钢结构柱加工制作施工方案.docx

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钢结构柱加工制作施工方案

1.2编制依据

本方案主要编制依据如下：

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）

《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）

《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）

《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规范》（JGJ82-91）

《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2005）

《厚度方向性能钢板》（GB5313）

《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》（GB986-88）

《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》（GB985-88）

《低合金钢焊条》（GB5118-95）

《碳钢焊条》（GB5117-95）

《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293-1999）

《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GBT/12740）

《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/T8110-1995）

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-89）

《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定》（GB/T13288－91）

《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螺栓连接副技术条件》（GB/T3633）

《圆柱头焊钉》（GB/T10433）

钢结构设计总说明等

2．工程用原材料

2.1钢材

2.1.1主材材质

（1）钢骨柱钢材材质为Q235GJC-Z15，其质量标准应符合《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2005）和《厚度方向性能板》（GB/T5313）的规定。

（2）钢骨柱钢材材质为Q235B，其质量标准应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的要求。

当采用的钢板厚度t≥40mm时，采用Q235B-Z15，质量标准还应符合《厚度方向性能板》（GB/T5313）的规定。

（3）所有钢材须满足国家标准的要求，具有抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯试验和碳、硫、磷的合格保证，尚应符合下列规定：

①钢材抗拉强度和屈服强度实测值的比值不应小于1.2；

②钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20％；

③钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性；

④钢板厚度t≥40mm时，尚应保证焊接碳当量Ceq≤0.42的要求；

2.1.2钢材入库验收

钢材采购进厂后，应进行入库验收，质量验收由检测中心原材料检验员进行检验。

钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。

进口钢材产品的质量应符合设计和合同规定标准的要求。

钢材尺寸规格、数量等均需与发货单对照无误；钢材的表面质量除应符合国家现行有关标准的规定外，尚应符合下表的规定：

检查项目

允许偏差

钢材表面锈蚀、麻点或划痕

等缺陷深度

不得大于该钢材厚度负偏差的1/2

钢材表面的锈蚀等级

符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》

GB8923规定的C级及C级以上

钢材端边或断口处

分层、夹渣等缺陷

不允许

2.1.3钢材的识别方法

钢材进厂入库验收合格后需对钢材进行编号和贴标，为保证下料后材料的识别，钢材及切割后的部件用下列色标进行识别：

钢材色标标识

标准

牌号

屈服强度

等级

色标

备注

国标

Q235BZ15

235

B

蓝2道+淡绿1道

国标

Q235B

235

B

蓝2道

国标

Q235GJCZ15

235

C

蓝3道+淡绿1道

2.1.4材料的保管

为防止本工程钢材与其他项目钢材的混淆，本工程的钢材单独堆放并由专项工程材料员负责保管。

合格钢材按品种、牌号、规格分类堆放。

最底层用石块垫平以防止底部进水造成钢材锈蚀和避免钢材塑性变形。

2.1.5钢材的复验

本工程所使用钢材应按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的相关规定进行钢材的复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求，判断为合格的材料才能进入下道工序（切割）。

2.2螺栓连接副

2.1.1扭剪型高强度螺栓连接副

采用扭剪型高强度螺栓连接副，等级10.9级，其质量应符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》（GB/T3632-3633）的规定。

扭剪型高强度螺栓连接副应按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定检验预拉力，其检验结果应符合规范的相关规定。

2.1.2安装螺栓

安装螺栓采用C级普通螺栓，等级4.8级。

2.3焊接材料

（1）手工电弧焊（SMAW）用焊条

手工电弧焊用焊条所用低合金钢焊条性能应符合GB5118《低合金钢焊条》的要求。

本工程采用的手工电弧焊用焊条如下表：

钢材材质

焊条型号

符合标准

药皮类型

牌号

直径

用途

Q235B

Q235B+Q235GJC

Q235GJC

E5015

GB/T5118

低氢钠型

J507

φ3.2mm~

φ4.0mm

缺陷

修补

（2）CO2气体保护焊（GMAW）用焊丝和气体

CO2气体保护焊用实芯焊丝性能应符合《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）和《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110）的规定。

