钢结构厂房制作安装工法.docx
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钢结构厂房制作安装工法
公司标准化编码[QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
钢结构厂房制作安装工法
钢结构工业厂房制作安装工法
编制：
汪斌
中国建筑第七工程局安装工程公司
1、前言
2、特点
3、适用范围
4、材料性能
5、工艺原理
6、工艺流程及操作方法
7、机具设备
8、劳动组织
9、质量标准及检验办法
10、安全措施
11、效益分析
12、工程实例
1前言
钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点，伴随我国已成为钢铁大国，对建筑用钢已不再限制，所以其在现代建筑工程中已广泛应用。
由于钢结构较混凝土结构有明显的优点，现在越来越多的工业厂房采用钢结构。
我公司自1998年开始承接钢结构厂房工程以来，在借鉴其它企业经验的基础上，结合公司实际情况，不断实践、研究、改进，在钢结构厂房制作、安装技术方面总结出了施工工艺合理、能保证工程质量和施工安全、缩短施工周期、不断降低施工成本的钢结构厂房施工工法。
为便于统一管理，使钢结构工业厂房的施工工艺更趋规范化和标准化，特制定本工法。
2特点
钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点，钢结构工业厂房同样具有上述优点。
钢结构工业厂房主体一般为单层，有的局部为二层或三层结构。
由变截面焊接H型钢柱支撑型钢焊接成的屋架，屋面和围护结构采用双层彩板中间加保温层结构。
3适用范围
该工法可广泛应用新建、改建、扩建的各类钢结构工业厂房的制作、安装工程项目。
4材料性能
钢材的强度设计值（N/mm2）
钢材
抗拉、抗压和抗弯
f
抗剪
fv
端面承压
（刨平顶紧）fce
牌号
厚度或直径
（mm）
Q235钢
≤16
215
125
325
＞16-40
205
120
＞40-60
200
115
＞60-100
190
110
Q345钢
≤16
310
180
400
＞16-35
295
170
＞35-50
265
155
＞50-100
250
145
Q390钢
≤16
350
205
415
＞16-35
335
190
＞35-50
315
180
＞50-100
295
170
Q420钢
≤16
380
220
440
＞16-35
360
210
＞35-50
340
195
＞50-100
325
185
5工艺原理
钢结构工业厂房的施工分两部分，一是在工厂制作，二是在工地安装。
对能批量加工，需要大型设备的部件制作都放在专业钢结构工厂制作，制作完成后运到工地现场安装。
这是钢结构区别混凝土结构施工的重要一点。
6工艺流程及操作方法
7机具设备
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
备注
1
汽车吊
32T
台
1
2
履带起重机
QU50
台
1
3
门式起重架
10T
台
1
4
工具车
台
1
5
H型钢自动组立机
CH-1500
台
1
6
门式自动埋弧焊机
MZG-2*1000
台
1
7
H型钢翼缘矫正机
JZ-40A
台
1
8
多条直条切割机
GZ-4000
台
1
9
自动切割机
台
2
10
磁吸钻
Φ32
台
1
11
剪板机
3M
台
1
12
钻床
Φ25
台
1
13
压力式自回收循环喷砂（丸）
CMD-YHP
台
1
14
台钻
Φ18
台
2
15
埋弧焊机
MZ-1000
