建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝 課程設(shè)計

1、建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝學課程設(shè)計班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師 ： 6-1圖為某工程箱型鋼柱，箱型柱規(guī)格為1400×1400×40，厚度40mm材質(zhì)為Q345GJC-Z15，其他材質(zhì)為Q345C，箱型柱主焊縫、隔板與箱型柱及牛腿與箱型柱的焊縫均為全熔透一級，箱型柱內(nèi)部縱向勁板為部分熔透焊縫，牛腿翼緣板與腹板之間的焊縫為角焊縫，請編制該箱型柱的制作工藝。一、 箱型柱制作總體工藝流程鋼柱制作工藝總體流程圖二、構(gòu)件深化設(shè)計詳圖 包括：模型圖、主視圖、各剖面視圖、各板詳圖、材料表（見圖紙中）三、 箱型柱制作工藝細則1 翼板、腹板和縱向勁板下料（1）下料鋼柱翼板、腹板和縱向勁板鋼

2、板厚度均為40mm，下料后零件板形狀為條形，下料可采取直條切割機或數(shù)控直條切割機切割。下料時應預放焊接收縮和二次加工余量；例如腹板下料，長度尺寸應為8990mm20mm9mm；其中20mm為二次加工余量（上端面銑削），9mm為焊縫收縮余量（每1000mm收縮1.0mm考慮）；寬度尺寸應為1320mm8mm4mm，其中8mm為焊接間隙，4mm為焊縫焊接收縮余量（每接頭預放2mm）。再如縱向勁板下料，縱向勁板與橫隔板和壁板焊縫為部分熔透，組裝要求頂緊裝配，下料尺寸為428（760）mm×260mm；（2）下料檢驗上述翼板、腹板和勁板下料后需要按設(shè)計圖紙及相關(guān)規(guī)范進行檢驗，檢測項及允許偏差

3、如下表：項 目允 許 偏 差下料零件板外形尺寸長度±1.0mm寬度±1.0mm切割面不垂直度eet/20且2mm割紋深度0.2mm局部缺口深度對2mm打磨且圓滑過度，對2mm電焊補后打磨形成圓滑過渡2 縱向勁板、腹板坡口加工坡口采取半自動氣割切割機加工。按圖紙要求坡口尺寸進行坡口加工，加工后的坡口尺寸滿足下表，并用砂輪機磨去坡口表面的氧化皮至金色本色。3 鋼柱本體箱形組立裝配(1) 組裝前準備 檢查腹板、墊板的標記/標識，核對材質(zhì)、規(guī)格、編號及外觀尺寸、形狀的正確性，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋。 劃線：在翼板、腹板上均劃出中心線、端部銑削加工線；翼板上以中心線為基準劃出腹板定位線、坡

4、口加工線；腹板、翼板上以柱頂銑削加工線為基準劃出內(nèi)隔板等組裝定位線位置，無誤后打樣沖眼進行標識，如下圖示意： (2) 腹板襯墊板安裝在箱形柱的腹板上裝配焊接襯墊板(墊板規(guī)格選用1×3mm的鋼板)，并進行定位焊固定，定位焊要求應符合現(xiàn)行相關(guān)國家規(guī)范，要求如下； 定位焊必須由持相應合格證的焊工施焊，所用焊接材料應與正式施焊相當。 定位焊焊縫應與最終焊縫有相同的質(zhì)量要求。鋼襯墊的定位焊宜在接頭坡口內(nèi)焊接，定位焊焊縫厚度不宜超過設(shè)計焊縫厚度的2/3(5mm)，定位焊焊縫長度宜大于60mm，間距宜為200400mm(300mm)，并應填滿弧坑。 定位焊預熱溫度應高于正式施焊預熱溫度。 當定位焊

5、焊縫上有氣孔或裂紋時，必須清除后重焊。墊板安裝應嚴格控制兩墊板外邊緣之間的距離，如下圖示： 腹板上墊板安裝（3）鋼柱本體箱型U型組立1） 內(nèi)隔板加工題目給出的鋼柱本體箱型構(gòu)件截面為1400×40mm，根據(jù)確定的鋼柱隔板焊接工藝，隔板四條與壁板連接焊縫采取CO2氣體保護焊接方法，且焊縫質(zhì)量要求全熔透一級，所以隔板與壁板焊縫坡口采取雙面對稱坡口形式，見下圖。為保證箱體截面形狀和尺寸符合組裝要求，隔板四條與壁板接觸面需進行銑削加工，加工后隔板外形尺寸如下圖示。其中：L1、L2為隔板對角線尺寸，且對角線差L1-L21.5mm（對角線差控制隔板產(chǎn)生平行四邊形）2） 內(nèi)部隔板、縱向勁板組裝把劃好

