厚板箱型柱加工制作施工工法

厚板箱型柱加工制作施工工法中鐵建工集團有限公司

李建波1、前言鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、剛度大、強度高的特點，被廣泛應(yīng)用于高層建筑，其中以箱型柱尤為突出。可以實現(xiàn)提高柱承載力，降低柱截面尺寸，增大使用凈空間，安裝施工方便的設(shè)計目標，其可回收性更符合綠色環(huán)保型建筑的要求。由于鋼板厚度大，材質(zhì)等級高，最厚鋼板達到70mm，材質(zhì)Q390C-Z25；焊接接頭多為剛接接頭，鋼板厚度大、焊縫密集，拘束度大，在焊接過程中容易產(chǎn)生根部裂紋、表面裂紋和層狀撕裂；焊接效率太低；焊接應(yīng)力大，焊縫組織粗大，沖擊韌性降低等問題。通過近幾年來的實踐總結(jié)，制定出一套完整的加工制作和焊接工藝，并在昆明地鐵線網(wǎng)控制中心工程中取得了良好的效果，其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。為使箱型結(jié)構(gòu)得到更進一步的推廣，我公司總結(jié)了以往工程經(jīng)驗及相關(guān)技術(shù)，結(jié)合相關(guān)國家規(guī)范和標準編制了本工法。2、工法特點箱型柱承載力高、抗震性能好、制作簡捷，本工法箱體主焊縫焊接采用雙絲雙弧氣保焊打底，雙絲埋弧焊或三絲埋弧焊填充和蓋面焊對稱焊，箱型柱的內(nèi)側(cè)在對應(yīng)于外側(cè)鋼梁上下翼板位置設(shè)置內(nèi)隔板，要求內(nèi)隔板與箱體四面主板之間為全熔透焊接，箱型柱的工廠化制作，極大的縮短了施工周期。3、 適用范圍本工法適用于高層鋼結(jié)構(gòu)建筑箱型柱的加工和制作，廣泛應(yīng)用于大型廠房、場館、超高層等領(lǐng)域。4、 工藝原理根據(jù)承載力計算其截面尺寸確定所需鋼板厚度，零件下料加工，隔板進行組裝焊接，電渣焊接采用高電壓，低電流，慢送絲起弧燃燒，翼腹板焊縫焊接，最后進行端面銑平。

5、施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程鋼板檢驗f審圖f零件下料、加工f隔板組裝f腹板組立、隔板焊接f上翼板組裝f電渣焊接及焊渣清理f翼腹板焊縫焊接f端面銑平f成品驗收f編號、填寫成品合格證。5.2操作要點根據(jù)本工程鋼結(jié)構(gòu)特點，有以下幾種通用工藝，見表5.2-1、表5.2-2根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001相應(yīng)標準進行驗收。表5.2-1工序圖例 工序工藝工序設(shè)備工序圖例 工序工藝工序設(shè)備1?零件下料、加工鋼板下料前進行矯平,防止鋼板不平影響切割質(zhì)量和下料精度。規(guī)則零件采用直條切割機、非規(guī)則零件采用數(shù)控火焰切割機精切下料，坡口采用半自動切割機精切，下料后進行二次矯平。2.隔板組裝橫隔板、工藝隔板四周采用銑加工，確保外形尺寸,作為箱體組立的內(nèi)胎。橫隔板組裝前在內(nèi)隔板組立機上組立墊板。依翼板上的定位基準線組立隔板、工藝隔板。3?腹板組立、隔板焊接箱體腹板在BOX生產(chǎn)流水線上采用BOX組立機組立腹板。隔板先定位在下翼板3?腹板組立、隔板焊接箱體腹板在BOX生產(chǎn)流水線上采用BOX組立機組立腹板。隔板先定位在下翼板上，然后裝配兩側(cè)腹板，可使用臨時支撐進行固定，再對腹板與隔板、腹板與翼板之間的焊縫進行定位；組立完成后，采用CO?氣保焊對內(nèi)隔板焊縫、縱向勁板與內(nèi)隔板的焊縫進行焊接。4?上翼板組裝隱蔽焊縫驗收合格后進行上翼板組裝，箱體上翼板的組裝采用BOX組立機進行。在蓋板之前，首先必須劃出鉆電渣焊孔的中心線位置，打上樣。電渣焊接采用高電壓，低電流，慢送絲起弧燃燒。當焊縫焊至20mm以后，電壓逐漸降到38V，電流逐漸上升到520A。隨時觀察外表母材燒紅的程度，來均勻的控制熔池的大小。熔池既要保證焊透,又要不使母材燒穿；用電焊目鏡片觀察熔嘴在熔池中的位置，使其始終處在熔池中心部位。