台
2
16
交流焊机
BX-500
台
10
17
交流焊机
BX-400
台
5
18
直流焊机
AX-500
台
2
19
氧气切割设备
套
6
20
烘箱
500℃120KG
台
1
21
恒温箱
300℃60KG
台
1
22
焊条保温桶
只
8
23
冲击两用钻
台
2
24
角向磨光机
Φ125
台
8
25
砂轮切割机
Φ400
台
3
26
倒链
3T、5T
部
各3
27
螺旋千斤顶
10T
部
2
28
超声波探测仪
CTS-22
台
1
29
标准电流表
T10
块
4
30
标准电压表
C19
块
3
31
水准仪
CSZ-1
台
1
32
经纬仪
JGJ2
台
1
8劳动组织
9质量标准及检验办法
（1）中华人民共和国国家标准.《钢结构设计规范》GB50017—2003
（2）中华人民共和国国家标准.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018—2002
（3）中华人民共和国国家标准.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2001
（4）中华人民共和国行业标准.《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82—91
（5）中华人民共和国行业标准.《建筑钢结构焊接规程》JGJ81—2002
10安全措施
（1）进入施工现场必须戴安全帽。
（2）高空作业必须拴安全带。
（3）凡参加吊装的施工人员必须坚守岗位,并根据指挥者的命令进行工作。
（4）指挥者应把吊装信号向工作人员交代清楚,并要进行训练,指挥的哨音必须准确.响亮,旗语清楚,工作人员如对信号不明确时,不可随意操作。
（5）指挥者应站在所有施工人员全能看到的位置,同时指挥者也能看到吊装全过程.如施工人员看不到指挥者时,指挥者应通过助手传达指挥信号。
（6）吊装过程中,无论哪个岗位出了故障,均应立即报告指挥者,没有指挥者的命令不准擅自离开岗位。
（7）在吊装过程中,如因故中断施工,必须采取安全措施,不准使重物悬空过夜。
（8）雨天及五级风以上的天气禁止吊装
（9）吊装重物时施工人员不能在重物下面及受力索具附近停留。
（10）吊装场地周围应设置安全警戒,严禁非工作人员通过。
（11）在进行高空作业时,施工人员所带的工具应拴上保险带绳,防止脱手坠落伤人。
（12）高空作业人员不准随意向下扔物件,应用麻绳拴好慢慢放下。
（13）起重吊装过程中应由起重工统一指挥。
11效益分析
根据已采用本工法施工的多座钢结构工业厂房工程分析，施工周期一般可提前15-20%，直接降低工程成本在10%以上。
12工程实例
一、工程概况
本工程为陕西省飞机工业有限公司投资兴建，中国航空工业规划设计研究院设计的905#燃油系统试验室建筑安装工程。
工程地址：
陕西飞机工业（集团）有限公司南区厂区内。
本工程分试验大厅及辅楼和配套设备辅楼。
房屋建筑面积共计为3662m2，占地面积为3410m2。
主厂房结构形式：
门式刚架钢结构，厂房跨度为42m，进深60m，柱距m。
厂房屋架下弦中心标高，面积2520m2。
辅楼：
①辅楼面积418m2。
框架结构：
局部三层长度，层高。
②配套设备辅楼一层：
面积480m2。
框架结构：
长度60m，层高5m。
二、钢结构制作方案
1）总则
（1）本工艺施工方案针对905号厂房燃油系统试验室钢结构厂房制定,为保证制造质量和解决运输困难，决定在施工现场加工。
（2）适用资料及依据标准:
①该项目业主提供的钢结构工程施工图。
②《钢结构高强螺栓连接的设计、施工和验收规范》（JGJ82-91）。