本工程CO2气体保护焊用实芯焊丝如下表：

钢材材质

焊丝型号

符合标准

焊丝直径

用途

Q235B

Q235B+Q235GJC

Q345GJC

ER50-2

GB/T14957

GB/T8110

φ1.2mm

组装焊接

YJ501-1

气体保护焊使用二氧化碳气体应符合《焊接用二氧化碳》HG/T2537的规定，其二氧化碳含量（V/V）不得低与99.9%，水蒸气与乙醇总含量（m/m）不得高于0.005%，并不得检出液态水。

（3）自动埋弧焊（SAW）用焊丝、焊剂

埋弧焊用焊丝性能应符合《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）和《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB12470）的规定。

焊剂应符合《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》（GB12470）的规定。

本工程埋弧焊用焊丝、焊剂如下表：

钢材材质

焊丝型号

符合标准

焊丝直径

焊剂型号

符合标准

用途

Q235B

Q235B+Q235GJC

Q235GJC

H10Mn2

GB/T14957

GB12470

φ4.0mm

~4.8mm

F5021

GB12470

构件焊接

（4）栓钉焊（SW）

本工程用焊钉及焊钉用瓷环如下表所示：

焊钉型号

公称直径mm

焊钉长度mm

符合标准

B1型

φ19

150/100

GB10433

（5）焊接材料的入库验收与复验

焊接材料采购进厂后，在入库前必须根据制造厂提供的质量证明书进行验收，并检查无包装破损、受潮或雨淋等现象，才能作为合格品入库。

质量验收由检验员进行检验。

焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家标准和设计要求。

本工程采用的焊接材料按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的相关规定进行焊接材料的复验；焊接材料进行抽样复验，其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求，判断为合格的材料才能用于工程焊接。

（6）焊接材料保管

①焊接材料在入库前必须根据制造厂提供的质量证明书进行验收，并检查包装无破损、受潮或雨淋等现象，才能作为合格品入库。

②焊接材料必须保存在通风良好和干燥的室内仓库中，焊条、焊丝、焊剂均应放置在离墙面和地面距离不小于300mm的架子上，打开包装后的手工电焊条为防止受潮应在干燥器内保存。