翼腹板焊縫焊接根據(jù)板厚按焊接工藝要求進行焊前預(yù)熱。箱體主焊縫焊接采用雙絲雙弧氣保焊打底，雙絲埋弧焊或三絲埋弧焊填充和蓋面焊對稱焊。7?端面銑平火焰切除電渣焊冒口，并用磨光機打磨平整。對箱型構(gòu)件的進行變形校正，進行UT檢測和尺寸檢查合格后，對端面進行銑削加工，其端面垂直度在0.3mm以下，表面粗糙度Ra=12.5以下。典型復(fù)雜牛腿制作工藝表5.2-2牛腿的制作1、將拼裝合格的箱型鋼管就位于平臺，并且在鋼板上劃出各加勁肋的定位尺寸線。七mA2、將加工合格的各加勁肋及H型部分的翼緣和腹板吊入平臺上與下部鋼板進行裝配。合格后采用氣保焊定位焊焊接固定。3、將加工合格的箱型部分側(cè)板吊入平臺上與下部鋼板進行裝配。合格后采用氣保焊定位焊焊接固定。4、頂板組裝時，應(yīng)使頂板上所劃出的各加勁肋定位線對準加勁肋。裝配合格后采用氣保焊對各加勁肋進行焊接，焊接時，應(yīng)根據(jù)焊件板厚進行焊接前預(yù)熱。

A5、裝配和焊接封口板。1^^6、裝配和焊接箱型部分最w后一塊側(cè)板。4]7、焊接已拼裝合格的H型牛腿。8、節(jié)點拼裝焊接完成。6、材料與設(shè)備6.1、現(xiàn)場施工設(shè)備配置原則在施工準備階段，根據(jù)現(xiàn)場施工要求，編制組裝和吊裝施工機具設(shè)備需用量。對于自有設(shè)備應(yīng)做好保養(yǎng)維修工作；對計劃租賃的設(shè)備必須作好調(diào)查和盡早落實租賃合同的簽訂工作，并布置安排設(shè)備進場計劃；對于總包提供的機械設(shè)備，編制使用計劃，做好溝通工作。6.2、主要設(shè)備計劃品種、規(guī)格、性能符合設(shè)計要求的鋼材原材料，符合要求的焊接材料和焊接保護氣體。直條切割機、數(shù)控火焰切割機、半自動切割機、內(nèi)隔板組立機、BOX組立機、磨光機、電焊機、焊接檢測設(shè)備等。7、質(zhì)量控制7.1、 質(zhì)量控制總體思路7.1.1、 全面按照GB/T19000《質(zhì)量管理與保證》規(guī)范管理，見表7.1.1-1表7.1.1-1序號按照GB/T19000《質(zhì)量管理與保證》規(guī)范管理要求1按照GB/T19000《質(zhì)量管理與保證》標準確定的本工程的質(zhì)量方針和質(zhì)量目標，及時編制質(zhì)量計劃，確定質(zhì)量檢驗項目和質(zhì)量控制點。2建立以項目經(jīng)理為主的質(zhì)保體系，確保各要素處于受控狀態(tài)。3制定質(zhì)量管理制度，獎罰分明，對不遵守操作規(guī)程、違反質(zhì)量規(guī)定的行為要批評教育，對造成質(zhì)量事故者給予處罰。4嚴格遵循現(xiàn)行的施工驗收規(guī)范和質(zhì)量標準、施工圖紙及設(shè)計說明、設(shè)備廠商提供的安裝要領(lǐng)書等有關(guān)標準。5把好材料米購、檢驗（復(fù)檢）、試驗關(guān)，所有材料做到質(zhì)保資料齊全，具有可追溯性。7.1.2、過程質(zhì)量控制嚴格工序交接驗收管理，通過中間過程及關(guān)鍵工序的控制，預(yù)防為主，本工序不合格產(chǎn)品嚴禁流入下道工序，通過事前、事中及事后的三道控制，確保鋼結(jié)構(gòu)制作、安裝的質(zhì)量。見表7.1.2-1表7.1.2-1過程控制控制內(nèi)容事前質(zhì)量控制施工刖技術(shù)準備，圖紙會申，編制施工方案，采用新工乙、新技術(shù)，技術(shù)培訓(xùn)，制訂工序質(zhì)量控制文件等；抓好采購質(zhì)量，做好材料檢驗，選擇合格的供方，保質(zhì)保量做好驗收；使用前，核對標號、規(guī)格、型號。事中質(zhì)量控制落實現(xiàn)場質(zhì)量責任制，加強施工的紀律性，重要項目關(guān)鍵部位、重點部位、薄弱環(huán)節(jié)自檢、父接檢、專檢相結(jié)合。事后質(zhì)量控制對已完好的構(gòu)件及時進行自檢，定期組織互檢，交接或隱蔽前作好專檢（分項工程質(zhì)量核定），并報上級質(zhì)量部門和監(jiān)理進行審核。