工藝工法QC組合截面鋼構件制作施工工法附圖較多國企編制

1、組合截面鋼構件制作工法 工法編號：ZJ1GF-*-2009編制單位：xx集團建設發(fā)展有限公司主要執(zhí)筆人： 1 前言鋼結構以其工期短、施工方便、節(jié)能、環(huán)保、抗震、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)勢和循環(huán)經(jīng)濟理念被越來越多的建筑所采用。建筑結構形式由傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構逐漸向鋼結構與鋼筋混凝土結構相結合的結構形式轉變。尤其是一些高層、超高層的建筑中，鋼結構已經(jīng)占據(jù)工程結構的主體地位。為了實現(xiàn)建筑物的使用功能、結構安全性能、外觀造型等多方面的需求，當傳統(tǒng)的H型、箱型鋼梁鋼構件已經(jīng)不能滿足這些要求，鋼結構的形式也向多樣化發(fā)展，一些組合截面鋼構件、復雜的桁架類構件逐漸用于一些大型的工程中。xx（三期）工程主樓高度330m

2、，根據(jù)結構形式，采用核心筒組合截面鋼構件及外框筒腰桁架來滿足設計要求，保證結構受力及減少結構長細比，通過對組合截面鋼構件及外框筒腰桁架制作工藝的實踐，總結了工法。2 特點2.1根據(jù)圖紙簡化工藝，方便加工。對異形截面構件拆分成以箱型、H型及T型為主的單元構件，通過單元體構件的加工裝配實現(xiàn)異形截面構件加工；2.2減小焊接變形，提高焊縫質量。在裝配過程中通過焊接變形控制、組裝精度控制、焊后矯正等措施來控制構件厚板的焊接應力、變形和裂紋；2.3端銑精度高，噴砂質量好。通過分體端銑、噴砂整體找齊后組裝再補噴的方式和可調胎架，解決超大截面和斜截面構件的端銑及噴砂；2.4制作精度高。通過預裝、預控胎具和預調

3、值等手段保證組合截面鋼構件柱、斜截面柱和腰桁架等加工精度。3 適用范圍適用于超高層、大型廠房等組合截面鋼構件的制作。4工藝原理 在對組合截面鋼構件進行拆分時，為確保構件整體的精度，最大限度的避免由截面的不對稱性產(chǎn)生的焊接變形以及多次裝配和焊接產(chǎn)生的較大的累積變形，必須對組合截面鋼構件進行合理節(jié)點拆分、確定合理的裝配順序及焊接順序，提高各組件的精度控制標準，減少因多次焊接產(chǎn)生的變形以及由于多次裝配產(chǎn)生的尺寸累積差對精度的影響，從而提高整體組合截面鋼構件的加工精度。5工藝流程及操作要點5.1組合截面鋼構件制作工藝流程13.異形截面單體裝車發(fā)運12.異形截面單體噴沙除銹、油漆及標記UT、MT箱型、H

4、型、T型組裝外觀檢查5.構件組裝及焊接4.設置反變形 3.鋼板矯正2.異型截面構件分解1.確定加工技術方案6.檢測與零件矯正11.異形截面柱栓釘焊接10.異形截面單體二次裝配、焊接及矯正9.異形截面柱梁端銑裝配加勁板（高強度螺栓連接板）、裝配牛腿（柱腳板）焊接與矯正7.異形截面單體組裝與焊接8. 異形截面單體檢測與矯正UT、MT外觀檢查5.2操作要點5.2.1組合截面鋼構件的分解組合截面鋼構件的截面形式不一，在加工制作時先將組合截面鋼構件柱拆分成單元構件。組合截面鋼構件經(jīng)分解為各小的單元體后，主要為H型、箱型、T型三種形式。因此，對于標準的H型構件可采用H型鋼流水線制作或人工胎架進行拼裝焊接；

5、箱型構件可采用縱向流水線進行組裝焊接；T型構件相對于H型與箱型構件來說，由于T型構件為偏心構件，組裝焊接變形控制比較困難，因此對于T型鋼可采用先拼裝成H型鋼，主體焊縫焊接完畢后再拆解成T型鋼，非標準的H型構件可通過合理的選擇坡口形式，以減少焊接變形。圖-1組合截面鋼構件分解示意5.2.2鋼板矯平、設置反變形為了消除鋼板的軋制應力及切割熱變形，鋼板下料后采用專用的鋼板矯平機進行矯平。鋼板平整度控制在1mm/m2以內(nèi)。必要時部分采用火焰矯正。焊接時設置反變形的鋼板利用1500t壓力機和V型鋼模胎具根據(jù)工藝評定等焊接試驗測定預彎角度與深度值(不同焊接方法各有不同變形量)逐次、多道，沿長度方向直線壓制