③《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）。
④《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）。
（3）如果对本制造工艺的内容有疑义，要求变更内容，或需要追加记载重要事项时，必须经技术部门认可后，方能实施。
2）材料
（1）钢材
①钢材必须附有钢材质量证明书。
钢结构选用的钢板、型钢、连接件、紧固件等，其钢材的抗压强度、延伸率、屈服强度和化学成分均应符合国标GB1591-88和GB/T700-88标准，每批货物均有完整的出厂证明及检验报告。
进料后应逐一核对材质规格尺寸及有关证件，并将质保书提交业主及监理认可。
②钢结构的钢柱、钢梁檩条及墙梁采用Q345B级钢，门式柱间支撑所用钢材强度等级不应低于Q345B。
檩条和墙梁均采用冷弯成型的C型薄壁型钢。
③钢材应放置在规定的场所。
不允许将不同种类、不同规格的材料或构件混放，为避免产生较大的变形，应整齐地放在台架上保管。
④焊接材料和涂装材料分别见“焊接”和“涂装”方案。
3）加工图及工艺流程
（1）加工图
①加工图应根据业主提供的技术设计施工图，并做好设计图纸的自审和互审。
②加工过程中不得任意修改、变更图纸内容。
③如加工再审图中提出修改意见，必须得到原设计单位认可签证。
（2）工艺流程
①根据本工程钢架系统及屋面梁系统的设计，H型钢结构占有很大比重，所不同的是钢立柱为异型截面，屋架上下弦各为同截面。
垂直支撑与斜拉杆均为管板连接。
结合现场的加工能力，在H型钢生产线上进行网络自动化加工，其工艺流程如图三所示：
②现场制作用的钢卷尺采用统一标定的一级计量用尺进行效核，并标贴上修正值方可供制作使用，标准测定拉力为5kgf（49N）。
③加工放样由施工技术人员根据设计要求进行真形放样，并根据需要加放焊接收缩余量及刨边等的工艺余量。
4）加工
（1）材料矫正
①根据需要，原材料的变形及因加工产生的变形要矫正。
②矫正时原则上采用机械的方法（压力机等），但超过机械能力或机械无法矫正的材料可采用加热法矫正，热矫正时尽可能局部加热，温度不得超过900℃，并严禁用强制降温措施。
（2）放样和号料
根据施工详图以1:
1的比例在样板台上弹出实样，求取实长，根据实长制成样板（样杆）。
放样应采用经过计量检定的钢尺，并将标定的偏差值计入量测尺寸。
尺寸划法应先量全长后分尺寸，不得分段丈量相加，避免偏差积累。
其允许偏差应符合下表的规定。
样板、样杆制作尺寸的允许偏差
项目
允许偏差
样
板
长度
宽度
两对角线长度差
样
杆
长度
±
两最外排孔中心线距离
±
同组内相邻两孔中心线距离
±
相邻两组端孔间中心距离
±
加工样板的角度
±20°
样板、样杆可采用厚度为～的薄钢板制作。
放样时如发现与图纸所示尺寸或孔位不符，及时与业主、监理和设计院联系，取得正确数据后方可下料。
下料时要首先确认材质标记，然后根据零件加工清单和排版图在数控切割机进行号料，同时还要核对各零件的规格尺寸和数量。
号料是以样板为依据，在材料上划出实样并打上各种加工记号。
号料应使用经过检查合格的样板（样杆），避免直接用钢尺所造成的过大或看错尺寸而引起的不必要的损失。
号料的允许偏差应符合下表的规定。
号料的允许偏差如下表（mm）。
项目
允许偏差
零件外形尺寸
±
孔距
±
号料预留的焊接收缩余量及切割、边缘加工等加工余量应符合下表的规定。
切割余量单位：
mm
加工余量
锯切
剪切
半自动切割
精密切割
切割缝
1
3—4
2—3
刨边
2—3
2—3
1
1
铣平
3—4
2—3
2—3
2—3
焊接收缩量
结构形式
收缩余量（mm）