③焊接材料的烘干

焊接材料中，手工电焊条、焊剂使用前应按下表要求进行烘干

焊接材料

烘干温度

（℃）

烘干时间

（min）

允许空气中存放时间

（h）

手工焊条

低氢型

350～400

60～120

≤4

其它

100～150

60～120

≤10

焊剂

熔炼型

200～250

60

≤4

烧结型

300～350

120

≤4

3．加工制作方案

3.1设备仪器和场地、劳动力配置

3.1.1主要加工设备和仪器

（1）H型钢加工制作设备配置

序号

设备名称

型号规格

数量

国别产地

使用年限

用于生

产部位

权属

1

数控切割机

GS/Z11-6000

1

无锡华联

2007

切割

自有

2

多头直条切割机

GZ11-5500

2

无锡华联

2007

切割

自有

3

数控平面钻床

JPZ160

1

精工科技

2007

制孔

自有

4

摇臂钻床

Z3050x16

1

中国

2007

制孔

自有

5

H型钢自动组立机

HG-1500Ⅱ

1

无锡华联

2007

H型组立

自有

6

门式埋弧焊机（单丝）

MZG-5000

2

无锡华联

2007

船位焊接

自有

7

翼缘板矫正机

JZ-40A

1

无锡华联

2007

矫正

自有

8

H型钢自动组立机（卧式）

JH-120

1

精工科技

2007

H组立

自有

9

门式埋弧焊机（双丝单弧）

JH-120

2

精工科技

2007

船位焊接

自有

10

链翻转机

JH-120

1

精工科技

2007

翻转

自有

11

H型钢自动组立机

HG-1800Ⅲ

1

无锡华联

2007

H组立

自有

12

门式埋弧焊机（单丝）

MZG-5000

2

无锡华联

2007

船位焊接

自有

13

链翻转机

－

1

无锡华联

2007

翻转

自有

14

翼缘板矫正机

YJ-60B

1

无锡华联

2007

矫正

自有

15

端面铣

DX1515

1

无锡华联

2007

铣加工

自有

（2）焊接设备配置

序号

设备名称

规格型号

数量

国别产地

制造年份

用于生

产部位

备注

1

气保焊机

CPXDS-350/500

60

中国

2007

焊接

自有

2

埋弧焊

ZX5-1000/1250

4

成都

2007

焊接

自有

3

碳弧气刨机

ZX5-630/1000/1200

30

成都

2007

焊接

自有

4

手工电弧焊

BX1-400

12

成都

2007

焊接

自有

5

电弧螺柱焊机

RSN-2500ZX

1

四川

2007

焊接

自有

6

远红外吸入式焊剂烘干机

YXH2-550

1

江苏

2007

焊接

自有

7

远红外程控焊条烘箱

YCH-100

1

江苏

2007

焊接

自有

（3）抛丸涂装设备配置

序号

设备名称

规格型号

数量

国别产地

制造年份

用于生

产部位

备注

1

轨道通过式抛丸机

QH6920J

1台

青岛双星

2007

抛丸

除锈

自有

（4）试验检测设备

序号

设备名称

规格型号

数量

国别产地

制造年份

额定功率/KW

生产

能力

用于生产部位

备注

1

液压式万能试验机

WE-

1000B

1

中国

2002

100

WE-

1000B

试验检测

自有

2

扭矩扳手

1

中国

2003

－

－

试验检测

自有

3

布式硬度试验机

HB-

3000B

1

中国

2003

55

HB-

3000B

试验检测

自有

4

轴力试验机

DZC-X

1

中国

2003

50

DZC-X

试验检测

自有

5

高强度螺栓电动扳手

YJ-A24

1

中国

2003

80

YJ-A24

试验检测

自有

6

冲击试验机

JB-30B

1

中国

2004

100

JB-30B

试验检测

自有

7

拉床

LC200

1

中国

2002

试验检测

自有

8

光学读数分析天平

TC328A

1

中国

2004

－

－

试验检测

自有

9

可见分光光度机

721型

1

中国

2002

－

－

试验检测

自有

10

磁粉探伤仪

MT-2000

8

中国

2003

－

－

试验检测

自有

11

锰、磷、硅微机数显自动分析

HCA-3B

1

中国

2004

－

－

试验检测

自有

12

笔记本式数字探伤仪

CTS-2000型

3

中国

2004

－

－

试验检测

自有

3.1.2加工场地安排

车间

厂内布置

行车/吨*数量

工厂车间

18000m2

20*6；16*4；5*2

50000m2

35*2；25*4；20*4

3.1.3工厂劳动力配置

针对本工程构件特点及加工制作需要，进行了劳动力配置，如下表，在实际工程实施过程中，可根据实际进度情况增减劳动力，以满足实际需要。

工种

生产管理人员

下料

焊工

铆工

探伤工

起重工

维修工

涂装工

杂工

人员配置

5

5

15

15

2

8

1

2

2

合计

45

3.2H型钢柱加工制作工艺

本工程H形钢柱的加工制作主要在H型钢生产流水线上进行H型钢主体的制作、加工，在拼焊平台上进行外部零构件的拼焊。

3.2.1加工制作工艺流程

3.2.2H型钢加工制作工艺

（1）钢板矫平

要进行加工的钢材，应在加工前检查其有无对制作有害的变形（如局部下绕，弯曲等），如存在此类变形，根据实际情况采用机械冷矫正或用加热（线加热，点加热）矫正。

项目

允许偏差（mm）

钢板的局部平面度

1.0

划痕

≤0.5，且不大于该钢材厚度允许偏差的1/2

（2）下料、坡口加工

①对H型钢翼板、腹板采用直条切割机两面同时垂直下料，对不规则件采用数控切割机进行下料，但应注意对首件进行跟踪检查。

切割质量应符合如下技术标准：

项目

允许偏差

备注

零件宽度、长度

±3.0

切割面平面度

0.05t，且不大于2.0

割纹深度

0.3

局部缺口深度

1.0

与板面垂直度

不大于0.025t，且不大于0.5mm

条料旁弯

不大于3mm

②对H型钢的翼板、腹板，长度方向预留50mm余量；宽度方向不放余量；在深化的下料图中，其尺寸标注按净尺寸标注，但应在图纸中做说明，“本图中尺寸不含任何余量”，准备车间下料时应按工艺要求加放余量。

H型钢构件下料时每道加劲板加放0.5mm焊接收缩余量。

所有钢柱上段均加放3mm的铣平加工余量。

③当H型钢主体因钢板长度不够而需对接时，其翼板对接长度应不小于翼板板宽的2倍，腹板的最小长度应在600mm以上，同一零件中接头的数量不超过2个；同时，在进行套料时必须注意保证腹板与翼板的对接焊缝错开距离满足200mm以上。

