圆管柱钢结构制作通用工艺.docx

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圆管柱钢结构制作通用工艺

钢结构作业文件

文件编号：

WYZG-010

版本号/修改次数：

A/2

圆管柱制作通用工艺

受控状态：

受控本

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实施日期：

1、主体内容与适用范围

主体内容:

圆管柱的一般制作流程。

适用范围：

建筑钢结构中圆管柱的制作。

2、编制依据

1）《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98

2）《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

3）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

4）《结构用无缝钢管》GB8162-1999

5）《直缝电焊钢管》GB11345-89

6）《低合金钢焊条》GB5118-95

7）《碳钢焊条》GB5117-95

8）《熔化焊用钢丝》GB/T14957-94

9）《气体保护焊用钢丝》GB/Y14958-94

10）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-91

11）《钢结构设计规范》GB50017-2003

12）《碳素结构钢》GB700-88

13）《低合金高强度结构钢》GB/T1591-94

14）《厚度方向性能钢板》GB5313-85

3、材料的要求和选用

原材料的选用及其适用标准

3.1.1钢管

（1）圆管柱钢材主要采用Q235B和Q345B，其质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）及《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的要求。

其力学性能及碳、硫、磷、锰、硅含量的合格保证必须分别符合标准《结构用无缝钢管》（GB8162-1999）或《直缝电焊钢管》GB11345-89。

（2）结构用无缝钢管的弯曲度、外径和壁厚等的允许偏差应符合表1的规定。

表1无缝钢管弯曲度、外径和壁厚的允许偏差

钢管

种类

钢管尺寸

允许偏差

普通级

高级

热轧（挤压扩）管

外径D

＜50

±0.50mm

±0.40mm

≥50

±1%

±%

壁厚s

＜4

±%（最小值为±0.40mm）

±10%（最小值为±0.30mm）

≥4～20

+15%

±10%

＞20

±%

±10%

冷拨（轧）管

外径D

6～10

±0.20mm

±0.10mm

＞10～30

±0.40mm

±0.20mm

＞30～50

±0.45mm

±0.25mm

＞50

±1%

±%

壁厚s

≤1

±0.15mm

±0.12mm

＞1～3

+15%

-10%

±10%

＞3

-10%

±10%

弯曲度

壁厚≤15mm

不应大于1.5mm/m

壁厚＞15～30mm

不应大于2.0mm/m

壁厚＞30mm或

外径≥351mm

不应大于3.0mm/m

注：

对外径大于351mm的热扩管，壁厚允许偏差为±18%

（3）直缝电焊钢管外径和壁厚的允许偏差应符合表2的规定。

表2直缝电焊钢管外径和壁厚的允许偏差

钢管尺寸mm

允许偏差（mm）

高精度

较高精度

普通精度

外径

5～20

21～30

31～40

41～50

51～

±%

＞

±%

壁厚

±10%

～

±8%

＞

±10%

±15%

3.1.2钢板及型钢

（1）其力学性能及碳、硫、磷、锰、硅含量的合格保证必须分别符合标准《碳素结构钢》（GB700-88）和《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94），其强屈比不得小于，伸长率应大于20%，有良好的可焊性及明显的屈服台阶，钢材的屈服点不宜超过其标准值10%。

