钢结构制作工程作业指导书.docx
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钢结构制作工程作业指导书
钢结构制作施工作业指导书
1总则
1.1编制目
建筑钢结构在我国得到蓬勃发展，为了适应建筑钢结构发展需要，规范建筑钢结构施工，统一施工准备、施工操作、质量标准内容和对成品保护、职业健康安全、环境保护要求，并为编制建筑钢结构工程施工技术交底提供依据，特编制此作业指导书。
1.2适用范围
该作业指导书适用于建筑钢结构加工制作。
1.3编制依据
（1）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）
（2）高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-1998）
（3）钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）
（4）建筑钢结构焊接技术规程（JGJ81-2002）
（5）钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规范（JGJ82-91）
（6）国家和当地政府有关安全、防火、劳动、环境保护等现行有关标准和规程。
2施工准备
2.1技术准备
（1）制作安装图纸准备
a.审核施工图:
进行施工图自审，根据现场实际起重能力和运输条件，核对施工图中钢结构分段是否适宜，现场施工条件和能力是否能满足设计要求，设计图纸是否有需要修改之处。
b.进行图纸会审:
及甲方、设计人员、监理充分沟通，了解设计意图，解决图纸中问题。
c.构件详图设计:
根据设计文件和施工图纸，进行构件详图设计，以便于钢结构加工制作和安装。
（2）编制施工技术方案，进行工装设计
a.根据施工图及合同对钢结构质量、工期要求编制施工技术方案，并提交业主代表或监理工程师批准后实施。
b.根据构件特点和施工现场实际情况，为保证产品质量和操作方便，应适当设计制作部分工装夹具。
（3）组织必要工艺试验，如焊接工艺评定和其他工艺试验，尤其是对新工艺、新材料，要做好所需要工艺试验作为指导生产依据。
（4）编制材料采购计划。
2.2材料要求
2.2.1钢材
（1）承重钢结构钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T1591规定。
当采用其他牌号钢材时，尚应符合相应牌号有关规定和要求。
（2）高层建筑钢结构钢材宜采用Q235等级B、C、D碳素结构钢，以及Q345等级B、C、D、E低合金高强度结构钢。
当有可靠根据时，可采用其他牌号钢材，但应符合相应牌号有关规定和要求。
（3）下列情况承重结构和重要结构不应采用Q235沸腾钢:
①焊接结构
a.直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳结构。
b.工作温度低于-20℃时，直接承受动力荷载或振动荷载但可不验算疲劳结构以及承受静力荷载受弯及受拉重要承重结构。
c.工作温度等于或低于-30℃所有承重结构。
②非焊接结构
工作温度等于或低于-20℃，直接承受动力荷载且需要验算疲劳结构。
（4）承重结构钢材性能应满足如下要求：
a.所有承重结构钢材，应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量合格保证。
对焊接承重结构尚应具有碳含量合格保证。
b.焊接承重结构以及重要非焊接承重结构钢材还应具有冷弯试验合格保证。
c.对于需要验算疲劳焊接承重结构钢材，应具有常温冲击韧性合格保证。
当结构工作温度等于或低于O℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性合格保证，对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性合格保证，对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性合格保证。
d.对于需要验算疲劳非焊接承重结构钢材，亦应具有常温冲击韧性合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性合格保证，对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性合格保证。
e.重要受拉或受弯焊接结构，当厚度≥16mm时，所采用钢材应具有常温冲击韧性合格保证。
（5）当焊接承重结构为防止钢材层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313规定。
（6）对处于外露环境，且对大气腐蚀有特殊要求或在腐蚀性气态和固态介质作用于下承重结构，宜采用耐候钢。
