号、合格证验收，并按建筑高强度螺栓规程和要求进行复验。高强度螺栓在保管期间不得打开包装，更不得污染。 9，4 技术准备工作 每个制造厂都应结合本厂加工设备条件，工艺流程特点，技术力量情况对加工任务

6、进行周密的技术准备工作，形成本企业的技术文件，作为加工制造过程中的统一依据。一般情况下，对每项重大加工任务企业都应编制下列的技术文件： (1)加工制造手册(或称制作要领书)，其主要内容包括： 工程概况； 遵循的规范和标准； 施工组织、人员结构和质量保证体系； 主要设备和工艺装备及其布置； 材料和连接材料； 工艺流程； 主要工艺措施和公差要求； 焊接工艺及工艺评定计划； 检查表格等。 (2)成品质量保证手册(或称质量保证大纲)，其主要内容包括： 质量保证体系； 质量要素及控制点，运用的资源； 质量保证和质量控制的措施； 检查标准和方法；1前言建筑轻钢结构和传统的混凝土结构相比，具有跨度大、结构基

7、础要求低、抗震抗风能力强、外表美观、建造周期短、维修费用低等一系列的优点，因而越来越受欢迎，得到了飞速的发展。和重钢相比，轻钢结构重量轻，用钢量少、对基础的承载要求更低，设计周期短、建造速度快，特别适合于建造大跨度结构。现已在厂房、办公楼、大型超市、物流仓库、展示厅、机库和室内体育场馆等产品领域得到了广泛的应用。传统的轻钢制作方式，采用机械和手工方式进行组立、装焊，自动化程度不高、工艺流程不流贯，因而生产效率低，远不能满足建筑轻钢结构飞速发展的需要。博思格建筑系统(巴特勒)针对轻型钢结构所设计的自动化钢结构生产流水线，占地面积小、布局紧凑，流程合理，充分体现了高速、高效和高精度生产的特点，取得

8、了满意的实际效果。2轻型钢结构的工艺特点21结构特点轻型钢结构通常采用Q345和Q235钢，且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢，性能优良，可焊性好。除了部分柱底板外，腹板、翼板厚度基本上是420mm中薄板，正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻钢结构一般不采用箱型、十字型结构，构件绝大部分是H型截面。由于经济、受力、结构的特点，一般不采用轧制H型钢，而大多数都采用焊接H型钢。对于H型实腹梁柱结构，易于实现焊接、装配的自动化。但是除了夹层梁和部分边柱、中间柱为等截面外，大部分构件是变截面形式，这也给焊接的自动化提出了更高的要求。22切割方法门式多头火焰切割是翼板开

9、条的主要切割方法，丙烯、丙烷、LPG类新型燃气已逐步取代了乙炔。腹板由于板厚较薄，而且大多是楔形形状，通常采用数控等离子的切割方法。采用氧气的等离子切割方法，切割速度快，切割质量好，但对消耗电极的要求更高。腹板的切割质量对构件的装焊质量有很大的影响。由于板厚较薄，切割后的变形或残余应力，将导致腹板的波浪型变形。切割边缘的质量会直接影响腹板与翼板间角焊缝的施焊和焊缝质量。23焊接方法焊接工艺和生产流程取决于H型钢的组立、腹板和翼板间的主焊缝的焊接，因组立方法、焊接方法和焊接位置而异。如机头移动或工件移动；水平位置或船型位置；单机头或双机头；单丝或双丝等。对干薄板结构来说，气体保护焊无疑是最理想的

10、焊接方法。因此，除了拼板采用埋弧自动焊外，其余板件装焊大都采用气体保护焊。特别是富氩混合气体保护焊，由于成型好、飞溅小，对轻钢结构更为适宜。24涂装为防止在堆放、运输和安装过程中，不再锈蚀，并为进一步涂装打基础，构件焊接完成后需进行预处理并喷涂底漆。构件表面处理除锈质量等级要求达到Sa20Sa25以上。根据构件所处环境介质的不同，选择防锈底漆。轻钢结构底漆主要是醇酸类的，也可以是环氧富锌类的。在安装工地根据需要再涂刷面漆或防火涂料。轻钢结构主要是H型实腹梁柱结构，因而表面处理和涂装工艺较简单，也容易实现机械化流水作业。表面处理采用抛丸工艺，滚道式或悬挂式送进方式。喷漆一般为手工操作，结合悬挂式

