大型鋼結(jié)構(gòu)廠房雙肢柱制作工藝

湖南中興設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司

鋼結(jié)構(gòu)加工廠

大型鋼結(jié)構(gòu)廠房雙肢柱

制作工藝

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大型鋼結(jié)構(gòu)廠房雙肢柱制作工藝

前

近年來，我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展十分迅速，

言

特別是一些代表城

市標(biāo)志性高層建筑的建成，為鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展揭開了新的一

頁。如世界第三高的上海88層、高420m的金茂大廈業(yè)已竣工，現(xiàn)

已投入運(yùn)營。據(jù)稱世界第一高度的上海浦東環(huán)球金融中心，

高460m，建筑面積為31萬㎡，現(xiàn)正在加緊建設(shè)中。由外商投資的

大連總統(tǒng)大廈，也正在加緊籌建之中，共95層，據(jù)稱建成后其高

95層

度將名列世界前茅。

輕鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展則更是如火如荼，

更為迅猛。從鋼結(jié)構(gòu)制造加施工企業(yè)數(shù)量的大幅增長就可見一斑。我公司鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在近兩年的發(fā)展也是日新月異，

式也日益新穎。今年，我加工廠承接了朝陽機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)廠房工程，

特別是工業(yè)廠房的建設(shè)中則

鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形

該工程的鋼柱為雙肢

有工作人員既是機(jī)遇，

H型鋼柱，制作難度較大，

也是挑戰(zhàn)。該文描述了雙肢

對(duì)我們加工廠的所

H型鋼柱的相關(guān)

制作工藝。以作為我公司今后含雙肢柱結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)制作工程的理論

依據(jù)。

I

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目錄

1、排版

1

2、下料

1

3、切割

1

4、矯正

2

5、制孔

3

6、預(yù)涂裝

3

7、組裝

3

8、端部處理

7

9、焊接

7

10、無損檢測

1

2

11、焊接返修

1

2

12、構(gòu)件標(biāo)識(shí)

1

3

13、安全技術(shù)措施

1

3

1

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1、排版

排版中應(yīng)注意焊縫位置避開孔群及勁板位置，肢柱(H型鋼或鋼管)下料留出50mm余量，

肩梁部分板需銑平方向加3~5mm余量。

2、下料

2.1號(hào)料前應(yīng)先確認(rèn)材質(zhì)和熟悉工藝要求，然后根據(jù)排版圖、下料加工單、零件草圖和

電腦實(shí)樣圖進(jìn)行號(hào)料。

2.2鋼卷尺(不包括5米以下的卷尺

標(biāo)貼修正值后才能使用，標(biāo)準(zhǔn)尺測定拉力為

)必須經(jīng)計(jì)量部門與本工程用的標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行校核，并

L≤30m時(shí)5㎏，以確保劃線、制作和現(xiàn)場安

裝用尺的一致性。

(表一)：

2.3號(hào)料的母材須平直無損傷及其他缺陷，否則應(yīng)先矯正或剔除。劃線精度如下

項(xiàng)目允許偏差

零件的寬度和長度±1.0mm

切割面不垂直度0.05t且≤1.5mm

割紋深度0.2mm

局部缺口深度1.0mm

表一

2.4鋼板下料應(yīng)嚴(yán)格按排版單中指定的鋼板號(hào)進(jìn)行下料。三大片下料完畢應(yīng)在端頭標(biāo)明

構(gòu)件及零件編號(hào)，并同整體構(gòu)件的零部件必須擺放在一起，以便后續(xù)裝配。

3、切割

3.1切割前應(yīng)清除母材表面的油污、鐵銹和潮氣，

飛濺物應(yīng)除去。氣割的尺寸精度要求如表二：

切割后氣割表面應(yīng)光滑無裂紋，熔渣和

允許偏差

±1.0mm

0.05t且≤1.5mm

項(xiàng)目

零件的寬度和長度

切割面不垂直度

表二

2

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3.2切割后須矯直板材由于切割引起的變形

構(gòu)件號(hào)、零件號(hào)才能流入下一道工序。氣割的表面精度要求

(如旁彎等)，然后標(biāo)上零件所屬的工作令號(hào)、

(S=1/1000mm)如表三：

主要構(gòu)件次要構(gòu)件

表面粗糙度50S以下100S以下

凹陷深度不得有缺口凹陷在1mm以下

熔渣可有塊狀熔渣散布，不得留有痕跡或易剝離

上緣溶化略成圓形，但須平滑

表三

破口加工的精度如表四：

Δa=±2.5°

Δa=±5°

Δa=±2.5°

Δp=±1.0°

破口角度

破口角度

破口角度

破口角度

Δa

Δa

Δa

Δp

1

2

3

4

表四

4、矯正

鋼材的矯正，一般應(yīng)在常溫下用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，矯正后的鋼材，表面上不應(yīng)有凹陷、

