工艺工法qc组合截面钢构件制作施工工法(附图较多国企编制)

'组合截面钢构件制作工法工法编号：ZJ1GF-***-2009编制单位：xx集团建设发展有限公司主要执笔人：1前言钢结构以其工期短、施工方便、节能、环保、抗震、产业化生产等优势和循环经济理念被越来越多的建筑所采用。建筑结构形式由传统的钢筋混凝土结构逐渐向钢结构与钢筋混凝土结构相结合的结构形式转变。尤其是一些高层、超高层的建筑中，钢结构已经占据工程结构的主体地位。为了实现建筑物的使用功能、结构安全性能、外观造型等多方面的需求，当传统的H型、箱型钢梁钢构件已经不能满足这些要求，钢结构的形式也向多样化发展，一些组合截面钢构件、复杂的桁架类构件逐渐用于一些大型的工程中。xx（三期）工程主楼高度330m，根据结构形式，采用核心筒组合截面钢构件及外框筒腰桁架来满足设计要求，保证结构受力及减少结构长细比，通过对组合截面钢构件及外框筒腰桁架制作工艺的实践，总结了工法。2特点2.1根据图纸简化工艺，方便加工。对异形截面构件拆分成以箱型、H型及T型为主的单元构件，通过单元体构件的加工装配实现异形截面构件加工；2.2减小焊接变形，提高焊缝质量。在装配过程中通过焊接变形控制、组装精度控制、焊后矫正等措施来控制构件厚板的焊接应力、变形和裂纹；2.3端铣精度高，喷砂质量好。通过分体端铣、喷砂整体找齐后组装再补喷的方式和可调胎架，解决超大截面和斜截面构件的端铣及喷砂；2.4制作精度高。通过预装、预控胎具和预调值等手段保证组合截面钢构件柱、斜截面柱和腰桁架等加工精度。3适用范围适用于超高层、大型厂房等组合截面钢构件的制作。13 4工艺原理在对组合截面钢构件进行拆分时，为确保构件整体的精度，最大限度的避免由截面的不对称性产生的焊接变形以及多次装配和焊接产生的较大的累积变形，必须对组合截面钢构件进行合理节点拆分、确定合理的装配顺序及焊接顺序，提高各组件的精度控制标准，减少因多次焊接产生的变形以及由于多次装配产生的尺寸累积差对精度的影响，从而提高整体组合截面钢构件的加工精度。5工艺流程及操作要点5.1组合截面钢构件制作工艺流程13 13.异形截面单体装车发运12.异形截面单体喷沙除锈、油漆及标记UT、MT箱型、H型、、T型组装外观检查5.构件组装及焊接4.设置反变形3.钢板矫正2.异型截面构件分解1.确定加工技术方案6.检测与零件矫正11.异形截面柱栓钉焊接10.异形截面单体二次装配、焊接及矫正9.异形截面柱梁端铣装配加劲板（高强度螺栓连接板）、装配牛腿（柱脚板）焊接与矫正7.异形截面单体组装与焊接8.异形截面单体检测与矫正UT、MT外观检查13 5.2操作要点5.2.1组合截面钢构件的分解组合截面钢构件的截面形式不一，在加工制作时先将组合截面钢构件柱拆分成单元构件。组合截面钢构件经分解为各小的单元体后，主要为H型、箱型、T型三种形式。因此，对于标准的H型构件可采用H型钢流水线制作或人工胎架进行拼装焊接；箱型构件可采用纵向流水线进行组装焊接；T型构件相对于H型与箱型构件来说，由于T型构件为偏心构件，组装焊接变形控制比较困难，因此对于T型钢可采用先拼装成H型钢，主体焊缝焊接完毕后再拆解成T型钢，非标准的H型构件可通过合理的选择坡口形式，以减少焊接变形。图5.2.1-1组合截面钢构件分解示意5.2.2钢板矫平、设置反变形为了消除钢板的轧制应力及切割热变形，钢板下料后采用专用的钢板矫平机进行矫平。钢板平整度控制在1mm/m2以内。必要时部分采用火焰矫正。焊接时设置反变形的钢板利用1500t压力机和V型钢模胎具根据工艺评定等焊接试验测定预弯角度与深度值(不同焊接方法各有不同变形量)逐次、多道，沿长度方向直线压制成形。