加強對成品構(gòu)件的成品保護，及時填寫整理好有關(guān)資料，明確崗位責任，作好職業(yè)道德教育。堅持全員、全過程各職能部門共同為確保工程質(zhì)量做好自己的本職工作。7.2、過程的質(zhì)量檢驗與質(zhì)量保證措施焊接質(zhì)量在很大程度上決定了鋼構(gòu)件的要求高低，為保證構(gòu)件質(zhì)量，加強對焊接質(zhì)量的控制，采取以下質(zhì)量控制措施：7.2.1、焊接前的檢查事項施焊前，每一接頭均須就下列項目逐項檢查：1、各焊接的接頭是否在正確位置；2、焊接墊板與原鋼板的間隙、引弧板的固定位置是否正確。全熔透焊縫的端部應(yīng)設(shè)置引弧板、引出板，引弧板的材質(zhì)應(yīng)與焊件相同。手工焊引弧板厚度5mm,焊縫引出長度大于或等于25mm。自動焊接引弧板寬度50mm,焊縫引出長度大于或等于50mm；3、 坡口的角度是否符合要求；4、 預(yù)熱溫度；5、 焊接工藝指導(dǎo)書或工藝卡是否準備等。7.2.2、 焊接過程中質(zhì)量控制焊接過程中質(zhì)量控制主要通過檢查焊接方法、焊接順序、焊接參數(shù)等是否按焊接工藝指導(dǎo)書或工藝卡進行作業(yè)。7.2.3、 焊后檢驗1、外觀檢測：1）、所有焊縫100%的目視檢查，對外觀及外型尺寸進行檢查，焊縫應(yīng)具有良好的外觀質(zhì)量，角焊縫應(yīng)符合二級焊縫的外觀要求；2）、焊縫表面不得有裂紋、焊瘤、表面氣孔、夾渣、電弧擦傷、咬邊、未焊滿等缺陷；3）、焊縫缺陷及焊縫余高等偏差的允許值見6.2.3節(jié)；4）、凸出的焊道按規(guī)定加工使之光滑、清除焊渣或鐵屑；5）、焊接完畢后，必須切除被焊工件上的引弧板，并沿受力方向修磨平整嚴禁用錘擊落。2、焊縫探傷檢測：1） 、對一級焊縫進行超聲波（UT）檢驗，確定是否存在裂縫、夾渣、氣孔、焊瘤、未填補的凹洞等缺陷；2） 、在設(shè)計要求焊縫等級為一級要求的焊縫,按每條焊縫長度100%進行超聲波探傷檢測；3） 、二級焊縫按同一類型、同一施焊條件焊縫數(shù)量的20%進行超聲波探傷檢測；4） 、無損檢測在外觀檢查合格后進行，所有UT檢測均在焊接完畢24小時后進行。5） 、對檢驗存在缺陷處的焊縫應(yīng)及時進行返修，返修后再按同樣規(guī)定進行檢測直至合格，對于低合金鋼結(jié)構(gòu)焊縫在同一處返修次數(shù)不得超過二次。8、安全措施8.1、 安全目標是實現(xiàn)“四無兩控制”。即無死亡事故；無重大火災(zāi)、爆炸事故；無重大廠內(nèi)外責任交通事故；無重大機械設(shè)備事故。8.2、 車間所有參與制作人員，在進入崗位前必須進行安全培訓(xùn)，經(jīng)過考試合格后，方可上崗。8.3、 恪守安全第一的準則。作業(yè)人員執(zhí)行《安全技術(shù)操作規(guī)程》和HSE《健康?安全?環(huán)境施工手冊》規(guī)定。8.4、 堅持定期和不定期的安全防火檢查制度，執(zhí)行公司《施工現(xiàn)場綜合考核方案》規(guī)定。8.5、根據(jù)施工企業(yè)易發(fā)生“四大傷害”的特點，重點抓好以下工作：8.5.1、 安全防護措施的落實；b做好個人防護，堅持“三?！崩?；c?嚴肅工序交接管理，實施安全技術(shù)交底；d.危險性大和特殊場所作業(yè)，須進行危險度預(yù)測。8.5.2、 配電箱、開關(guān)箱內(nèi)導(dǎo)線應(yīng)絕緣良好、排列整齊、固定牢固，導(dǎo)線端頭應(yīng)采用螺栓連接或壓接。8.5.3、 氧氣、乙炔、油漆等易燃、易爆物品設(shè)專人管理。8.5.4、 建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、規(guī)范化。9、環(huán)保措施9.1、 建立綠色施工管理網(wǎng)絡(luò)，確保節(jié)能環(huán)保目標的實現(xiàn)，對原材料采購、工廠制作及成型構(gòu)件運輸及運輸單位對現(xiàn)場產(chǎn)生的廢物清理等成立完善管理體系。