11、抛丸，也可是半机械化的流水线作业。喷漆前的表面处理，对构件底漆防腐效果非常关键，而漆膜厚度和均匀性将直接影响构件的防腐性能。25主要工艺问题由于轻钢结构和重钢结构在钢种、板厚、结构形式多方面有着很大的区别，因而在焊接制作上所面临的主要难点和问题也有很大的区别。如果说重钢结构由于钢板厚、材料级别高、施焊条件差，制作问题主要体现在结构的焊接可操作性、钢材的可焊性、接头焊接缺陷的防止等方面的话，轻钢结构主要是防止、减小焊接的变形及其矫正，提高焊接生产率方面的问题。3轻型钢结构的生产模式31传统的钢结构生产模式传统的钢结构生产模式，焊接前必须组立。一般采用单机头、船形位置焊，所以，H型钢的焊接，即使单

12、侧焊缝，也要焊接两次。32博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构的生产模式博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构的生产模式，采用双丝双机头、水平位置焊接，不需单独组立，一次焊接成型。成型后也不必切割余量、钻孔。33博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构与传统生产模式的对比区别331拼接方式博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产模式与传统生产模式的第一个区别，是翼板、腹板的拼接方式。传统的钢结构生产模式，是先把钢板拼接到足够大，然后划线、切割成最终尺寸的翼板、腹板，其过程较难组成自动流水线作业，制孔要待最终成型以后，手工或半机械化地完成。博思格建筑系统(巴特勒)轻钢结构生产模式，所有翼板、腹板都是由标准钢板，或

13、切割好的板条，由专用设备直接加工成最终的翼板、腹板，拼接包含在流水作业过程中，制孔也是同步完成。332制孔方式传统的钢结构生产模式，没有专用的制孔加工设备，构件制作时长度方向留出余量，为保证孔距孔位的精确性，制孔要待构件最终成型后，手工或半自动地完成。博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产模式，所有腹板、翼板上的孔，全部是数控加工，在加工翼板、腹板过程中，同步完成。333精度控制传统的钢结构生产模式，由于胶囊控制长度方向尺寸精度，要针对焊接切割装配所产生的变形、误差，在长度方向留出余量，待最终成型以后，手工或半机械化地切除余量。博思格建筑系统(巴特勒)轻型钢结构生产采用了计算机辅助的自动切割、

14、高效率焊接、刚性固定、液压成型等一系列先进工艺，无余量的精度制造方式。钢结构制作施工工艺钢结构 彩板 2007-04-13 18:33 阅读236评论0 字号： 大大 中中 小小 1 钢结构制作施工工艺 适用范围：适用于建筑钢结构的加工制作工序，包括工艺流程的选择、放样、号料、切割、矫正、成型、边缘加工、管球加工、制孔、摩擦面加工、端部加工、构件的组装、圆管构件加工和钢构件预拼装。第一节 材料要求 1.1.1钢结构使用的钢材、焊接材料、涂装材料和紧固件等应具有质量证书，必须符合设计要求和现行标准的规定。 1.1.2进厂的原材料，除必须有生产厂的出厂质量证明书外，并应按合同要求和有关现行标准在甲

15、方、监理的见证下，进行现场见证取样、送样、检验和验收，做好检查记录。并向甲方和监理提供检验报告。 1.1.3在加工过程中，如发现原材料有缺陷，必须经检查人员、主管技术人员研究处理。 1.1.4材料代用应由制造单位事先提出附有材料证明书的申请书（技术核定单），向甲方和监理报审后，经设计单位确认后方可代用。 1.1.5严禁使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条、受潮结块或已熔烧过的焊剂以及生锈的焊丝。用于栓钉焊的栓钉，其表面不得有影响使用的裂纹、条痕、凹痕和毛刺等缺陷。 1.1.6焊接材料应集中管理，建立专用仓库，库内要干燥，通风良好。 1.1.7螺栓应在干燥通风的室内存放。高强度螺栓的入库验收，应按国家现