6、線的下翼板水平放置于胎架(或組立機)平臺上，按照定位線把已裝配好的內(nèi)隔板組裝在下翼板之上，調(diào)整內(nèi)隔板與下翼板垂直度，合格并頂緊后進行定位焊接（定位焊縫要求應符合相關(guān)規(guī)范要求）。內(nèi)隔板與下翼板的間隙不得大于0.5mm，隔板與下翼板的垂直度不得大于1mm。按照同樣方式組裝柱頂板；當箱體內(nèi)容隔板間距較大時（>3000mm），宜增設(shè)工藝隔板，組裝如下圖示。隔板、縱向勁板組裝3） 兩側(cè)腹板組裝使內(nèi)隔板對準腹板上所劃的隔板定位線，調(diào)整翼板與腹板之間的垂直度不得大于b/500(b為邊長)；將腹板與翼板、隔板頂緊，并檢查截面尺寸及腹板與翼緣板的垂直度，合格后進行定位焊接，如下圖所示。兩側(cè)腹板組裝（4）

7、蓋板（上翼緣板）組裝將已形成U型的箱體吊至箱型組立機平臺上，組裝上翼板、組裝時截面高度方向加放焊接收縮余量。利用行車將制作好并檢驗合格的上翼板吊上組裝平臺，與腹板、內(nèi)部隔板頂緊裝配（頂緊裝配要求應符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范：其頂緊接觸面應有75以上的面緊貼，用0.3mm的塞尺檢查，其塞入面積應小于25，邊緣最大間隙不應大于0.8mm）；并檢查箱型截面截面尺寸、腹板與翼板錯位偏差、扭曲量等，合格后進行定位焊接，蓋板組裝如下圖示。箱體蓋板組裝（5） 焊接箱型柱本體焊縫焊接包括三部分：（1）內(nèi)部隔板與翼、腹板焊縫焊接，（2）縱向勁板與隔板和翼、腹板焊縫焊接，（3）縱向主焊縫焊接。其中（1）、（2）兩部分焊縫焊

8、接采取CO2氣體保護焊，而（3）縱向主焊縫焊接則采取埋弧自動焊施焊。1）隔板焊縫焊接隔板焊縫焊接采取CO2氣體保護焊對稱是施焊，焊接工藝參數(shù)如下表；為有效保證焊縫質(zhì)量，在進行立焊縫施焊時，宜選取由下向上順序施焊。鋼板厚度焊絲直徑焊縫層次電流(A)電壓（V）速度cm/minCO2流量L/min>16mmØ1.2/ Ø1.6打底1201402527405025填充30032033353040蓋面300320353720252）縱向勁板焊縫焊接縱向勁板與壁板焊縫要求為部分熔透焊縫，焊縫坡口采取雙面對稱坡口，焊接采取CO2氣體保護焊施焊，其工藝參數(shù)同隔板焊接。3）縱向主焊縫焊

9、接箱型本體縱向主焊縫焊接翼腹板厚度均為40mm，接頭形式采取了厚鋼板窄坡口，如下圖示；焊縫焊接采取埋弧自動焊施焊，焊接工藝如下：縱向主焊縫接頭形式 焊絲和焊劑的選用：埋弧自動焊焊絲的各項性能指標，應符合熔化焊用鋼絲(GB/T14957)的各項規(guī)定。被選用的焊絲牌號必須與相應的鋼材等級、焊劑的成分相匹配；埋弧自動焊的焊劑應符合低合金鋼埋弧焊用焊劑(GB12470)標準的有關(guān)規(guī)定，被選用的焊劑牌號必須與所采用的焊絲牌號和焊接工藝方法相匹配，焊劑在使用前應嚴格按照要求烘干。 引熄弧板的設(shè)置：引熄弧板材質(zhì)應與母材相同，其坡口尺寸形狀也應與母材相同。埋弧焊焊縫引出長度應大于60mm，其引熄弧板的板寬不小