5.2.3构件的组装与焊接1．T型构件在制作时，为保证构件整体精度，控制焊接过程中产生的形变，将两个T型钢先拼装成H型钢，按照标准H型钢进行制作，主体焊缝焊接完毕后再拆解成T型钢，工艺流程如下：13 图5.2.3-1工艺流程2．非标准H型构件的制作流程与常规H型钢相同。由于H型钢的腹板偏心，因此，在焊接时，主要是控制焊接变形问题。偏心H型钢的制作，从顺序的选择上应先焊接腹板与翼缘距离最小侧，并在腹板加工时考虑将大坡口开在腹板与翼缘距离最小侧。在焊接方法的选择上，采取先用气保焊打底，打底焊缝厚度至少满足1/3腹板厚度，然后在其另一侧进行清根处理，清根完成后，将构件翻身采用埋弧焊焊接。在焊接过程中，可适当增加临时辅助支撑，对焊接完毕后残留的焊接变形采用火工矫正。此外配合适当的翻身次数，从而控制H型钢的焊接变形，工艺流程如下图所示：图5.2.3-2非标准H型构件制作5.2.4组合截面钢构件单体矫正H、T形构件侧弯、拱度采用三角形火焰矫正，温度加热到钢材表面颜色呈樱红色，温度控制在650度左右，不超过900度用，红外线测温仪进行检测，在空气中自然缓冷。H形角变形，在H形钢生产线上采用翼缘板矫正机矫正。、T形构件角变形火焰矫正。箱形构件的角变形采取火焰矫正，在上下翼缘外侧变面沿纵缝的背面进行线状加热，并以火眼的摆动达到与变形量相适应的加热宽度。箱形构件的扭曲、弯曲等变形矫正采取三面固定的加13 热方法，并在构件两端用螺旋拉紧器施力配合矫正。在加热时要注意其加热的位置和加热速度。钢板厚度25mm以上，加热速度为180mm/分钟。同时需用适当的火嘴钢板厚度50-100mm选用5#火嘴。在使用火焰进行矫正时，加热方法一般采用：点状加热、线状加热、三角形加热。加热位置应在构件需收缩的一边。加热时先矫正变形大的局部，然后矫正变形小的部位。对构件进行加热矫正时，为防止改变钢板的力学性能及化学成分，矫正温度应控制不超过800℃，同时配合使用红外线测温仪进行过程控制。根据钢材加热时所呈现的颜色可以判断加热温度（参见下表）颜色温度（℃）颜色温度（℃）黑色470以下樱红色780～800暗褐色520～580亮樱红色800～830赤褐色580～650亮红色830～880暗樱红色650～750黄赤色880～1050深樱红色750～780暗黄色1050～1150在采用外力辅助矫正时，冷却使温度下降到200~400℃时，须将外力全部解除，使其自然收缩。构件完全冷却之后方可进行构件变形矫正的检查。矫正后构件尺寸允许偏差应符合《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定；经过矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。5.2.5组合截面钢构件二次装配、焊接1．单元体构件整体组装完毕后，对主体焊缝进行焊接，采用气保焊打底，埋弧焊进行中间层及盖面层的焊接（焊接工艺参数见下表），并根据焊接工艺要求对厚板做好预热、层间温度控制及后热保温措施。气保焊焊接工艺参数名称焊接电流A焊接电压V焊接速度mm/min气保焊250~32031~33350埋弧焊焊接工艺参数名称焊道（层）焊接电流A焊接电压V焊接速度mm/min埋弧焊中间700~75034~36300~35013 盖面600~70036~38300~4002．检查打底焊质量，合格后进行施焊，对厚板进行焊前预热，同时注意保证焊缝层间温度，焊接完毕后，应对焊缝进行后热处理，防止裂纹产生，减少焊接残余应力。