（2）板厚大于或等于40mm时，为防止层状撕裂，要求板厚方向断面收缩率不小于国家标准《厚度方向性能钢板》（GB5313-85）中的Z15级规定的容许值。

3.1.3高强度螺栓

大六角头高强度螺栓及其螺母、垫圈的制作及技术条件应分别符合国家标准GB1228-91、GB1229-91、GB1230-91、GB/T1231-91的规定。

3.1.4普通螺栓

（1）C级螺栓，其性能等级应符合图纸的要求。

（2）普通螺栓及其螺母、垫圈的制作应分别符合国家标准GB5780-86、GB41-86、GB95-86的有关规定。

3.1.5焊接材料

（1）焊接材料选用，当图纸和工艺有要求时按照图纸和工艺要求执行，无要求时按照下表选用：

表3

焊接方法

材质

焊材牌号

焊接位置

手工电弧焊

Q345

E5015/E5016

定位焊对接角接

Q235

E4303/E4315

埋弧自动焊

Q345

H08MnA+SJ101

对接角接

Q235

H08A+SJ101

CO2气体保护焊

Q235、Q345

ER50-6

定位焊对接角接

（2）焊接材料烘干温度表：

表4

焊接材料牌号

使用前烘焙条件

使用前存放条件

焊条E5016/E5015

350-380℃；2h

100-150℃

焊剂SJ101

300-350℃；1h

100-150℃

3.1.6油漆材料：

具体见每个具体工程的《工艺要领书》。

4、制作工艺要领

钢管柱的制作流程

图1

.圆管柱制作重点和技术难点

钢管外形尺寸直接影响构件整体的尺寸，部分钢管椭圆度过大，造成节点板的制作和安装精度不准。

钢管柱多为空间立体尺寸，放样精度要求较高，组立困难。

节点制孔

钢结构的零件钻孔采用数控平面钻或摇臂钻，为了确保钻孔精度和质量，采用模钻时均须放样划线划出基准轴线和孔中心，采用数控钻的首次加工品均需检验合格后才能批量钻孔，零件、部件、构件钻孔后均需检验合格才准转入其它工序。

圆管柱的焊接自动化程度较低，尤其是牛腿组立时，为全位置焊接，对焊工的要求较高。

4.2.5焊接顺序和焊接余量的控制：

由于焊接变形会影响构件的整体精度尺寸，焊接过程中应制定合理的焊接顺序和焊接方法。

各工序加工要领

4.3.1放样

（1）放样基本要求

所有构件应按照施工详图及制造工艺的要求，进行手工1：

1放大样或计算机的模拟放样，核定所有构件的几何尺寸。

放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。

样板的允许偏差（mm）如下表：

表5

项目

平行线距离和分段尺寸

对角线差

宽度长度

孔距

样板角度

允许偏差

±20’