其质量要求应符合现行国家标准《焊接结构用耐候钢》GB/T4172规定。
（7）钢铸件采用铸钢材质应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳素钢》GB/T11352规定。
（8）对属于下列情况之一钢材，应进行全数抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求:
a.国外进口钢材。
b.钢材混批。
c.板厚≥4Omm,且设计有Z向要求厚板。
d.建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用钢材。
e.设计有复验要求钢材。
f.对质量有疑义钢材。
（9）钢板厚度、型钢规格尺寸及允许偏差应符合其产品标准要求。
每一品种、规格抽查5处。
（10）钢材表面外观质量除应符合国家现行有关标准规定外，尚应符合如下规定:
a.当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值1/2。
b.钢材表面锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定C级及C级以上。
c.钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。
d.上述要求作全数观察检查。
（11）钢材应按种类、材质、炉（批）号、规格等分类平整堆放,并作好标识。
钢结构制作余料，也应按种类、钢号和规格分别堆放，作好标识，记入台账，妥善保管。
堆放场地应有排水设施。
（12）钢材入库和发放应有专人负责，并应及时记录钢材验收和发放情况。
2.2.2焊接材料
（1）焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T117、《低合金钢焊条》GB/T5118。
（2）焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110及《碳钢药芯焊丝》GB/T10045、《低合金钢药芯焊丝》GB/T17493规定。
（3）埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293、《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T12470规定。
（4）气体保护焊使用氩气应符合现行国家标准《氩气》GB/T4842规定，其纯度不应低于99.95%。
（5）气体保护焊使用二氧化碳气体应符合现行国家标准《焊接用二氧化碳》GB/T2537规定。
大型、重型及特殊钢结构工程中主要构件重要焊接节点采用二氧化碳气体质量应符合该标准中优等品要求，即：
二氧化碳含量（V/V）不得低于99.9%,水蒸气及乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%,并不得检出液态水。
（6）大型、重型及特殊钢结构主要焊缝采用焊接填充材料应按生产批号进行复验。
复验应由国家技术质量监督部门认可质量监督检测机构进行。
（7）钢结构工程中选用新钢材必须经过新产品鉴定。
钢材应由生产厂家提供焊接性资料、指导性焊接工艺、热加工和热处理工艺参数、相应钢材焊接接头性能数据等资料。
焊接材料应由生产厂家提供贮存焊前烘焰参数规定、熔敷金属成分、性能鉴定资料及指导性施焊参数。
经专家论证、评审和焊接工艺评定合格后,方可在工程中采用。
（8）焊接T形、十字形、角接接头，当其翼缘板厚度等于或大于4Omm时，设计宜采用抗层状撕裂钢板，钢材厚方向性能级别应根据工程结构类型、节点形式及板厚和受力状态不同情况进行选择。
钢板厚度方向性能级别Z15、Z25、Z35相应含硫量、断面收缩率应符合表2.2.2规定。
表2.2.2钢板厚度方向性能级别及其含硫量、断面收缩率值
级别
含硫量≤（%）
断面收缩率（ψ2%）
三个试样平均值不小于
单个试样值不小于
Z15
0.01
15
10
Z25
0.007
25
15
Z35
0.005
35
25
2.2.3紧固件
（1）钢结构工程所用紧固件（普通螺栓、高强度螺栓、焊钉），应有出厂质量证明书，其质量应符合设计要求和国家现行有关标准规定。
（2）普通螺栓可采用现行国家标准《碳素结构钢》GB700中规定Q235钢制成。
（3）高强度大六角头螺栓连接副包括一个螺栓、一个螺母和二个垫圈。
对于性能等级为8.8级、10.9级高强度大六角头螺栓连接副，应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB/T1228、《钢结构用高强度大六角螺母》GB/T1229、《钢结构用高强度垫圈》GB/T1230、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》GB/T1231。