钢板的预热温度、焊缝的层间温度、及焊缝的后热温度参见下表：厚板预热、层间及后热温度板厚预热温度层间温度后热温度≥40mm100~150℃120~160℃250℃3．在焊接过程中需要及时对构件进行翻身。因构件截面尺寸较大，为避免构件在翻身过程中受强力发生弯扭变形，在翻身时利用翻身工装，工装分别位于构件长度的1/3处，并根据构件的长度确定行车进行翻身。5.2.6组合截面钢构件的端铣组合截面钢构件焊接后，需要对下段柱的柱顶采取端铣。对钢构件进行铣平，保证了上下段钢构件现场接口的铣平并且顶紧。对于钢构件的端铣，由于其截面形状不规则，采用两种方式进行端铣：一是对设备进行技术改造，对组合截面钢构件的端面采取钢构件平移或翻身接刀，保证端面铣平；另一种措施为，采取分单元铣削的方式。以上两种方式相结合，保证组合截面钢构件端铣的精确度。对于采取了分单元端铣的单体构件，在端铣前必须划好端铣终止线及端铣基准线，端铣终止线与端铣基准线之间的距离设置为1000mm，在各单元构件端铣完毕进行整体组装时，必须以端铣基准线为基准进行线对线装配，防止柱顶接口翼板与腹板间的错位，保证柱顶端面的平面度。5.2.7异形截面单体喷沙除锈、油漆及标记构件涂装后，应按图纸进行编号标识并有书面记录，以确保其正确的安装使用。所有构件均在构件一端的相邻两个面喷涂上施工图构件编号、图纸编号、重量、安装方向、轴线（中心线），并有样冲标记。6材料与设备6.1材料准备序号材料名称材质规格备注1钢板Q345GJC90核心筒柱2钢板Q345GJD75外框筒腰桁架13 3钢板Q345GJD65外框筒腰桁架4钢板Q345GJD50外框筒腰桁架6.2机械设备焊机、行车、千斤顶、吊装设备、翻身工装、测温计、钢尺。7质量控制7.1组合截面钢构件制作工艺质量保证措施由于组合截面钢构件截面形式复杂，在制作工艺上主要考虑的是单元体制作再进行整体拼装，在单元体制作过程中可以采用机械设备（板厚在55mm以下时）及火焰矫正，而在整体组装阶段，对于焊接变形的矫正将主要依靠千斤顶配合火焰进行加热矫正。7.2异形截面构件制作及装备注意事项7.2.1在下料时，严格控制下料的精度，充分考虑焊接的收缩留出收缩余量；7.2.2腰桁架等复杂构件需进行预拼装，预拼装桁架在固定、坚实的胎架上进行，其不平度偏差≤3.0mm，预装用钢尺要与制作用尺一致；7.2.3所有预拼装的构件经过验收合格，除柱、梁节点之间的连接孔不钻（待预拼装时套钻），其它尺寸及要求必须符合设计图纸。为保证钢构件、钢梁之间的高强度螺栓孔的准确性，所有连接板采用数控钻床进行钻孔；7.2.4预拼装采用整片卧式拼装方法，在拼装平台上放出构件的尺寸大样。放样尺寸允许偏差见下表：序号项目允许偏差(mm)1高度0～1.5mm2节距0～1.0mm3长度0～2.0mm4对角线≤2.0mm5节距间对角线≤1.0mm7.2.5在预拼装时调整各连接节点的间隙、角度及尺寸，预拼装允许偏差见下表：腰桁架预拼装尺寸允许偏差构件类型项目允许偏差（mm）目标控制(mm)检验方法钢桁架两端螺栓孔距离L/0～4.0钢尺检查高度B/0～3.0钢尺检查对角线D/0～5.0钢尺检查13 节距M/0～2.0钢尺检查层高H/0～1.5钢尺检查接口错口/≤2.0mm钢尺检查杆件轴线错位/≤2.0mm钢尺检查相邻节间弦杆弯曲（受压除外）L1/1000L1/1500钢尺检查跨中拱度设计要求起拱±L/5000±L/5000钢尺检查设计未要求起拱+10～-5+10～-57.2.6严格控制装配精度，分阶段控制各构件的精度，再进行整体质量验收：装配前，矫正每一零部件和构件的变形，必须符合装配公差的内控要求；构件的翼缘、腹板必须进行矫平，确保其平整度；组装时，使用必要的装配和焊接胎架，并调平装配用平台。