16、行标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82的要求进行，严禁使用锈蚀、沾污、受潮、碰伤和混批的高强度螺栓。 1.1.8涂料应符合设计要求，并存放在专门的仓库内，不得使用过期、变质、结块失效的涂料。第二节 主要机具 1.2.1主要机具钢结构生产长用工具。第三节 作业条件 1.3.1完成施工详图，并经原设计人员签字认可。 1.3.2施工组织设计、施工方案、作业指导书等各种技术准备工作已经准备就绪。 1.3.3各种工艺评定试验及工艺性能试验和材料采购计划已完成。 1.3.4主要材料已进厂。 1.3.5各种机械设备调试验收合格。 1.3.6所有生产工人都进行了施工前培训，取得相应资格的上

17、岗证书。第四节 操作工艺 1.4.1工艺流程 1.4.2操作工艺 1.放样、号料 1）熟悉施工图，发现有疑问之处，应与有关技术部门联系解决。 2）准备好做样板、样杆的材料，一般可采用薄铁皮和小扁钢。 3）放样需要钢尺必须经过计量部门的校验复核，合格后方可使用。 4）号料前必须了解原材料的材质及规格，检查原材料的质量。不同规格、不同材质的零件应分别号料。并依据先大后小的原则依次号料。 5）样板样杆上应用油漆写明加工号、构件编号、规格，同时标注上孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。 6）放样和号料应预留收缩量（包括现场焊接收缩量）及切割、铣端等需要的加工余量： 铣端余量：剪切后加工的一般每边加3

18、4mm，气割后加工的则每边加45 mm。 切割余量：自动气割割缝宽度为3mm，手工气割割缝宽度为4mm。 焊接收缩量根据构件的结构特点由工艺给出。 7）主要受力构件和需要弯曲的构件，在号料时应按工艺规定的方向取料，弯曲件的外侧不应有样冲点和伤痕缺陷。 8）号料应有利于切割和保证零件质量。 9）本次号料后的剩余材料应进行余料标识，包括余料编号、规格、材质及炉批号等，以便于余料的再次使用。 2.切割 下料划线以后的钢材，必须按其所需的形状和尺寸进行下料切割。 1）剪切时应注意以下要点： （1）当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时，应预先安排好合理的剪切程序后再进行剪切。 （2）材料剪切

19、后的弯曲变形，必须进行矫正；剪切面粗糙或带有毛刺，必须修磨光洁。 （3）剪切过程中，切口附近的金属，因受剪力而发生挤压和弯曲，重要的结构件和焊缝的接口位置，一定要用铣、刨或砂轮磨削等方法。 2）锯切机械施工中应注意以下施工要点： （1）型钢应进行校直后方可进行锯切。 （2）单件锯切的构件，先划出号料线，然后对线锯切。成批加工的构件，可预先安装定位挡板进行加工。 （3）加工精度要求较高的重要构件，应考虑预留适当的加工余量，以供锯切后进行端面精铣。 （4）锯切时，应注意切割断面垂直度的控制。 3）在进行气割操作时应注意以下工艺要点： （1）气割前必须检查确认整个气割系统的设备和工具全部运转正常，并

20、确保安全。 （2）气割时应选择正确的工艺参数。切割时应调节好氧气射流（风线）的形状，使其达到并保持轮廓清晰，风线长和射力高。 （3）气割前，应去除钢材表面的污垢、油污及浮锈和其它杂物，并在下面留出一定的空间，以利于熔渣的吹出。 （4）气割时，必须防止回火。 （5）为了防止气割变形，操作中应先从短边开始；应先割小件，后割大件；应先割较复杂的，后割较简单的。 3.矫正和成型 1）矫正 （1）成品冷矫正，一般使用翼缘矫平机、撑直机、油压机、压力机等机械力进行矫正。 （2）火焰矫正，加热方法有点状加热、线状加热和三角形加热三种。 低碳钢和普通低合金钢的热矫正加热温度一般为600900，而800900为