6、成形。5.2.3 構件的組裝與焊接1T型構件在制作時，為保證構件整體精度，控制焊接過程中產(chǎn)生的形變，將兩個T型鋼先拼裝成H型鋼，按照標準H型鋼進行制作，主體焊縫焊接完畢后再拆解成T型鋼，工藝流程如下：圖-1工藝流程2非標準H型構件的制作流程與常規(guī)H型鋼相同。由于H型鋼的腹板偏心，因此，在焊接時，主要是控制焊接變形問題。偏心H型鋼的制作，從順序的選擇上應先焊接腹板與翼緣距離最小側，并在腹板加工時考慮將大坡口開在腹板與翼緣距離最小側。在焊接方法的選擇上，采取先用氣保焊打底，打底焊縫厚度至少滿足1/3腹板厚度，然后在其另一側進行清根處理，清根完成后，將構件翻身采用埋弧焊焊接。在焊接過程中，可適當增加

7、臨時輔助支撐，對焊接完畢后殘留的焊接變形采用火工矯正。此外配合適當?shù)姆泶螖?shù)，從而控制H型鋼的焊接變形，工藝流程如下圖所示：圖-2非標準H型構件制作5.2.4組合截面鋼構件單體矯正H、T形構件側彎、拱度采用三角形火焰矯正，溫度加熱到鋼材表面顏色呈櫻紅色，溫度控制在650度左右，不超過900度用，紅外線測溫儀進行檢測，在空氣中自然緩冷。H形角變形，在H形鋼生產(chǎn)線上采用翼緣板矯正機矯正。、T形構件角變形火焰矯正。箱形構件的角變形采取火焰矯正，在上下翼緣外側變面沿縱縫的背面進行線狀加熱，并以火眼的擺動達到與變形量相適應的加熱寬度。箱形構件的扭曲、彎曲等變形矯正采取三面固定的加熱方法，并在構件兩端用螺

8、旋拉緊器施力配合矯正。在加熱時要注意其加熱的位置和加熱速度。鋼板厚度25 mm以上，加熱速度為180 mm/分鐘。同時需用適當?shù)幕鹱熹摪搴穸?0-100 mm選用5#火嘴。在使用火焰進行矯正時，加熱方法一般采用：點狀加熱、線狀加熱、三角形加熱。加熱位置應在構件需收縮的一邊。加熱時先矯正變形大的局部，然后矯正變形小的部位。對構件進行加熱矯正時，為防止改變鋼板的力學性能及化學成分，矯正溫度應控制不超過800，同時配合使用紅外線測溫儀進行過程控制。根據(jù)鋼材加熱時所呈現(xiàn)的顏色可以判斷加熱溫度（參見下表）顏色溫度（）顏色溫度（）黑色470以下櫻紅色780800暗褐色520580亮櫻紅色800830赤褐色

9、580650亮紅色830880暗櫻紅色650750黃赤色8801050深櫻紅色750780暗黃色10501150在采用外力輔助矯正時，冷卻使溫度下降到200400時，須將外力全部解除，使其自然收縮。構件完全冷卻之后方可進行構件變形矯正的檢查。矯正后構件尺寸允許偏差應符合鋼結構施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）的規(guī)定；經(jīng)過矯正后的鋼材表面，不應有明顯的凹面或損傷，劃痕深度不得大于0.5mm，且不應大于該鋼材厚度負允許偏差的1/2。5.2.5組合截面鋼構件二次裝配、焊接1單元體構件整體組裝完畢后，對主體焊縫進行焊接，采用氣保焊打底，埋弧焊進行中間層及蓋面層的焊接（焊接工藝參數(shù)見下表），并