通过工装夹具、工艺隔板及撑杆对组装件进行加强并必要时预置反变形。构件装配时，对同一组翼缘、腹板注意零件的旁弯方向，使零件旁弯的方向一致，避免组装引起的扭曲；隔板（工艺隔板、横向加劲肋）下料时预留焊接收缩余量和机械加工余量。隔板、横向加劲肋在机加工时，多块（至少同一根构件上）迭起后同时统一基准加工。隔板在翼缘上定位装配时，注意隔板存在的外形差，要检查密贴度、板边的垂直度、对角线差、尺寸，使满足制作工艺要求，以免因隔板存在外形差使构件组装造成扭曲；7.2.7同一构件上焊接时，尽可能采用热量分散，对称分布的方式施焊；采取合理的焊接顺序，在焊缝较多的组装过程中，应根据实际构件的形状和焊缝的位置，尺寸大小等采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度大的而不能自由收缩的，后焊拘束度小的能自由收缩的焊缝。7.2.8严格控制坡口的加工精度和装配间隙，在进行纵缝、横缝坡口的加工和装配时，要避免坡口加大过量焊接导致的过度变形；控制纵缝坡口加工精度和装配间隙，保证构件沿长度方向坡口大小一致使焊接填充量一样，防止构件产生扭曲。8安全措施8.1安装使用的工具，如扭矩扳手、撬棍、角磨机等应采用安全保护绳，防止坠落。随手用13 的螺栓垫片等应放入工具袋。施工作业中所有可能坠落的物件，应一律先进行撤除或加以固定。在高空进行焊接作业时，应采取措施防止割下的金属、熔珠或火花落下伤人。8.2防火防爆措施要配备灭火器，并由专人监护。高空焊割必须设接火花斗，接火花斗内使用阻燃材料接熔珠，防止熔珠再次溅出。电、气焊火花严禁落到氧气瓶和乙炔瓶上。不能用油手接触氧气瓶，要防止起重机或其他机械油落到氧气瓶上。氧气、乙炔瓶必须规范放置，乙炔瓶使用时必须有防回火装置，严格执行电气焊工安全操作规程。9环保措施严格控制加工操作流程，使其符合有关规范和验标要求。要求做到工艺美观、环境清洁、工序正确、布局合理、标识明显、整齐划一。开展各级安全与文明施工活动，有实效，内容充实，有详细齐全的活动记录。环境保机构健全，环保设备完好，正常开展工作。废液、废气排放符合环境保护要求。10效益分析该种组合截面钢构件加工制作工法，可以压缩加工周期，控制加工质量，避免了因加工精度不足而影响工程进度及构件施工质量，严格控制不必要的材料损耗，对加快钢结构施工进度、节约材料等资源的投入、控制工程整体工期有着很大的作用。11应用实例中国国贸三期A阶段工程主楼钢结构加工总重量约5万吨，其中核心筒钢柱为不规则的异型截面柱，钢板材质以Q345GJC为主，钢板厚度达90mm，外框筒的腰桁架节点形式复杂，钢材材质以Q345GJD为主，钢板厚度达75mm。核心筒钢柱从开始制作到制作结束，历时17个月，外框筒腰桁架制作分三道，平均每道桁架的制作周期70天。工程总体历时15个月，比计划工期提前两个月。在进行组合截面钢构件等工序多形式杂构件制作时，严格加强制作的过程控制，并且在进行质量检查验收时，根据加工的制作工艺采取分阶段检查，采用组合完成后整体验收的方法，同时严格执行工序间的互检制度，这些都是本工程保障构件得以顺利出厂的重要措施。13 组合截面钢构件钢柱腰桁架腰桁架腰桁架国贸三期A阶段工程实际照片13 钢板切割H型钢组对单件组装焊接端部加工.外框柱实物图腰桁架实物图13 组合柱实物图13'