21、热塑性变形的理想温度，但不准超过900。 中碳钢则会由于变形而产生裂纹，所以中碳钢一般不用火焰矫正。 普通低合金钢在加热矫正后应缓慢冷却。 工艺流程 2）成型 （1）热加工：对低碳钢一般都在10001100，热加工终止温度不应低于700。加热温度在500550。钢材产生脆性，严禁锤打和弯曲，否则容易使钢材断裂。 （2）冷加工：钢材在常温下进行加工制作，大多数都是利用机械设备和专用工具进行的。 4.边缘加工（包括端部铣平） 1）常用边缘加工方法主要有：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。 2）气割的零件，当需要消除影响区进行边缘加工时，最少加工余量为2.0mm。 3）机械加工边缘的深

22、度，应能保证把表面的缺陷清除掉，但不能小于2.0mm，加工后表面不应有损伤和裂缝，在进行砂轮加工时，磨削的痕迹应当顺着边缘。 4）碳素结构钢的零件边缘，在手工切割后，其表面应做清理，不能有超过1.0mm的不平度。 5）构件的端部支承边要求刨平顶紧和构件端部截面精度要求较高的，无论是什么方法切割和用何种钢材制成的，都要刨边或铣边。 6）施工图有特殊要求或规定为焊接的边缘需进行刨边，一般板材或型钢的剪切边不需刨光。 7）零件边缘进行机械自动切割和空气电弧切割之后，其切割表面的平面度，都不能超过1.0mm。主要受力构件的自由边，在气割后需要刨边或铣边的加工余量，每侧至少2mm，应无毛刺等缺陷。 8）

23、柱端铣后顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴，用0.3mm塞尺检查，其塞入面积不得大于25%，边缘间隙也不应大于0.5mm。 9）关于铣口和铣削量的选择，应根据工件材料和加工要求决定，合理的的选择是加工质量的保证。 10）构件的端部加工应在矫正合格后进行。 11）应根据构件的形式采取必要的措施，保证铣平端与轴线垂直。 5.制孔 1）构件使用的高强度螺栓（大六角头螺栓、扭剪型螺栓等）半圆头铆钉自攻螺丝等用孔的制作方法有：钻孔、铣孔、冲孔、铰孔或锪孔等。 2）构件制孔优先采用钻孔，当证明某些材料质量、厚度和孔径，冲孔后不会引起脆性时允许采用冲孔。厚度在5mm以下的所有普通结构钢允许冲孔，次要结构厚度

24、小于12mm允许采用冲孔。在冲切孔上，不得随后施焊（槽形），除非证明材料在冲切后，仍保留有相当韧性，则可焊接施工。一般情况下在需要所冲的孔上再钻大时，则冲孔必须比指定的直径小3mm。 3）钻孔前，一是要磨好钻头，二是要合理地选择切屑余量。 4）制成的螺栓孔，应为正圆柱形，并垂直于所在位置的钢材表面，倾斜度应小于1/20，其孔周边应无毛刺，破裂，喇叭口或凹凸的痕迹，切削应清除干净。 5）精制或铰制成的螺栓孔直径和螺栓杆直径相等，采用配钻或组装后铰孔，孔应具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra12.5m。 6.摩擦面加工 1）高强度螺栓连接摩擦面的加工,可采用喷砂、抛丸和砂轮机打磨等方法。(注：砂轮

25、机打磨方向应与构件受力方向垂直，且打磨范围不得小于螺栓直径的4倍。) 2）经处理的摩擦面应采取防油污和损伤保护措施。 3）制造厂和安装单位应分别以钢结构制造批进行抗滑移系数试验。制造批可按分部（子部分）工程划分规定的工程量每2000t为一批，不足2000t的可视为一批。选用两种及两种以上表面处理工艺时，每种处理工艺应单独检验，每批三组试件。 4）抗滑移系数试验用的试件应由制造厂加工，试件与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并应用同批同一性能等级的高强度螺栓连接副，在同一环境条件下存放。 5）试件钢板的厚度，应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度