h
⑴H≤1000长度方向每米收缩
板厚≤25H收缩
每对加劲板h1收缩
⑴H≤1000长度方向每米收缩
板厚＞25H收缩
每对加劲板h1收缩
⑴H＞1000长度方向每米收缩
各种板厚H收缩
每对加劲板h1收缩
H
对接焊缝
L方向每米收缩
H方向收缩
格构式结构
轻型桁架：
接头焊缝每个接口收缩
搭接焊缝每米收缩
重型桁架：
搭接角焊缝每米收缩
圆筒型结构
板厚≤16直焊缝一条缝周长收缩
环焊缝一条缝长度收缩
板厚＞16直焊缝一条缝周长收缩
环焊缝一条缝长度收缩
②本工程中所有主要钢构件，除设计图上另有规定外，一律不采用拼接，其主要应力方向应与钢板轧制方向保持一致。
如遇材料尺寸原因或其它原因需拼接，一律由技术部门认可。
（3）切割
材料的切割，使用下述机械
钢材种类
使用机械
钢板
数控切割机（NC）、龙门式火焰切割机
角钢、钢管等型材
自动式带锯机、半自动火焰切割机
②锁口切割、坡口加工可采用坡口开铣机进行机械切削加工，也可根据情况采用自动或半自动气割。
气割的允许偏差应符合下表的规定
气割的允许偏差（mm）
项目
允许偏差
零件宽度、长度
±
切割面平面度
且不大于
割纹深度
局部缺口深度
机械剪切的允许偏差（mm）
项目
允许偏差
零件宽度、长度
±
边缘缺棱
型钢端部垂直度
（4）制孔
①高强螺栓孔，螺栓孔和锚固螺栓孔原则上都采用数控钻孔机，连接板制孔在数控平面钻床上进行。
BH和RH型钢上轻轻打上定位孔（即洋冲眼），以便后续组装和连接板等零部件定位用。
②制成的螺栓孔为圆柱状，并垂直于该位置的钢料表面，倾斜度小于，孔缘均匀而无破裂或凹凸的痕迹，除设计图上另有规定者外，一般标准空之孔径较螺栓直径大。
③孔径大小的允许偏差为，每群螺栓孔中±的误差，应在10%以内。
④制孔后的孔径允许偏差如下:
序号
名称
允许偏差（mm）
1
孔的偏心△L
≤△L≤+
2
孔间距偏移△P
≤△P1≤+
-1≤△P2≤+1
3
孔中心至边缘的距离△a
△a1≥-1
△a2≥-1
（5）精加工
柱接头的受压面，按照设计图纸进行端面加工，加工在端面铣床上进行，受压接触面积≥75%。
（6）高强螺栓连接部位磨擦面及螺孔处理
①高强度螺栓孔应用钻磨钻成。
②摩擦面处理采用抛丸机去处轧制氧化皮及加工、焊接等残留物，摩擦面表面处理的范围为整个连接板，并保证在垫圈直径的2倍以上。
③摩擦面处理的粗糙度应为95-110μm，摩擦系数应达≥。
5）组装
（1）组装前的准备和处理事项
①组装前认真检查组装用零件的编号、材质、尺寸和数量，将连接接触面和沿焊缝边缘30-50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净。
②H型钢在组装前拼接，加筋板和连接板最后组装。
（2）H型钢柱和钢梁组装顺序如下:
微机放样→数控切割→H型钢自动组对→自动埋弧焊接→翼缘矫直→三维数控制孔→自动带锯机切断→坡口开铣机H型钢坡口→加筋板和连接板组装焊接→H型钢柱矫正→喷砂除锈→油漆→包装发运。
（3）焊接连接组装的允许偏差必须按照焊接工艺卡执行，满足GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》的要求。
（4）所有底板、拼接板、盖板和加强板在加工厂焊接到结构构件上，并打好螺栓孔。
腹板的工厂预制应在拉杆支撑及翼缘支撑的冲孔定位。
（5）“焊接”见焊接方案。
6）构件验收
（1）构件验收工作必须在制作完成后，由专职质检员进行验收。
（2）专职质检员必须严格按照加工工艺卡、焊接工艺卡、涂装工艺卡的要求，进行过程监督、检查，实现“过程精品，动态管理，节点考核，严格奖罚”。