（2）构件收缩余量的要求

构件收缩余量，当图纸和工艺文件有要求时按要求执行，没有要求时按下表执行：

表6

板厚mm

每个对接缝收缩余量mm

每个节点的收缩量mm

每个环缝接口收缩量mm

≤16

＞16

4.3.2下料

（1）钢管件应采用管子切割机锯床下料、半自动切割，钢管两端坡口角度按工艺要求；

（2）对主管原则上长度定尺采购，下料时放焊接收缩余量30-50mm；

（3）圆管内侧节点板下料时应比圆管直径小3-5mm，便于节点板的组装。

下料后，必须立即对构件或杆件进行检验，当钢管不平直及有局部凹陷时，应对钢管进行矫正；

（4）对于较大牛腿在下料、放样时，为节省原材料和安装方便，应将节点板分段下料。

分段准则：

一是便于下道工序识别、组对；二是牛腿组拼后没有焊缝重合现象。

（5）钢管应事先排料，钢管柱分段弦杆应以钢管最大利用长度对接，钢管的最小对接长度不应小于2倍的管直径且不应小于800mm。

对接位置应错开节点位置不小于200mm的距离。

当钢管柱本体采用直缝焊接管时，管材对接处的直焊缝也应错开200mm以上。

（6）节点钢板的切割，应根据放样套料图及数控切割下料图，分别用数控自动切割、半自动切割或剪板机下料。

不允许手工切割，节点坡口加工应采用半自动切割或管子坡口机进行切割。

（7）下料的公差要求

气割下料采用自动切割、半自动切割，气割下料的允许偏差（mm）应符合下表：

表7

项目

零件宽度、长度

切割面平面度

割纹深度

局部缺口深度

允许偏差

且不大于

注：

t为切割面厚度

机械切割下料的允许偏差符合下表：

表8单位：

项目

零件宽度、长度

边缘缺棱

型钢端部垂直度

允许偏差

（8）坡口加工应采用自动切割、半自动切割、坡口机、刨边机等方法，允许偏差符合下表：

表9单位：

项目

切割面

平面度

割纹

深度

局部缺

口深度

坡口角

度偏差

反坡口

钝边偏差

切割面直线度

表面清洁度

允许

偏差

且不大于

（但要求平滑过渡）

±50

不允许

±1

400米之内小于2，且不大于4

无挂瘤、渣、氧化皮、铁锈、水、油等一切杂物

（9）钢管的对接

钢管与钢管之间的对接，内设衬管，在胎架上进行，具体形状尺寸如下图：

图2

对接接头焊接时，应注意的事项:

1）应尽量采用半自动埋弧焊机焊接；

2）焊接时尽量在滚轮架上进行，焊接过程中管子滚动，焊接位置应处于将近水平位置；

3）焊接时起弧位置和收弧位置不能在同一处，各层之间应错开不小于50mm的距离；

4）焊接时应填满弧坑，不能出现起弧和收弧裂纹。

4.3.3.外部零件的装配

（1）圆管柱组装时应首先做出钢管的相垂直的两条母线，作为组立时的角度基准。

（2）组立时应以柱顶板为基准平面，所有节点定位时均以基准平面为基准进行测量定位，不允许分段累加定位，防止累积误差过大，构件质量不合格。

（3）节点板组立时应以钢管中心为基准进行测量，减少圆管椭圆度对牛腿精度的影响。

（4）构件组立后的允许偏差值见下表：

表10

项目

允许偏差（mm）

图例

测量工具

对接接头底板错位

t≤16

角尺

16＜t＜30

t/10

t≥30

对接接头的间隙偏差

手工电弧焊

0～+

钢尺、塞尺

埋弧自动焊

气体保护焊

对接接头的直线度偏差

钢尺

根部开口间隙偏差

（背部加衬板）

钢尺、角尺

钢管外径偏差

见表1、表2

钢直尺、塞尺

对口错边

t/10

且不应大于

角尺

管口圆度

D/500且不大于

钢尺

4.3.4螺栓孔质量要求

（1）螺栓孔的允许偏差应符合表11的规定（C级螺栓）。

项目

允许偏差（mm）

直径

0～+

圆度

0～+

垂直度

且应不大于

注：

t为钢板厚度

（2）高强螺栓孔孔距允许偏差应符合下表（表12）的规定。

项目

允许偏差（mm）

≤500

>500~1200

>1200~3000

>3000

同一组内相邻两孔间距离允许偏差（mm）

同一组内任意两孔间距离允许偏差（mm）

相邻两组的端孔间距离允许偏差（mm）

分组规定：

1．在节点中，连接板与一根杆件相连的所有连接孔划为一组。

2．在接头处，通用接头半个拼接板上的孔为一组，阶梯接头两接头之间的孔为一组。

3．在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括以上两款中所指的孔。

4．受弯构件翼缘上每1.0m长度内的孔为一组。

（3）高强度螺栓孔孔壁表面粗糙度Ra不应大于25μm，孔的允许偏差应符合表13的规定。

表13高强度螺栓孔的允许偏差

名称

允许偏差（mm）

螺栓

（22）

（27）

孔径

（24）

（30）

圆度（最大和最小直径差）

中心线倾斜

不应大于板厚的3%，且单层板不应大于1.5mm，多层板叠组合不应大于2.0mm

（4）螺栓孔允许偏差值的测量工具采用游标卡尺或孔径量规；螺栓孔孔距允许偏差值的测量工具采用钢尺。

（5）当测量长度大于10m时，要施加5kgf的拉力进行测量，当不足10m时，用手拉紧测量。

4.3.5摩擦面质量要求

4.3.5.1摩擦面加工处理

（1）摩擦面使用抛丸、喷砂法加工处理，处理后表面呈现金属光泽。

摩擦面抗滑移系数应符合设计要求，当设计无要求时，应达到的除锈等级。

（2）摩擦面应平整、无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。

4.3.5.2抗滑移系数试验：

（1）按照钢结构制作批进行抗滑移系数试验，每批制作三组试件，并另备三组试件交安装复验。

（2）试件与所代表的钢结构构件为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态，并与构件同时移交。

（3）试件形式如图3所示，试件钢板的厚度t1、t2根据工程中有代表性的板材厚度来确定，宽度b参照表11规定取值，试件板面应平整，无油污，孔和板的边缘无飞边、毛刺。

图3抗滑移系数拼接试件的形式和尺寸

表14抗滑移试件的宽度取值

螺栓直径d

试件板的宽度b

100

105

110

120

4.3.6.焊接

焊缝的质量检验包括焊缝的外观检验和焊缝无损探伤检验。

焊缝质量要求根据国标GB50205、设计图纸及工艺文件要求而定。

4.3.6.1外观质量：

表15构件焊缝外观质量要求

焊缝质量

检查等级

项目

允许偏差（mm）

图例

一级

二级

三级

裂纹

不允许

表面气孔

不允许

每米焊缝长度内允许直径≤,且≤的气孔2个,孔距≥6倍孔径

表面夹渣

不允许

深≤长≤,且≤

咬边

不允许

≤,且≤;连续长度≤,且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长

≤且≤,长度不限

接头不良

不允许

缺口深度,且≤

每焊缝不超过1处

根部收缩

不允许

≤+且≤

长度不限

未焊满

不允许

≤+且≤

每焊缝内缺陷总长≤

焊缝边缘不直度f

在任意300mm焊缝长度内≤

电弧擦伤

不允许

允许存在个别电弧擦伤

弧坑裂纹

不允许

允许存在个别长度≤的弧坑裂纹

坡口角度

±5°

表16全熔透焊缝焊脚尺寸允许偏差

项目

允许偏差（mm）

图例

腹板翼板对接焊缝余高C

B<:

0～

B≥:

0～

B<:

0～

B≥:

0～

腹板翼板对接焊缝错边d

d<且≤

结合的错位

t1≥t2

≤2t1/15

且≤3mm

≤2t1/6

且≤4mm

一般全熔透的角接与对接组合焊缝

hf≥（t/4）+4且≤

需经疲劳验算的全熔透角接与对接组合焊缝

hf≥（t/2）+4且≤

T型接头

焊缝余高

t≤40mma=t/4mm

t>40mmamm

注:

焊脚尺寸hf由设计图纸或工艺文件所规定

表17角焊缝及部分熔透的角接与对接组合焊缝偏差

项目

允许偏差（mm）

图例

焊脚高度hf偏差

hf≤6时0～

hf>6时0～

角焊缝余高（C）

hf≤6时C为0～1.5

hf>6时C为0～

注:

焊脚尺寸hf由设计图纸或工艺文件所规定

1、hf>8.0mm的角焊缝其局部焊脚尺寸允许低于设计要求值1.0mm,但总长度不得超过焊缝长度10%；

2、焊接H型梁腹板与翼板的焊缝两端在其两倍翼板宽度范围内,焊缝的焊脚尺寸不得低于设计值。

4.3.6.2无损检测：

设计要求全熔透的焊缝，其内部缺陷的检验应符合下列要求：

1．一级焊缝应进行100%的检验，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的II级及II级以上；

2．二级焊缝应进行抽检，抽检比例应不小于20%，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的III级及III级以上；