（4）扭剪型高强度螺栓连接副包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。
对于性能等级为8.8级、10.9级扭剪型高强度螺栓连接副，应符合现行国家标准《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T3632、《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件》GB/T3633。
（5）焊钉应符合现行国家标准《圆柱头焊钉》GB10433。
2.2.4组合件
（1）钢网架节点中采用焊接球、螺栓球、封板、锥头、套筒等组合件应符合现行产品标准《钢网架螺栓球节点、焊接球节点》JGJ75.1。
（2）钢结构及其围护体系中采用金属压型板应符合现行国家标准《建筑用压型钢板》GB/T12755、《铝及铝合金压型板》GB6891。
2.2.5材料管理
（1）钢结构工程所采用钢材、焊接材料、紧固件、涂装材料等应附有产品质量合格证明文件、中文标志及检验报告，各项指标均应符合现行国家产品标准和设计要求。
（2）进场原材料，除具备出厂质量证明书外，还应按合同要求和有关现行标准规定，在甲方、监理见证下，进行现场见证取样、送样、检验和验收，做好记录，并向甲方和监理提供检验报告。
（3）在加工过程中，如发现原材料有缺陷，必须经检查人员、主管技术人员研究处理。
（4）材料代用应有材料代用申请书，并应经甲方和监理单位审核、设计单位确认后方可实施代用。
（5）严禁使用药皮脱落或焊芯生锈焊条、受潮结块或已熔烧过焊剂以及生锈焊丝。
焊钉表面不得有影响使用裂纹、条痕、凹痕和毛刺等缺陷。
（6）焊接材料和螺栓应集中管理、建立专用仓库，库内要干燥，通风良好。
（7）涂料质量、品种应符合设计要求，并存放在专用仓库内。
不得使用过期、变质、结块失效涂料。
2.3主要机具
主要机具参见表2.3
表2.3钢结构加工制作所需主要机具
序号
设备名称
设备型号
序号
设备名称
设备型号
1
桥式起重机
10t、5t
7
数控切割机
2
门式起重机
MQ-16
8
多头直条切割机
CG1-4000
3
塔式起重机
60/80t.m
9
型钢切割机
KT-462
4
汽车起重机
QY16A
10
半自动切割机
CG1-30
5
运输汽车
HY9140K
11
仿形切割机
CG2-150B
6
型钢带锯机
12
圆孔切割机
KT-30
13
磁轮切割机
SAG-B
32
焊剂烘干箱
HJ-50
14
相贯线切割机
33
电动空压机
4L-20
15
数控三维钻床
34
柴油发电机
200kW
16
摇臂钻床
Z3040*16
35
喷砂机
PBS-100R
17
车床
CA6140
36
喷漆机
GPQ9C
18
钻铣床
ZX-32
37
叉车
CPQ-1B
19
端面铣床
TX50B
38
卷板机
CDW11HC-50
20
坐标镗床
T4240
39
焊接滚轮架
HGZ-5A
21
刨床
BH6070
40
翼缘矫正机
YTJ-50
22
立式压力机
YA32-315
41
超声波探伤仪
ECHOPE220
23
卧式压力机
DC-315
42
磁粉探伤仪
DA-400S
24
剪板机
JZQ16-2500
43
数字温度仪
RKCDP-500
25
滚剪倒角机
GD-20
44
漆膜测厚仪
345FB-MKⅡ
26
磁力电钻
RD-32A
45
数字钳形电流表
2003
27
直流焊机
AX5-500
46
温湿度仪
WHM5
28
交流焊机
BX1-500
47
焊缝检验尺
SK
29
CO2焊机
YM-500KR
48
游标卡尺
30
埋弧焊机
NZA-1000
49
钢卷尺
50m、30m
31
焊条烘干箱
HY704-4
50
2.4作业条件
（1）完成施工详图，并经原设计人员签字认可。
（2）主要材料已经进场。
（3）施工组织设计、工艺方案、作业指导书等各种技术准备工作已经准备就绪。
（4）各种工艺评定试验及工艺性能试验完成。
（5）各种机械设备调试验收合格。
（6）所有生产工人都进行了施工前培训，取得相应资格上岗证书。
（7）向操作人员进行了详细技术交底。
3施工操作
3.1加工制作工艺流程
3.2加工制作工艺
3.2.1材料检验
（1）钢结构工程所采用钢材、焊接材料、紧固件、涂装材料等应附有产品质量合格证明文件、中文标志及检验报告，各项指标均应符合现行国家产品标准和设计要求。
（2）要求进行复验钢材，应按规定进行抽样复验（详见本作业指导书3.1（8）条款），其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求