26、来确定。试件板面应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。 6）制造厂应在钢结构制造的同时进行抗滑移系数试验，并出具报告。试验报告应写明试验方法和结果。 7）应根据现行国家标准钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82的要求或设计文件的规定,制作材质和处理方法相同的复验抗滑移系数用的构件，并与构件同时移交。 7.管球加工 1）杆件制作工艺：采购钢管检验材质、规格、表面质量（防腐处理）下料、开坡口与锥头或封板组装点焊焊接检验防腐前处理防腐处理。 2）螺栓球制造工艺：压力加工用钢条（或钢锭）或机械加工用圆钢下料锻造毛坯正火处理加工定位螺纹孔（M20）及其表面加工各螺纹孔及平面打加工工号、

27、打球号防腐前处理防腐处理。 3）锥头、封板制作工艺：成品钢材下料胎模锻造毛坯正火处理机械加工。 4）焊接球节点网架制造工艺：采购钢管检验材质、规格、表面质量放样下料空心球制作拼装防腐处理。 5）焊接空心球制作工艺：下料（用仿形割刀）压制（加温）成型机床或自动气割坡口焊接焊缝无损探伤检查防腐处理包装。 8.组装 1）组装前，工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求，并根据施工图要求复核其需组装零件质量。 2）由于原材料的尺寸不够，或技术要求需拼接的零件，一般必须在组装前拼接完成。 3）在采用胎模装配时必须遵循下列规定： （1）选择的场地必须平整，并具有足够的强度。 （2）布置装配胎模时必须根据

28、其钢结构构件特点考虑预放焊接收缩量及其它各种加工余量。 （3）组装出首批构件后，必须由质量检查部门进行全面检查，经检查合格后，方可进行继续组装。 （4）构件在组装过程中必须严格按照工艺规定装配，当有隐蔽焊缝时，必须先行施焊，并经检验合格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时，亦可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作。 （5）为了减少变形和装配顺序，可采取先组装成部件，然后组装成构件的方法。 4）钢结构构件组装方法的选择，必须根据构件的结构特性和技术要求，结合制造厂的加工能力、机械设备等情况，选择能有效控制组装的质量、生产效率高的方法进行。 #2 钢结构制作施工工艺（1） 5）典型结构组装 （

29、1）焊接H型钢施工工艺工艺流程下料拼装焊接校正二次下料制孔装焊其它零件校正打磨 （2）箱形截面构件的加工工艺 （3）劲性十字柱的加工工艺十字柱加工流程图如下：略 （4）一般卷管工艺流程图略 9.预拼装 1）预拼装数按设计要求和技术文件规定。 2）预拼装组合部位的选择原则：尽可能选用主要受力框架、节点连接结构复杂，构件允差接近极限且有代表性的组合构件。 3）预拼装应在坚实、稳固的平台式胎架上进行。其支承点水平度： A3001000m2 允差2mm A10005000m2 允差3mm （1）预拼装中所有构件应按施工图控制尺寸，各杆件的重心线应交汇于节点中心，并完全处于自由状态，不允许有外力强制固定。单构件支承点不论柱、粱、支撑，应不少于两个支承点。 （2）预拼装构件控制基准，中心线应明确标示，并与平台基线和地面基线相对一致。控制基准应按设计要求基准一致，如需变换预拼装基准位置，应得到工艺设计认可。 （3）所有需进行预拼装的构件，制作完毕必须经专检员验收并符合质量标准的单构件。相同单构件，宜能互换，而不影响整体几何尺寸。 （4）在胎架上预拼全过程中，不得对构件动用火焰或机械等方式进行修正、切割，或使用重物压载、冲撞、锤击。 （5）大型框架露天预拼装的检测时间，建议在日出前，