10、根據(jù)焊接工藝要求對厚板做好預熱、層間溫度控制及后熱保溫措施。氣保焊焊接工藝參數(shù)名稱焊接電流A焊接電壓V焊接速度mm/min氣保焊2503203133350埋弧焊焊接工藝參數(shù)名稱焊道（層）焊接電流A焊接電壓V焊接速度mm/min埋弧焊中間7007503436300350蓋面60070036383004002檢查打底焊質量，合格后進行施焊，對厚板進行焊前預熱，同時注意保證焊縫層間溫度，焊接完畢后，應對焊縫進行后熱處理，防止裂紋產(chǎn)生，減少焊接殘余應力。鋼板的預熱溫度、焊縫的層間溫度、及焊縫的后熱溫度參見下表：厚板預熱、層間及后熱溫度板厚預熱溫度層間溫度后熱溫度40mm1001501201602503

11、在焊接過程中需要及時對構件進行翻身。因構件截面尺寸較大，為避免構件在翻身過程中受強力發(fā)生彎扭變形，在翻身時利用翻身工裝，工裝分別位于構件長度的1/3處，并根據(jù)構件的長度確定行車進行翻身。5.2.6組合截面鋼構件的端銑組合截面鋼構件焊接后，需要對下段柱的柱頂采取端銑。對鋼構件進行銑平，保證了上下段鋼構件現(xiàn)場接口的銑平并且頂緊。對于鋼構件的端銑，由于其截面形狀不規(guī)則，采用兩種方式進行端銑：一是對設備進行技術改造，對組合截面鋼構件的端面采取鋼構件平移或翻身接刀，保證端面銑平；另一種措施為，采取分單元銑削的方式。以上兩種方式相結合，保證組合截面鋼構件端銑的精確度。對于采取了分單元端銑的單體構件，在端銑

12、前必須劃好端銑終止線及端銑基準線，端銑終止線與端銑基準線之間的距離設置為1000mm，在各單元構件端銑完畢進行整體組裝時，必須以端銑基準線為基準進行線對線裝配，防止柱頂接口翼板與腹板間的錯位，保證柱頂端面的平面度。5.2.7異形截面單體噴沙除銹、油漆及標記構件涂裝后，應按圖紙進行編號標識并有書面記錄，以確保其正確的安裝使用。所有構件均在構件一端的相鄰兩個面噴涂上施工圖構件編號、圖紙編號、重量、安裝方向、軸線（中心線），并有樣沖標記。6材料與設備6.1材料準備序號材料名稱材質規(guī)格備注1鋼板Q345GJC90核心筒柱2鋼板Q345GJD75外框筒腰桁架3鋼板Q345GJD65外框筒腰桁架4鋼板Q3

13、45GJD50外框筒腰桁架6.2機械設備焊機、行車、千斤頂、吊裝設備、翻身工裝、測溫計、鋼尺。7 質量控制7.1組合截面鋼構件制作工藝質量保證措施由于組合截面鋼構件截面形式復雜，在制作工藝上主要考慮的是單元體制作再進行整體拼裝，在單元體制作過程中可以采用機械設備（板厚在55mm以下時）及火焰矯正，而在整體組裝階段，對于焊接變形的矯正將主要依靠千斤頂配合火焰進行加熱矯正。7.2異形截面構件制作及裝備注意事項在下料時，嚴格控制下料的精度，充分考慮焊接的收縮留出收縮余量；腰桁架等復雜構件需進行預拼裝，預拼裝桁架在固定、堅實的胎架上進行，其不平度偏差3.0mm，預裝用鋼尺要與制作用尺一致；所有預拼裝的

14、構件經(jīng)過驗收合格，除柱、梁節(jié)點之間的連接孔不鉆（待預拼裝時套鉆），其它尺寸及要求必須符合設計圖紙。為保證鋼構件、鋼梁之間的高強度螺栓孔的準確性，所有連接板采用數(shù)控鉆床進行鉆孔；預拼裝采用整片臥式拼裝方法，在拼裝平臺上放出構件的尺寸大樣。放樣尺寸允許偏差見下表：序號項目允許偏差(mm)1高度01.5mm2節(jié)距01.0mm3長度02.0mm4對角線2.0mm5節(jié)距間對角線1.0mm7.2.5在預拼裝時調整各連接節(jié)點的間隙、角度及尺寸，預拼裝允許偏差見下表：腰桁架預拼裝尺寸允許偏差構件類型項目允許偏差（mm）目標控制(mm)檢驗方法鋼桁架兩端螺栓孔距離L/04.0鋼尺檢查高度B/03.0鋼尺檢查對角