4.3.7圆管柱的成品检查

表18圆管柱的允许偏差值

项目

允许偏差（mm）

图例

测量工具

柱的高度H

钢尺

铣平面到第一个

安装孔的距离

柱身弯曲矢高

H/1500且

不大于

钢线

钢尺

牛腿上表面到柱底距离L1

两牛腿上表面之间的距离L4

钢尺

牛腿的长度偏差

钢尺

各牛腿腹板中线与钢管中心的偏差Δ3

线锤

钢尺

各牛腿之间的夹角偏差Δ4

±20′

样板

牛腿孔到柱轴线距离L2

钢尺

牛腿的翘曲、扭曲、侧面偏差Δ

L2≤1000

钢线

线锤

钢尺

L2>1000

端部铣平面

表面粗糙度

检验样板

钢管外径偏差

参见表1、2

管口圆度

D/500且不大于

钢尺

`管面对管轴的垂直度

D/500且不大于

钢直尺

塞尺

对口错边

t/10且

不应大于

角尺

柱脚底板平面度

直尺

塞尺

柱脚螺栓孔对

柱轴线的距离a

钢尺

4.3.8栓钉焊接

（1）栓钉焊接的外观与外形尺寸应符合表19的要求。

表19栓钉焊接的外观与外形尺寸的合格要求

外观检验项目

合格要求

图例

焊缝形状

360°范围内,焊缝高＞1mm,焊缝宽＞0.5mm

焊缝缺陷

无气孔、无夹渣

焊缝咬肉

咬肉深度＜0.5mm

栓钉焊后高度

焊后高度偏差±2mm

栓钉垂直度

≤3°

（2）栓钉焊接后应进行弯曲检查，当用锤击焊钉头部，使其弯曲至30°时，焊缝和热影响区不得有肉眼可见的裂缝。

检查数量不应小于焊钉总数的1%。

4.3.9涂装

（1）构件表面除锈等级应符合设计图纸或工艺文件的要求；

（2）涂层检查:

a.涂层干燥后外观色泽均匀一致,无干喷漆膜,表面平整光滑、丰满、无流挂、起皱、露底、气泡、针孔、龟裂、脱落和杂物；

b.涂层总厚度应符合设计图纸及有关工艺文件的要求；

c.测定厚度抽查量:

按构件数量的20%进行抽检,被抽检构件每件检测三处；

d.检测点的选取规定:

宽度在150mm以下的构件,每处测3点,点位垂直于边长,点距为结构构件宽度的1/4；宽度在150mm以上的构件,每处测5点,取点中心位置不限,但边点距构件边缘20mm以上,5个检测点分别为边长100mm的正方形四个角和对角线的交点；涂层检测的总平均厚度达到规定厚度的90%为合格；

e.非涂装面与涂装面界线应整齐，界线的直线度为0.5mm，与该面中心线的垂直度为h/500；

f.构件表面无任何杂物和污迹。

4.3.10构件标识

（1）在圆管柱两相隔90o的母线上距柱上端面及距柱下端面各500mm处作柱中心线标记（中心线标记符号如图4a），在距柱上端面1000mm处作标高线（标高线标记符号如图4b）。

详见图C。

图4a图4b图4c

（2）三角形标记为边长50mm的等边三角形,其内部填充颜色为白色。

（3）中心线标记及标高线标记中的三角形标记与洋冲眼之间的相对位置关系如图4c：

（4）在距柱上端面1200mm处喷上工程名称及构件编号，字体为宋体，字间距为25mm，大小为60x60mm。

（5）所有字的颜色均为白色。

构件贮存、运输

（1）构件必须离地堆放。

叠放时，构件层与层之间必须放置垫木，垫木应放置在一条垂直线上，最大高度不宜大于2.2米。

（2）运输时使用垫木、钢丝、橡胶等，以保护油漆不受损坏并固定好构件。

（3）钢结构摩擦面使用橡胶保护或使用塑料布包裹，加以隔离保护。

（4）易变形构件起吊时，应有必要的防变形措施。

图C

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