10、于100mm，長度不小于150mm。 焊接位置及順序：平焊位置焊接，為了控制焊接變形，采用兩臺埋弧焊機同向同規(guī)范焊接，焊接如下圖示箱體主焊縫焊接位置及順序示意圖（上述焊接工藝為涉及焊接所需的相關(guān)措施，如焊前預熱、層間溫度控制、焊后緩冷等相關(guān)措施，請參考書本第五章 鋼結(jié)構(gòu)焊接相關(guān)內(nèi)容） 焊接工藝參數(shù)此焊接工藝參數(shù)是根據(jù)焊接工藝試驗評定而確定的。參數(shù)見下表，為埋弧自動焊工藝參數(shù)(埋弧自動焊打底、填充及蓋面，打底厚度根據(jù)板厚而定，一般為10-20mm)。箱體坡口平焊單絲埋弧焊工藝參數(shù)序號板厚焊道焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長度mm13060填充層4.8mm70075034362022

11、25-30蓋面層4.8mm6507003234212425-30箱體坡口平焊雙絲埋弧焊工藝參數(shù)序號板厚電極焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長度mm1T30DC4.8mm6507503436253525-30AC4.8mm7008003338253525-302T60DC4.8mm650-75034-36253525-30AC4.8mm700-80033-38253525-30（6）焊縫質(zhì)量檢驗及矯正1）焊縫檢驗所有焊縫焊接后，按現(xiàn)行相關(guān)國家規(guī)范JGJ81-02進行外觀和內(nèi)在質(zhì)量的檢驗。熔透焊縫內(nèi)在質(zhì)量采用超聲波檢測，檢測具體要求如下：a） 全熔透焊縫，按GB11345標準執(zhí)行b）

12、焊縫級別，全熔透和部分熔透c） 一級焊縫100，檢驗等級B級，評定等級II級合格 二級焊縫20，檢驗等級B級，評定等級III級合格d）焊縫返修對檢測不合格的焊縫（特別是全熔透一級焊縫），則需嚴格按相關(guān)規(guī)定進行返修，返修焊接應由合格焊工擔任；一次返修按常規(guī)工藝，第二次返修必須編制專門返修工藝，嚴格按照工藝執(zhí)行，本箱型鋼柱，同一部位返修不宜超過兩次。e）矯正鋼柱本體箱型構(gòu)件焊縫數(shù)量多，使用鋼板厚度厚，焊縫熔敷金屬填充量大，大量焊縫焊接使構(gòu)件發(fā)生扭曲和旁彎變形；所以需要對變形箱型進行矯正，由于構(gòu)件截面大（1400×40mm），焊接后的剛性非常大，一般的冷彎或冷壓矯正方法很難實現(xiàn)，通常采取局

13、部加熱并輔助外力等綜合矯正法；因此，局部加熱視變形扭曲情況大小，用一條或數(shù)條斜線來校正，斜線方向和扭曲方向成八字形；即相反方向。加熱溫度750850°C，加熱寬度為板厚的12倍，深度（側(cè)面）視板厚的1/22/3。斜線的斜坡在30º50º之間。斜坡越大，校正量越大。為提高校正效果，局部可借助機械外力，如在鋼柱拱面上用千斤頂加力，使旁彎部位按預定要求矯直。(7）端面銑削加工檢驗焊接箱型柱端面銑削前應先確認箱體已經(jīng)過矯正并且合格，同時對設(shè)備的完好性進行檢查確認。對箱型柱上端面進行銑削加工，粗糙度要求12.5µm，垂直度要求0.5mm，如下圖示：箱型柱端面銑示意

14、圖(注：t1為箱體柱身板厚度，t2為箱體頂板厚度，a為銑削厚度，b為銑削寬度。)銑削完畢后，對端面垂直度利用大角尺進行檢測，同時對銑削范圍利用直尺檢測；要求頂板與柱身板之間焊縫處熔合應良好，若存在局部熔合缺陷應將缺陷清除后補焊并進行重新打磨。（8）鋼柱二次組裝鋼柱連接牛腿均為焊接H型鋼構(gòu)件，對焊接H型鋼構(gòu)件的制作工藝這里省了，直接介紹鋼柱上焊接H型鋼的裝焊，裝焊工藝如下：1） 鋼柱裝配前，應首先確認箱型柱的本體已檢測合格，局部的補修及彎扭變形均已調(diào)整完畢。2）將鋼柱本體放置在裝配平臺上，確立水平基準；然后，根據(jù)各部件在圖紙上的位置尺寸，進行劃(彈)線，其位置線包括中心線、基準線等，各部件的位置