3.2.2放样及号料
（1）熟悉施工图，并认真阅读钢结构技术要求及设计说明，逐个核对图纸之间尺寸和方向等。
特别应注意各部件之间连接点、连接方式和尺寸是否一一对应。
发现有疑问之处，应及有关技术部门联系解决。
（2）准备好放样样板、样杆材料，一般可采用薄钢板和小扁钢。
（3）准备好放样所需用工具，包括:
尺、石笔、粉线、划针、划规、铁皮剪等。
“尺”必须经过计量部门检定，合格后方可使用。
（4）样板、样杆要用油漆写明加工号、构件编号、规格，同时应标注出孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。
（5）号料前必须了解原材料材质及规格，不同材质、不同规格零件应分别号料，并依据先大后小原则依次号料。
号料应有利于切割和保证零件质量。
（6）放样和号料应预留收缩量（包括现场焊接收缩量）以及切割、铣端需要加工余量。
a.焊接收缩量根据构件结构特点由工艺给出。
b.切割余量:
自动气割割缝宽度为3mm,手工气割割缝宽度为4mm（及钢板厚度有关）。
c.铣端余量:
剪切后需加工，一般每边加3—4mm,气割后需加工，则每边加4—5mm。
（7）主要受力构件和需要弯曲构件，在号料时应按工艺规定方向取料，弯曲件外侧不应有样冲点和伤痕缺陷。
（8）号料后剩余材料应进行标识，包括：
编号、规格、材质及炉批号等，以便于余料再次使用。
（9）放样和样板、样杆允许偏差参见表3.2.2-1。
表3.2.2-1放样和样板、样杆允许偏差
项目
允许偏差
平行线距离和分段尺寸
±1.0mm
对角线差
±1.0mm
宽度及长度
±1.0mm
孔距
±1.0mm
加工样板角度
±0.2O
（10）号料后允许偏差参见表3.2.2-2。
表3.2.2-2号料后允许偏差
项目
允许偏差
零件外形尺寸
±1.0mm
孔距
±1.0mm
3.2.3切割
（1）下料划线后钢材，必须按其所需形状和尺寸进行下料切割。
常用切割方法有:
a.机械切割：
用于型材及薄钢板切割，一般使用剪切机、锯割机、砂轮切割机等机械设备进行切割。
b.气割:
用于中厚钢板及较大断面型钢切割，多利用氧气-乙炔、丙烷、液化石油气等热源进行切割。
c.等离子切割:
主要用于不锈钢、铝、铜等金属切割，利用等离子弧焰流实现切割。
（2）剪切时应注意如下工艺要点:
a.剪刀口必须锋利（可用碳素工具钢和合金工具钢制作），发现损坏或者迟钝需及时检修、磨砺或调换。
b.上下刀刃间隙必须根据板厚调节适当。
c.当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交剪切线时，应预先安排好剪切程序后再进行剪切。
d.材料剪切后弯扭变形，必须进行矫正，剪切面粗糙或带有毛刺时，必须修磨光洁。
e.剪切过程中，切口附近金属因受剪力而发生挤压和弯曲，从而引起硬度提高、材料变脆冷作硬化现象，重要结构件和焊缝接口位置，必须要用铣、刨或砂轮磨削等方法将硬化表面加工清除。
（3）锯切时应注意如下工艺要点:
a.型钢应经过校直后方可进行锯切。
b.所选用锯切设备和锯条规格必须满足构件所要求加工精度。
c.单件锯切构件，应先划出号料线，然后对线锯切。
号料时，需留出锯槽宽度（锯槽宽度为锯条厚度加0.5—1.Omm）。
成批加工构件，可预先安装定位挡板进行加工。
d.加工精度要求较高重要构件，应考虑预留适当加工余量，以供锯切后进行端面精铣。
e.锯切时，应注意切割断面垂直度控制。
（4）气割时应注意如下工艺要点:
①气割前必须检查确认整个气割系统设备和工具运转正常、安全可靠。
且在气割过程中应注意:
a.气压稳定，不漏气，机体行走平稳，使用轨道时要保持平直和无振动，压力表、速度计等正常无损。
b.割嘴气流畅通无污损。
割炬角度和位置准确。
②气割时应根据气割机械类型和可切割钢板厚度选择正确工艺参数，比如：
割嘴型号、气体压力、气割速度和预热火焰能率等。
③切割时应调节好氧气射流（风线）形状，使其达到并保持轮廓清晰、风线长和射力高。
④气割前，应去除钢材表面污垢、油污、浮锈和其他杂物，并在下面留出一定空间，以利于熔渣吹出。
气割时，割炬移动应保持匀速，割件表面距离焰心尖端以2—5mm为宜。
⑤气割时必须防止回火。
⑥为了防止气割变形，操作中应遵循如下程序:
a.大型工件切割，应先从短边开始。
窄长条形板切割，应采用两长边同时切割方法防止侧弯。
b.在钢板上切割不同尺寸工件时，应靠边靠角，合理布置，先割大件，后割小件。
c.在钢板上切割不同形状工件时，应先割较复杂，后割较简单。
（5）机械切割允许偏差，详见表3.2.3-1。
表3.2.3-1机械切割允许偏差
项目
允许偏差（mm）
零件宽度、长度
±3.0
边缘缺棱
1.0
型钢端部垂直度
2.0
（6）气割允许偏差，详见表3.2.3-2。
表3.2.3-2气割允许偏差
项目