凹痕及其他損傷。熱矯正時(shí)應(yīng)注意不能損傷母材，加熱的溫度應(yīng)控制在900℃以下，低合

金鋼嚴(yán)禁用水激冷，矯正必須避開藍(lán)脆區(qū)溫度(200℃~400℃)。矯正后的允許偏差應(yīng)符合

GB50205-2001中表7.3.5的要求。

3

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5、制孔

5.1高強(qiáng)螺栓孔優(yōu)先采用數(shù)控鉆床。也可用劃線鉆孔的方法，劃線鉆孔時(shí)，孔中心應(yīng)打出

沖印，以利鉆孔和檢驗(yàn)。

5.2制孔精度應(yīng)符合相關(guān)精度要求。具體要求如表五：

項(xiàng)目允許偏差

直徑0~1.0mm

圓度2.0mm

垂直度≤0.03t且≤2.0mm

6、預(yù)涂裝

對(duì)于隱蔽部位及超大構(gòu)件，組裝前需先對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)涂裝。

7、組裝

7.1組裝前先檢查組裝用零件的編號(hào)、材質(zhì)、尺寸、

圖紙和工藝要求，確認(rèn)后才能進(jìn)行裝配。

表五

數(shù)量和加工精度

(如表六)等是否符合

簡圖允許偏差(mm)

e≤1.5

e≤T/10且≤3.0

e≤1.0

-2.0≤a≤+2.0

目

T形接頭的

(錯(cuò)位e)

(間隙e)

(偏差a)

焊接組裝件端部

對(duì)接接頭的

對(duì)接接頭的

(間隙

e)

項(xiàng)

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7.2拼裝工序(見附圖)：即從材料進(jìn)場，

肩梁、鋼柱肢體同時(shí)進(jìn)行制作，待三部分組裝結(jié)束后再進(jìn)行大組立。

表六

構(gòu)件分三部分分別同時(shí)進(jìn)行組裝，

也就是柱底板、

材料進(jìn)廠

素材檢驗(yàn)

鋼材排版

肩梁

調(diào)平

切割下料

鉆孔、調(diào)直、破口

零件板下料鉆孔

肩梁組裝焊接

調(diào)直、檢查

胎具制作

上下柱及肩梁組裝

焊接

尺寸及檢驗(yàn)

整體噴丸油漆

出廠

上柱

鋼板接料

型鋼組裝焊接

調(diào)直

零件版組裝焊接

檢查

4

下柱

肢柱及零件下料切割

零件鉆孔調(diào)平

肢柱接料檢驗(yàn)

下柱做胎組裝

焊接

檢查

5

保證肢柱中心離

距

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7.3下柱制作：利用胎具制作，因?yàn)橹鶠镠型鋼(熱軋、焊接)或鋼管均可按實(shí)際尺寸進(jìn)

行采購或制作，所以可以直接上胎具。

A1B1

B

固定楔子

A

H型鋼墊件

如圖所示在H型鋼墊件上找出兩根平行線，使

中心線保證垂直，鋼管固定完后組裝中間的管支撐和底板。保證

以拉線)，安裝柱腳可以按下圖做胎具。

a1與b1距離相等，并AA1與BB1與鋼管

AA1的平直線度(BB1可

柱底板

下柱

平臺(tái)面

H型鋼墊件

胎具支架(保證

與平臺(tái)面垂直)

7.4肩梁的制作方案

首先用數(shù)控切割機(jī)下好肩梁的腹板和其他零件板

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其次進(jìn)行腹板和下翼緣板的焊接，焊縫為12mm高的角焊縫，焊接成型后為：

安裝肩梁的上翼緣板，最后安裝上柱焊接BH型鋼的腹板，最終肩梁圖形如下：

7.5上柱制作要領(lǐng)

a、根據(jù)與肩梁的分段尺寸，與肩梁連接位置必須正確無誤。上端位置可以留余量，最后

切頭。所有的號(hào)孔及裝配尺寸都以與肩梁接點(diǎn)為準(zhǔn)，進(jìn)行號(hào)線裝配。

b、腹板位置開孔可以再組裝前定位，預(yù)先切割好。

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c、所有的牛腿及加勁板都在裝配前鉆好孔。

d、根據(jù)排料尺寸與肩梁接節(jié)，腹板與上下翼板錯(cuò)開不小于200mm。

7.6拼裝后按焊接工藝要領(lǐng)進(jìn)行焊接和矯正。

7.7構(gòu)件組裝完畢后應(yīng)進(jìn)行自檢和互檢，準(zhǔn)確無誤后再提交專檢人員驗(yàn)收，若在檢驗(yàn)中發(fā)