④坡口加工：

对腹板坡口的加工采用半自动火焰切割机进行，切割后的坡口表面宽度应一致并应进行割渣及氧化物清理。

⑤下料完成后对零件标注工程名称、钢板规格、零件编号，并归类存放。

（3）组拼与焊接

①H型钢组立的施工工艺流程如下图所示：

②H型钢的组立：

a、H型钢梁的组立采用H形钢梁流水线组立机进行组立，定位焊采用气保焊，定位焊缝尺寸和间距的推荐尺寸见下表。

板厚

（t/mm）

定位焊缝长度

（mm）

定位焊缝间距

（mm）

焊脚大小

（mm）

备注

条款

T≤12

20-30

300

≤6

焊高≤坡口深1/3

T＞12

40-60

300

≤6

其中，起始焊点距离端头距离为20mm，当零件长度较短，其长度在200mm以下时，定位焊点分为两点，分布位置分别为距离端头20mm。

定位点焊示意图如下图所示：

b、H型钢在进行组立点焊时不允许有电弧擦伤，点焊咬边应在1mm以内。

c、H型钢翼板与腹板对接焊缝应错开200mm以上，以避免焊缝交叉和焊缝缺陷应力集中。

d、H型钢组装过程控制允许偏差（以mm为计量单位）：

项目

允许偏差

图例

测量工具

T型连接的间隙

t＜16

1.0

塞尺

t≥16

1.5

焊接组装构件端部偏差

3.0

钢尺

截面高度

h

h≤2000

±1.0

（考虑焊接收缩量后）

钢尺

h>2000

±2.0

（考虑焊接收缩量后）

截面宽度b

±3.0

腹板中心

偏移e

接合部位

1.5

其它部位

2.0

翼缘板

垂直度Δ

b/100

且不应大于3.0

直角尺

扭曲

h/250

且不应大于5.0

腹板局部平面度

t<14

3.0

1m钢直尺

塞尺

腹板t≥14

2.0

③H型钢的焊接

a、H型钢在焊接前，应在H型钢的两端头设置“T”形引弧板及引出板，引弧板及引出板长度应大于或等于150mm，宽度应大于或等于100mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm。