允许偏差（mm）
零件宽度、长度
±3.0
切割面平面度
0.05t，但≤2.0（t为切割面厚度）
割纹深度
0.3
局部缺口深度
1.0
3.2.4矫正、成型和边缘加工
（1）碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。
碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不应超过900℃。
低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却。
（2）矫正后钢材表面，不应有明显凹面或损伤，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1/2。
（3）冷矫正和冷弯曲最小曲率半径和最大弯曲矢高应符合表3.2.4-1要求。
表3.2.4-1冷矫正和冷弯曲最小曲率半径和最大弯曲矢高（mm）
钢材类别
图例
对应轴
矫正
弯曲
r
f
r
f
钢板扁钢
Y
x—x
50t
L2/400t
25t
L2/200t
y—y
仅对扁钢
100b
L2/800b
50b
L2/400b
角钢
y
x—x
90b
L2/720b
45b
L2/360b
槽钢
y
x—x
50h
L2/400h
25h
L2/200h
y—y
90b
L2/720b
45b
L2/360b
工字钢
y
x—x
50h
L2/400h
25h
L2/200h
y—y
50b
L2/400b
25b
L2/200b
注:
r为曲率半径，f为弯曲矢高，t为钢板厚度，b为翼缘宽度，h为肋高，L为弯曲弦长。
（4）钢材矫正后允许偏差应符合表3.2.4-2要求。
表3.2.4-2钢材矫正后允许偏差
项目
允许偏差（mm）
图例
钢板局部
平面度
6＜t≤14
△≤1.5
△
t＞14
△≤1.0
型钢弯曲矢高
L/1000
且不应大于5.0
角钢肢垂直度
△≤b/100
双肢栓接角钢角度不得大于900
△△
槽钢翼缘对腹板垂直度
△≤b/80
△△
工字钢H形钢
翼缘对腹板垂直度
△≤b/100
且不大于2.0
△△
注：
t为钢板或扁钢厚度，b为型钢翼缘厚度，△为钢材变形量。
（5）当零件采用热加工成型时，加热温度应控制在900—1000℃，碳素结构钢和低合金结构钢在分别下降到700℃和800℃之前，应结束加工。
（6）边缘加工
a.边缘加工一般采用铣、刨等方式进行。
边缘加工时应注意控制加工面垂直度和表面粗糙度。
b.焊接坡口加工宜采用自动切割、半自动切割、坡口机、刨边等方法进行。
c.气割或机械剪切零件需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于2.Omm。
（7）端部加工
a.构件端部加工应在矫正合格后进行，端部加工可采用铣方式进行。
b.应根据构件形式采取必要措施，保证铣平端面及轴线垂直。
c.端部铣平允许偏差应符合规定要求。
3.2.5制孔
（1）钢结构制孔工艺一般采用钻模制孔和划线制孔两种方法。
较多频率孔组要设计钻模，以保证制孔过程中质量要求。
（2）制孔前应考虑焊接收缩余量及焊接变形因素，将焊接变形均匀地分布在构件上。
（3）A、B级螺栓孔（Ⅰ类孔）应具有H12精度，孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5μm，其孔径允许偏差应符合规定要求。
（4）螺栓孔孔距允许偏差应符合表3.2.5要求。
表3.2.5螺栓孔孔距允许偏差（mm）
螺栓孔距范围
≤500
501—1200
1201—3000
＞3000
同一组内任意两孔间距离
±1.0
±1.5
相邻两组端孔间距离
±1.5
±2.0
±2.5
±3.0
注:
1在节点中连接板及一根杆件相连所有螺栓孔为一组。
2对接接头在拼接板一侧螺栓孔为一组。
3在两相邻节点或接头间螺栓孔为一组，但不包括上述两款规定螺栓孔。
4受弯构件翼缘上连接螺栓孔，每米长度范围内螺栓孔为一组。
（5）螺栓孔孔距允许偏差超过上表规定允许偏差时，应采用及母材材质相匹配焊条补焊，并经超声波探伤（UT）合格后，重新制孔。
（6）C级螺栓孔（Ⅱ类孔），孔壁表面粗糙度Ra不应大于25μm，其允许偏差应符合规定要求。
3.2.6钢结构构件组装
（1）摩擦面加工
①采用高强度螺栓连接时，应在连接前对构件连接摩擦面进行加工处理。
处理后抗滑移系数应符合设计要求。
②对连接摩擦面进行加工处理方法，可包括喷砂、抛丸和砂轮机打磨等方法。
采用砂轮机打磨时，打磨方向应及构件受力方向垂直，且打磨范围不得小于螺栓直径4倍。
③经处理摩擦面应采取防油污和损伤保护措施。
④处理后摩擦面应进行抗滑移
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