現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理和矯正。構(gòu)件均應(yīng)打上鋼印并編號(hào)，鋼印處要預(yù)打磨，鋼印必

須清晰。

8、端部處理

按工程具體要求對(duì)端部進(jìn)行處理。

9、焊接

9.1定位焊

9.1.1定位焊應(yīng)符合與正式焊縫一樣的質(zhì)量要求，焊后應(yīng)徹底清除熔渣。

9.1.2定位焊焊接方法必須與打底焊相同，焊接要求同正式焊接。定位焊應(yīng)牢固可靠，

定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。

9.1.3定位焊必須避免在產(chǎn)品的棱角和端部等在強(qiáng)度和工藝上容易出問題的部位進(jìn)行；

T形接頭定位焊應(yīng)在兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。定位焊尺寸不大于設(shè)計(jì)焊縫尺寸的2/3，不小于4mm

但不宜大于8mm，特殊情況除外。

9.2焊接前

9.2.1焊接前，必須去除施焊部位及其附近50mm~80mm范圍內(nèi)的氧化皮、水分、油污、

鐵銹和毛刺等影響焊縫質(zhì)量的雜質(zhì)，并顯露出金屬光澤。

9.2.2焊接前必須由檢查員檢查破口，合格后方可施焊。反面焊接前，必須用氣刨清根

處理，檢查員檢查合格后方可施焊。設(shè)計(jì)圖中所有破口焊縫要求進(jìn)行反面清根，確保熔

焊。

9.2.3為保證焊接質(zhì)量，在對(duì)接焊的引弧端和熄弧端必須安裝于母材相同材料的引出

板，其破口形式和厚度宜與構(gòu)件相同。引出板的長度：手工電弧焊和氣體保護(hù)焊當(dāng)板厚

＞20mm時(shí)為80mm*100mm，當(dāng)板厚≤20mm時(shí)為50mm*80mm；半自動(dòng)焊和埋弧自動(dòng)焊為

100mm*150mm，焊接后用氣割切除，嚴(yán)禁用錘擊落，損傷母材。

9.2.4焊接順序的選擇應(yīng)考慮焊接變形，盡量采用對(duì)稱焊接，對(duì)收縮量大的部位先焊接，

焊接過程中應(yīng)平衡加熱量，使焊接收縮量小。

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9.2.5焊接變形控制措施：

a、下料、裝配時(shí)，預(yù)留焊接收縮余量，預(yù)留焊接反變形；

b、裝配前，矯正每一構(gòu)件的變形，保證裝配公差符合規(guī)范的要求；

c、使用必要的裝配胎架，工裝夾具，隔板和撐桿；

d、同一構(gòu)件上盡量采用熱量分散，對(duì)稱分布的方式施焊。

9.2.6板厚與最底預(yù)熱溫度要求應(yīng)符合以下規(guī)定：

常用結(jié)構(gòu)鋼材最低預(yù)熱溫度要求

t(mm)

25≤t≤40

－

60℃

接頭最后構(gòu)件的板厚

t≤25

－

－

60＜t≤80

80℃

100℃

40＜t≤60

60℃

80℃

鋼材牌號(hào)

Q235B

Q345B

t＞80

100℃

140℃

9.3焊接中

9.3.1零部件組裝后必須經(jīng)檢查人員檢查確認(rèn)后方可施焊。

9.3.2多層焊接宜連續(xù)施焊，每一層焊道焊完后應(yīng)及時(shí)清理檢查，清除缺陷后再焊。

9.3.3應(yīng)合理選擇焊接電流和電壓。

9.3.4對(duì)CO2氣體保護(hù)焊，環(huán)境風(fēng)速大于2m/s時(shí)，對(duì)其他焊接方法，環(huán)境風(fēng)速大于9m/s

時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)钠琳鲜┖?，否則不得進(jìn)行焊接。

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9.3.5焊透部位示意圖：

肩梁腹板與上

蓋板刨平頂緊

上柱H型鋼翼緣與肩梁

上蓋板坡口焊UT一級(jí)

上柱翼板插入部分與

H

肩梁腹板與肢柱

肩梁腹板立面角焊縫

型鋼立面角焊縫

肩梁腹板與上

蓋板刨平頂緊

上柱翼板插入部分與

肩梁腹板立面角焊縫

肢柱型鋼接頭，采用

UT一級(jí)

單面焊加墊板

柱底加勁板采用

UT

破口含不做

下柱型鋼與底板，采用

UT一級(jí)