（3）成品的外形和几何尺寸的允许偏差必须符合加工工艺卡焊接工艺卡涂装工艺卡的要求，并满足设计图纸和GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》中有关构件验收的要求。
（4）构件安装前，提供如下技术文件:
①钢结构加工图纸；
②所有钢材焊接材料的质量证明书及要求的试验报告；
③高强度螺栓抗滑系数的实测报告；
④焊接工艺评定报告；
⑤焊缝的无损检验报告，涂层检测资料；
⑥其他需要提交的资料。
三、钢结构焊接方案
1）总则
为了确保能够达到要求的焊接接头，焊接前应认真确定下列内容:
⑴钢材种类和特性;
⑵焊接方法、坡口形状、焊接材料类型及特性;
⑶切头表面的切割精度、装备要求及焊接部位清洁和干燥情况;
⑷焊接材料的焙烘;
⑸焊接条件及工艺;
2）焊工资质
⑴从事钢结构工程焊接工作的焊工必须经过该工程规定的考核标准考试合格后持证上岗。
焊工考核合格的等级应不小于其从事焊接工作内容的对应等级。
⑵焊工至少有两年从事焊接工作的经历，并在本工厂内至少连续六个月从事焊接工作。
3）焊接设备
焊接设备及辅助工具应适合于焊接接头、焊接材料的使用。
焊机应配备电流表、电压表、焊速表等仪表，并经鉴定合格，规范调节灵活可靠。
4）焊接材料
焊接材料的选用如下表:
钢材型号
焊接方法
焊材种类
焊材型号
生产厂家
Q345B
手工电弧焊
焊条
E5016
天津大桥
Q345B
埋弧自动焊
焊丝
H08MmA
上海锦泰
焊剂
焊剂HJ431
上海锦泰
5）焊接材料的焊前处理
焊条在使用前应放置烘干箱内进行烘干，不同的焊材在烘干箱中标记清楚，分类放置，确保不发生混淆。
焊接材料的烘焙要求如下表：
焊材种类
焊条种类
烘焙温度
烘焙时间
焊条
J506
350～380℃
至少2小时
焊条
J422
150～180℃
1～2小时
焊剂
焊剂HJ431
100～150℃
至少小时
焊丝在使用前应除净油、锈等脏物。
6）焊接工艺规范
焊接工艺规范要求如下表：
⑴手工电弧焊焊接工艺参数
焊条
直径
J422
（电流A）
J506
（电流A）
φ
90～130
90～120
φ
160～210
140～180
φ
220～270
170～210
⑵埋弧焊对接焊缝焊接工艺参数
板厚
（mm）
正面焊
反面焊
电流
（A）
电压
（V）
速度
（cm/min）
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
8～12
470～650
29～33
37～50
55～620
3～33
37～50
13～25
500～650
30～34
35～50
57～650
3～35
35～50
⑶埋弧焊填角焊缝焊接工艺参数
焊角长
（mm）
焊丝直径
（mm）
电流
（A）
电压
（V）
速度（cm/min）
5
380～450
27～29
40～60
6
420～500
27～29
40～60
7
500～570
28～31
35～50
8
520～620
29～31
35～50
9
520～650
30～33
32～47
10
580～670
30～33
30～45
7）焊接方法
⑴埋弧自动焊：
用于大于8mm的重要构件板的拼接；
用于拼BH梁填角焊接；
用于处于平焊位置，且焊缝较长的坡口焊接接头。
⑵手工焊：
①筋板、连接板与梁连接的填角焊；
②小于8mm构件的拼接,处于非水平位置的对接焊缝；
③受空间位置限制的其他接头。
8）引弧板
⑴引弧板的材料采用Q345B材质，其厚度应等于接头中最薄的板厚。
⑵对于对接接头，引弧板对口要求及准备同母材接头；对于填角焊、T型接头的引弧板应为80～100mm宽。
⑶电弧的引弧和熄弧应距正式焊缝50mm以上进行操作。