15、線D/05.0鋼尺檢查節(jié)距M/02.0鋼尺檢查層高H/01.5鋼尺檢查接口錯口/2.0mm鋼尺檢查桿件軸線錯位/2.0mm鋼尺檢查相鄰節(jié)間弦桿彎曲（受壓除外）L1/1000L1/1500鋼尺檢查跨中拱度設計要求起拱±L/5000±L/5000鋼尺檢查設計未要求起拱+10-5+10-57.2.6嚴格控制裝配精度，分階段控制各構件的精度，再進行整體質量驗收：裝配前，矯正每一零部件和構件的變形，必須符合裝配公差的內(nèi)控要求；構件的翼緣、腹板必須進行矯平，確保其平整度；組裝時，使用必要的裝配和焊接胎架，并調平裝配用平臺。通過工裝夾具、工藝隔板及撐桿對組裝件進行加強并必要時預置反變形。

16、構件裝配時，對同一組翼緣、腹板注意零件的旁彎方向，使零件旁彎的方向一致，避免組裝引起的扭曲；隔板（工藝隔板、橫向加勁肋）下料時預留焊接收縮余量和機械加工余量。隔板、橫向加勁肋在機加工時，多塊（至少同一根構件上）迭起后同時統(tǒng)一基準加工。隔板在翼緣上定位裝配時，注意隔板存在的外形差，要檢查密貼度、板邊的垂直度、對角線差、尺寸，使?jié)M足制作工藝要求，以免因隔板存在外形差使構件組裝造成扭曲；7.2.7同一構件上焊接時，盡可能采用熱量分散，對稱分布的方式施焊；采取合理的焊接順序，在焊縫較多的組裝過程中，應根據(jù)實際構件的形狀和焊縫的位置，尺寸大小等采取先焊收縮量較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度大

17、的而不能自由收縮的，后焊拘束度小的能自由收縮的焊縫。7.2.8嚴格控制坡口的加工精度和裝配間隙，在進行縱縫、橫縫坡口的加工和裝配時，要避免坡口加大過量焊接導致的過度變形；控制縱縫坡口加工精度和裝配間隙，保證構件沿長度方向坡口大小一致使焊接填充量一樣，防止構件產(chǎn)生扭曲。8 安全措施8.1安裝使用的工具，如扭矩扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩，防止墜落。隨手用的螺栓墊片等應放入工具袋。施工作業(yè)中所有可能墜落的物件，應一律先進行撤除或加以固定。在高空進行焊接作業(yè)時，應采取措施防止割下的金屬、熔珠或火花落下傷人。8.2防火防爆措施要配備滅火器，并由專人監(jiān)護。高空焊割必須設接火花斗，接火花斗內(nèi)使用阻

18、燃材料接熔珠，防止熔珠再次濺出。電、氣焊火花嚴禁落到氧氣瓶和乙炔瓶上。不能用油手接觸氧氣瓶，要防止起重機或其他機械油落到氧氣瓶上。氧氣、乙炔瓶必須規(guī)范放置，乙炔瓶使用時必須有防回火裝置，嚴格執(zhí)行電氣焊工安全操作規(guī)程。9 環(huán)保措施嚴格控制加工操作流程，使其符合有關規(guī)范和驗標要求。要求做到工藝美觀、環(huán)境清潔、工序正確、布局合理、標識明顯、整齊劃一。開展各級安全與文明施工活動，有實效，內(nèi)容充實，有詳細齊全的活動記錄。環(huán)境保機構健全，環(huán)保設備完好，正常開展工作。廢液、廢氣排放符合環(huán)境保護要求。 10 效益分析該種組合截面鋼構件加工制作工法，可以壓縮加工周期，控制加工質量，避免了因加工精度不足而影響工程進度及構件施工質量，嚴格控制不必要的材料損耗，對加快鋼結構施工進度、節(jié)約材料等資源的投入、控制工程整體工期有著很大的作用。11應用實例中國國貿(mào)三期A階段工程主樓鋼結構加工總重量約5萬噸，其中核心筒鋼柱為不規(guī)則的異型截面柱，鋼板材質以Q345GJC為主，鋼板厚度達90mm，外框筒的腰桁架節(jié)點