引弧板及引出板要用气割切除，严禁锤击去除。

b、H型钢的焊接采用H型无锡华联MZG-5000单丝门型埋弧焊接机进行施焊。

焊丝选用φ4.0mm的H10Mn2焊丝配合F5021,焊剂使用前必须在300-450℃温度下烘干2h，没有烘干的焊剂严禁使用。

焊接顺序如下图所示：

c、H型钢船型位置自动埋弧焊的焊接参数可按下表选取：

腹板板厚（mm）

电源极性

焊丝直径（mm）

焊接电流（A）

电弧电压（v）

焊接速度（m/h）

50

直流反接

φ4.0

680-740

34-36

500-550

65

直流反接

φ4.0

650-730

35--37

500-550

d、在埋弧焊正式焊接之前，必须对待焊部位用烤枪进行预热，加热区域在焊接坡口两侧，宽度应各为焊接件施焊处厚度的1.5倍以上，且不应小于100mm。

预热温度如下表。

t>40mm时焊后进行保温缓冷。

厚度

材质

t<25mm

25≤t≤40mm

40

60

T＞80mm

Q345

≥0℃

≥60℃

≥80℃

≥100℃

≥140℃

④H型钢的矫正

H型钢的矫正分别根据截面尺寸和矫正设备加工能力，采用H型钢翼缘矫正机和火工进行校正。

⑤H型钢外形尺寸允许偏差（以mm为计量单位）：

项目

允许偏差

图例

测量

工具

截面高度h

h≤500

±2.0

钢尺

500

±3.0

h>1000

±4.0

截面宽度b

±3.0

腹板中心偏移e

2.0

翼缘板垂直度Δ

b/100且不大于3.0

直角尺

钢尺

弯曲矢高

l/1000，且不应大于10

拉线

钢尺

扭曲

h/250，

且不大于5.0

拉线

吊线

钢尺

腹板局部平面度f/m2

腹板t<14

3.0

1m钢直尺

塞尺

腹板t≥14

2.0

⑥H型钢下料、端铣、制孔：

校正合格后进行H型钢的下料、制孔；下料根据H型钢截面尺寸不同分别采用数控锁口机和数控带锯机下料。

对钢柱现场对接口采用端铣机进行端铣。

腹板穿筋孔在腹板下料时采用数控切割成型。

H型牛腿的制孔采用数控三维钻床进行，制孔精度允许偏差如下表。

孔径允许偏差

Ⅰ类孔

序号

螺栓公称直径、螺栓孔直径

螺栓公称直径

允许偏差

螺栓孔直径

允许偏差

1

10～18

0.00

-0.18

+0.18

0.00

2

18～30

0.00

-0.21

+0.21

0.00

3

30～50

0.00

-0.25

+0.25

+0.00

Ⅱ类孔

项目

允许偏差

直径

+1.0

0.0

圆度

2.0

垂直度

0.03t，且不应大于2.0

螺栓孔孔距允许偏差

螺栓孔孔距范围

≤500

501～1200

1201～3000

>3000

同一组内任意两孔间距离

±1.0

±1.5

－

－

相邻两组的端孔间距离

±1.5

±2.0

±2.5

±3.0

⑦H型钢柱大组立

H形钢柱大组立主要为拼焊柱底板、柱底加劲板、牛腿、耳板以及加强板等附件。

H型钢柱的大组立在拼焊平台上进行。

a、施工准备

（a）零件组装时应确认零件厚度和外形尺寸已经检验合格，已无切割毛刺和缺口，并应核对零件编号、方向和尺寸无误后才可进行组装。

（b）核对待装配的H型钢梁本体的编号、规格等，确认局部的补修及弯扭变形均已调整完毕。

（c）零件在组装时必须先清除被焊部位及坡口两侧50mm的黄锈、熔渣、油漆和水分等杂物；重要构件的焊缝部位的清理，应使用磨光机打磨至呈现金属光泽。

（d）焊接施工时，应注意对T型接头或对接接头采用气保焊或焊条手工焊时，应设置引弧板及引出板，引弧板及引出板长度应大于50mm，宽度不小于30mm，厚度不小于6mm，焊缝引出长度应不小于25mm。

（e）当构件在装配时，因构件结构形式的需要而需增设临时加劲板时，应注意加劲板不可设置在摩擦面的区域，摩擦面区域不允许存在焊点。

b、H型钢柱的装配

（a）钢柱装配前，应首先确认箱型柱的主体已检测合格，局部的补修及弯扭变形均已调整完毕。

（b）将钢柱本体放置在装配平台上，确立水平基准；然后，根据各部件在图纸上的位置尺寸，利用石笔在钢柱本体上进行划线，其位置线包括中心线、基准线等，各部件的位置线应采用双线标识，定位线条应清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸偏差。

（c）待装配的部件（如牛腿等），应根据其在结构中的位置，先对部件进行组装焊接，使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，实现部件焊接质量的有效控制。

（d）在装配平台上，按其部件在钢柱上的位置进行组立，如下示意图所示

（e）柱底板的装配：

在柱顶板或柱底板上划出十字中心线及钢柱的断面形状。

在水平胎架上，将底板与钢柱本体按靠线装配，同时，检查底板对于箱体本身是否成直角，以及柱体中心线与隔板中心线是否一致，并利用线坠进行确认。

如下图所示：

（f）在进行各附件装配时，其控制基准及主要的控制尺寸应注意以下几点：

4.5.1牛腿在长度方向上的定位应以牛腿中心线来确定，而不应是牛腿翼缘的上表面，如控制尺寸L1。

4.5.2对牛腿长度的定位时应注意控制牛腿腹板中心螺栓孔到钢柱中心轴线的距离，在牛腿装配前必须测量牛腿装配位置线所在的箱型柱的截面尺寸，然后根据该尺寸确定牛腿腹板中心螺栓孔中心到箱型柱表面的距离尺寸，如控制尺寸L5。

c、H型钢柱的焊接

H型钢柱的焊接采用CO2气体保护焊，焊接材料优先采用药芯焊丝YJ501-1。

对于柱底板、耳板、加劲板均为全熔透焊缝，要求全部进行反面碳弧气刨清根焊接。

焊接时应尽量采用对称施焊，采取措施减