⑷焊接完成后，应割去引弧板并对接口进行打磨。
⑸焊工完成焊缝后，需按要求打上钢印号，以便检验对照和焊缝追踪。
9）矫正
⑴因焊接引起变形的构件，原则上采用机械矫直机（翼缘矫直机和卧式矫直机等）进行矫正。
⑵不能采用机械矫直机矫正的部位，可以进行火焰加热矫正，但应注意加热均匀，保证正确的温度范围和冷却方式。
Q345B钢材的火焰加热矫正温度为650~950℃，≥350℃时不得进行激冷
10）焊缝外观质量
⑴焊缝外观应整洁、无夹渣、气孔、飞溅、焊瘤、未熔合、裂纹等缺陷，并与母材圆滑过渡。
⑵焊缝的外观尺寸应符合设计和规范要求。
11）焊缝内部质量
⑴焊接节点和焊接接头焊缝可能进行现场实物取样检验而采取无损检验，对接焊缝的质量不低于二级。
（2）射线探伤：
探伤比例20%，按《钢熔化对接接头射线照相和质量分级》GB3323-87的有关规定执行，射线检验点在焊缝上标明有明显的识别标记并在焊缝边缘的母材上打上钢印（照相底片编号）以便复查焊缝质量和对不合格的焊缝返工定位GB3323-87的三级焊缝质量标准相当于本钢结构工程二级焊缝质量标准，射线探伤取点拍片不合格的焊缝在检测点两侧各选一个（共2个检测点）进行射线探伤。
超声波探伤：
每个检验点都标明识别标记并在焊缝边缘母材上打上操探人员编号钢印，以便于对焊缝进行复查或定位，返修质量不合格的焊缝，超声波探伤按GBJ205-83、JB1152-81标准，超声波探伤GBJ205-83、JB1152-81的二级相当于射线探伤的GB3323-87标准三级，超声波探伤的每个检验点均不应小于300mm焊缝长度，如探伤不合格，则应在检验两端各选一个检验点加探若其中仍有一个点不合格，则该条焊缝必须100%探伤。
（3）钢结构的二级焊缝质量是超声波二级，射线三级的焊缝检验的质量
12）焊接控制点
⑴焊前清理
焊缝区域附近无氧化皮、铁锈、油、湿气等影响质量的杂质；焊丝（焊条）上无铁锈。
⑵焊接接头表面的干燥
焊缝附近区域焊前应干燥，必要时，可对焊缝附近区域加热50～70℃。
⑶焊接
尽可能使用夹具使焊接处于平焊或船形位置，尽可能采用热量分散、焊接变形最小的方法施焊。
焊接过程中应对称施焊，尽可能减少焊接变形。
⑷定位焊
①定位焊的工艺要求应同正式焊缝的工艺要求相同。
②定位焊应避免在焊缝的起始，结束和拐角施焊，原则上避免在坡口内施焊。
③定位焊尺寸以下表为标准：
材料厚度
定位焊长度（mm）
焊缝间距（mm）
（mm）
手工焊
自动焊
t<25
40～50
50～70
300～400
25≤t≤50
50～70
80～100
300～400
⑸焊材的使用
①焊接材料在使用前应是干燥和完好的，暴露在空气中超过规定的焊条、焊剂严重吸潮，应进行熔烘，严禁使用脱皮或生锈的焊条。
②焊材的使用保管和发放应严格按照规定。
焊工应配备保温筒。
⑹焊接条件
焊接时应按照焊接工艺评定的数据和焊接工艺合理地调节焊按电流、电压和速度，保证焊缝的质量和性能，严禁超规范操作。
13）焊接缺陷的修复
⑴裂纹：
用超声波检查裂纹的长度和深度，分析裂纹产生的原因，然后用碳刨将裂纹及周围各50mm完好金属清除，再进行补焊。
⑵未焊透：
用碳刨去除未焊透部分焊缝，重新焊接。
⑶夹渣和气孔：
用碳刨刨除夹渣及气孔后进行焊接。
⑷尺寸不足、凹陷、咬边超标：
用焊条补焊至规定尺寸。
⑸焊瘤及焊缝过高：
用碳刨清除或砂轮打磨。
⑹定位焊开裂：
用碳刨清除原来的定位焊缝，重新焊接。
⑺修复补焊宜选用直径小于4mm的低氢焊条，补焊的工艺要求应同原工艺。
重要焊缝的修复应得
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