15、線應采用雙線標識，定位線條應清晰、準確，避免因線條模糊而造成尺寸偏差。3）待裝配的部件(如牛腿等)，應根據(jù)其在結(jié)構(gòu)中的位置，先對部件進行組裝焊接，使其自身組焊在最佳的焊接位置上完成，實現(xiàn)部件焊接質(zhì)量的有效控制。4）在裝配胎架上，按其部件在鋼柱上的位置進行組裝，如下圖示：鋼柱牛腿組裝（9）除銹、涂裝鋼柱除銹采取自動拋丸機拋丸除銹，除銹表面質(zhì)量等級不得低于設(shè)計要求的Sa2.5級，除銹磨料選用參考書本第九章相關(guān)內(nèi)容。常用噴射磨料品種、粒徑及噴射工藝參數(shù)磨料名稱磨料粒徑（mm）壓縮空氣動力（MPa）噴嘴直徑（mm）噴射角（°）噴距（mm）石英砂3.20.630.8篩余量不小于40% 0.50

16、.6683570100200硅質(zhì)河砂3.20.630.8篩余量不小于40%0.50.6683570100200金剛砂2.00.630.8篩余量不小于40%0.350.45453570100200鋼線砂線粒直徑1.0，長度等于直徑，其偏差不大于直徑的40%0.50.6453575100300鐵丸或鋼丸1.60.630.8篩余量不小于40%0.50.6453575100300 磨料的選擇，除要滿足噴射或拋射工藝要求外，還要考慮消耗成本和綜合的經(jīng)濟效益。如河砂價格低廉，但它一般只能使用一次，而且噴射質(zhì)量較差，粉塵又大。鋼丸雖然價格高，但它可使用500次以上，除銹質(zhì)量好，且無粉塵。由于各種涂料的性能不

17、同，涂料對鋼材的附著力也不同。因此，涂料的選用和采用涂裝方法等應參考書本相關(guān)內(nèi)容去選擇確定。概述：在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中，箱型截面柱（簡稱箱型柱）用量很大。箱型柱由四塊鋼板焊接而成，柱子一般要求都不比較長，要貫穿若干層樓層，每層均與橫梁或斜支撐連接。為了提高柱子的剛度和抗扭能力，在柱子內(nèi)部設(shè)置有橫向肋板（又叫隔板），一般都設(shè)置在柱子與梁、斜支撐等連接的節(jié)點處。在上、下節(jié)柱連接處，下節(jié)柱子頂部要求平整。箱型柱四個角接接頭的坡口形式應按要求選擇。當板厚大于40mm時，應采用防止層狀撕裂的坡口形式。在全熔透部位可設(shè)置永久性鋼墊板。四條焊縫一般可采用CO2氣保焊或埋弧焊焊接。當壁厚較大，或在較低氣溫下焊接

18、時，應按照鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范要求采取預熱及后熱措施。內(nèi)隔板與面板的四條焊縫，由于柱內(nèi)空間小，只能在焊期中三條，最后一面的焊縫可采用電渣焊方法解決，但由于電渣焊的熱輸入大，單側(cè)焊會引起柱體的彎曲變形，所以在實際生產(chǎn)中采用在內(nèi)隔板兩側(cè)用電渣焊對稱焊接。按制作過程，進行構(gòu)件制作：施工詳圖設(shè)計，原材料采購，零件與部件的加工、組裝、焊接、矯正、預拼裝，表面處理，涂裝，包裝，運輸?shù)?。在每個制作過程中，按照國家有關(guān)要求進行嚴格的執(zhí)行（如GB 50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范，GB-T1591-2008-低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，GBT 700-2006 碳素結(jié)構(gòu)鋼，GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范），確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全生產(chǎn)。四、課程總結(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝學在這個學期中，由劉工和金小群老師指導我們學習，在這個過程中，我們認識到這是一個實踐和認識較強的學科，其中有大量的專業(yè)知識，例如：建筑鋼結(jié)構(gòu)材料以及性能、施工詳圖設(shè)計、構(gòu)件的加工、焊接與螺栓的連接、鋼結(jié)構(gòu)的預拼裝與涂裝、構(gòu)件的質(zhì)量檢驗、包裝及運輸