單面焊加墊板

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9.3.6焊接H型鋼接頭處對(duì)接加墊板，留4~5mm間隙焊，要求對(duì)稱焊，焊完后UT檢查。

上柱與肩梁H型鋼對(duì)接采用先焊內(nèi)側(cè)破口，焊完后外側(cè)清根，再焊接，兩個(gè)焊工對(duì)稱焊。

9.3.7檢驗(yàn)：按國標(biāo)C.O.3單層柱外形尺寸的允許偏差中執(zhí)行(見下頁附表)。

9.4焊接后

9.4.1焊接完畢，焊工應(yīng)清理焊縫表面的熔渣及兩側(cè)的飛濺物，檢查焊縫外觀質(zhì)量。

9.4.2引弧和熄?。阂∈怯捎陔娀?duì)母材加熱不足，應(yīng)在操作上注意防止產(chǎn)生熔合不良、

弧坑裂紋、氣孔和夾渣等缺陷的發(fā)生；另外，不得在非焊接區(qū)域的母材上引弧和防止電

弧擊痕。當(dāng)電弧因故中斷或焊縫終端收弧時(shí)，應(yīng)防止產(chǎn)生弧坑產(chǎn)生裂紋(特別是采用CO2

半自動(dòng)氣保焊時(shí))，一旦出現(xiàn)裂紋，必須徹底清除后方可繼續(xù)施焊。焊后引弧和熄弧板應(yīng)

保留2~3mm切割切除，然后修磨平整；引弧板和熄弧板不得用錘擊落。

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項(xiàng)目

柱底面到柱端與桁架連接的

嘴上一個(gè)安裝孔距離

柱底面到牛腿支承面距離

牛腿面的翹曲

柱身彎曲矢高

柱身扭曲

柱截面幾何尺寸

柱腳底板平面度

翼緣板對(duì)腹板的

垂直度

柱腳螺栓孔中心對(duì)柱軸線的

距離a

單層鋼柱外形尺寸的允許偏差

允許誤差

±L/1500

L±15.0

±L1/200

L1

±8.0

Δ2

H/1200，且不f

應(yīng)大于12.0

牛腿處3

其他處8

連接處±3.0

非連接

±4.0

處

5

連接處

1.5

b/100，且不

其他處

應(yīng)大于5.0

3

(mm)

檢驗(yàn)方法

用鋼尺檢查

用鋼尺檢查

用拉線、直角尺

和鋼尺檢查

用拉線、直角尺

和鋼尺檢查

用拉線、直角尺

和鋼尺檢查

用鋼尺檢查

用1m直尺和塞尺

檢查

用直角尺和鋼尺

檢查

用鋼尺檢查

GB20205-2001

圖例

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10、無損檢測

11.1焊縫外形尺寸和外觀質(zhì)量符合JGJ81-2002的7.2條外觀質(zhì)量的要求。

11.2對(duì)接焊縫或有探傷要求的焊縫必須經(jīng)探傷合格后，方可進(jìn)行下道工序。

11.3焊縫熔透等級(jí)視工程要求而定。

11.4一級(jí)焊縫按GB11345-89B類Ⅱ類進(jìn)行100%檢測，二級(jí)焊縫按GB11345-89B類Ⅲ級(jí)

進(jìn)行20%檢測。

11、焊接返修

12.1焊縫出現(xiàn)裂紋時(shí)，焊工不得擅自處理，應(yīng)查清原因，定出修補(bǔ)工藝后方可處理。

12.2焊縫同一位置的返修次數(shù)，不得超過兩次。

12.3焊接質(zhì)量及焊接缺陷修復(fù)：

所有焊縫后冷卻至常溫后，

外觀質(zhì)量等級(jí)及缺陷分級(jí)

應(yīng)進(jìn)行

)：

100%外觀檢查，

具體焊縫尺寸和外觀質(zhì)量如表六

(焊縫

二級(jí)

≤0.2+0.02t，且≤1.0

每100.0焊縫內(nèi)缺陷總長￡25.0

≤0.2+0.02t，且≤1.0

長度不限

≤0.05t，且≤0.5

連續(xù)長度￡100，且焊縫兩側(cè)咬邊總長

￡10%焊縫全長

不允許

不允許

不允許

清除干凈

缺口深度≤0.05t，且≤0.5

焊縫質(zhì)量等級(jí)

未焊滿(指不足設(shè)計(jì)要求

根部收縮

咬邊

裂紋

弧坑裂紋

電弧擦傷

飛濺

接頭不良

一級(jí)

)不允許

不允許

不允許

不允許

外觀缺陷

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一級(jí)二級(jí)

每米焊縫不得超過

不允許

不允許

不允許

角焊縫厚度不足

不允許