并嚴格編制管理制度和明確落實各管理人員的職責分工。9.2、 鋼構(gòu)件運輸時采用大型運輸車輛進行運輸，進城時一般都為晚上，在運輸過程中應(yīng)控制運輸過程中發(fā)出的噪音，盡量減慢行駛速度、少按喇叭。現(xiàn)場鋼構(gòu)件卸貨時采取輕取輕放，對于進入場內(nèi)的運輸工具，要求發(fā)出的聲響符合噪音排放要求。9.3、 施工過程中通過污染監(jiān)控、通風、施工室內(nèi)空氣質(zhì)量計劃、材料選擇住戶舒適程度、日光照明和視野等，提供高品質(zhì)的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。9.4、 夜間施工時，照明燈采取遮光措施。限制光線溢出施工場地以外范圍，對周圍住戶造成影響;不施工時關(guān)閉現(xiàn)場的照明燈具，只保留通道照明、值班照明和生活區(qū)照明，避免光污染對周邊居民的正常休息。進行電焊作業(yè)時，采取遮擋措施，避免電弧光外泄。9.5、 施工現(xiàn)場的強噪音機械，施工作業(yè)盡量放在封閉的機械棚內(nèi)或白天施工，房屋內(nèi)設(shè)隔音板，使其與外界隔離，最大限度的降低其噪音,以致不影響工人與居民的休息時間。10、效益分析與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，首先是施工速度快，工期短，其次柱截面尺寸小于鋼筋混凝土柱截面，提高了面積利用率，比同樣戶型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高出3-4個百分點，并大大減少勞動力和降低勞動強度。鋼結(jié)構(gòu)的制作加工在專業(yè)廠房進行，大大降低了工地的施工噪音和施工污染，具有良好的環(huán)保效益。隨著房屋高度的增加，鋼結(jié)構(gòu)住宅更能體現(xiàn)其優(yōu)越性關(guān)鍵是開發(fā)商應(yīng)以減少施工工期、加快資金周轉(zhuǎn)、提高得房率及減少銀行貸款利息等綜合因素來衡量鋼結(jié)構(gòu)，是具有較好的綜合效益的。11、應(yīng)用實例昆明地鐵線網(wǎng)控制中心11.1、工程概況本工程地下室部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)共地下三層，層高分別為3.9m、5.2m、6.7m，主塔樓為33層鋼框架-中心支撐結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)為12mX8.8m；裙樓為5層鋼框架結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)為9.3X9.4m，頂層抽柱為大跨結(jié)構(gòu)，最大跨度為36m。主塔樓部分采用樁筏基礎(chǔ)，裙樓及純地下室部分采用獨立樁承臺加防水板的基礎(chǔ)形式。塔樓鋼柱材料為Q345GJB和Q390C,截面B500x600x24x24、B500x700x26x26、B700x600x26x26、B700x700x30x30、B600x800x32x32、B600x800x32x32、B800x800x36x36、B800x900x40x40、B1100x700x46x46、B800x900x40x40、B1250x900x50x50、B900x900x70x70等。11.2、施工情況本工程在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用鋼結(jié)構(gòu)，以滿足房屋內(nèi)部跨度大、凈距高、外部造型復(fù)雜的要求，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件基本上采用焊接箱型柱、焊接H型鋼梁及箱型梁為主要受力構(gòu)件，鋼結(jié)構(gòu)的連接方式以栓焊等強連接為主。本工程施工難點為鋼結(jié)構(gòu)厚板箱型柱的加工制作與安裝，通過本厚板箱