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敦煌广场工艺

xxxxxxxxxxxxxxxxxx钢结构有限公司作业文件

文件编号：

3J/WI/JS-3JS0674

版本号/修改次数：

A/0

美国休斯敦敦煌广场3区（购物中心）

钢结构制作工艺要领

受控状态：

发放序号：

编写

审核

批准

实施日期：

2007.02.15

目录

第一章总则2

1.1适用范围2

1.2工程简介2

1.3编制依据2

第二章材料2

2.1钢材2

2.2焊材3

2.3油漆3

2.4紧固件3

第三章钢柱制作4

3.1焊接H型钢柱制作4

3.2热轧H型钢构件制作9

3.3圆管柱的制作11

3.4钢柱尺寸检验13

第四章BH型钢梁制作15

4.1制作流程图15

4.2构件制作16

4.3构件检验17

第五章桁架制作18

5.1流程图18

5.2桁架简图19

5.3材料预处理20

5.4构件制作20

5.5桁架HJ-A、C，HJ-B的制作23

第六章检验要求25

6.1焊缝外观要求25

6.2焊缝尺寸检验的允许偏差25

6.3焊缝质量等级及缺陷分级26

第七章焊接要求27

7.1环境气候对焊接的影响27

7.2焊接预热27

第八章除锈和涂层28

8.1一般要求28

8.2油漆种类28

8.3不涂装部位28

第九章其他要求28

第一章总则

1.1适用范围

本工艺要领适用于美国休斯敦敦煌广场3区钢结构的制作。

1.2工程简介

3区（购物中心）为框架柱桁架结构。

其平面布局为L形，83m*75m，共三层（局部四层）。

框架柱为焊接H型钢、热轧H型钢和圆管结构；二、三层及屋面梁为H型钢梁和桁架梁混合结构，H型钢梁为焊接H型钢和热轧H型钢；桁架结构为热轧角钢组焊结构。

1.3编制依据

《钢结构工程施工及验收规范》GB50205—2001

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：

2002

《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002

《涂层钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88

《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-91

《焊接H型钢制作通用工艺》BJS/WI/SC-010

《焊接通用技术条件》BJS/WI/SC-002

敦煌广场3区钢结构工程的图纸

第二章材料

2.1钢材

框架主体结构材质均为Q345B，次桁架采用Q235B，部分槽钢、角钢支撑采用Q235B。

钢柱所用管材为无缝管，Q345B。

桁架管材采用焊管，Q235B。

钢材质量标准应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-1994）的要求。

钢材应符合下列规定：

1、钢材的抗拉强度实测值与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；

2.2焊材表1

焊接方法

母材钢号

焊材牌号

手工电弧焊

Q345B

E5016φ3.2、φ4

埋弧自动焊

Q345B

对接

H08MnA+SJ101

龙门焊

H08MnA+SJ101

CO2气体保护焊

Q345B

ER50-6（φ1.2）

1.手工焊焊条E5016，其性能应符合《低合金结构钢焊条》（GB/T5118-95）；

2.气体保护焊焊丝质量符合《气体保护焊钢丝》GB/T14958-94的规定；

3.埋弧焊焊丝质量符合《熔化焊用钢丝》GB/T14957的规定，焊剂质量符合《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T12470的规定。

4.保护气体采用100%CO2气体，其纯度不得低于99.95%（体积法），含水量不得大于0.005%（重量法），并不得检出液态水。

5.焊条、焊剂使用前必须按规定烘干，否则严禁使用。

表2焊接材料烘干温度表

焊接材料牌号

使用前烘焙条件

使用前存放条件

焊条E5015

350-380℃；2h

100-150℃

焊剂SJ101

300-350℃；1h

100-150℃

2.3油漆

底漆：

环氧富锌，75微米（工厂涂装）

中间漆：

环氧云铁，100微米（暂定现场涂装）

颜色均为灰色，厂家不指定。

色号为238755，色板在以下网址可以查到：

2.4紧固件

1.高强螺栓应符合《钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫片与技术条件》（GB/T1228-1231）的规定，高强螺栓摩擦面的摩擦系数不小于0.45。

2.普通安装螺栓采用C级，应符合《GB/T5780-2000》的要求。

第三章钢柱制作

钢柱形式：

焊接H型钢柱、热轧H型钢柱和圆管柱

3.1焊接H型钢柱制作流程图如下：

原材料检查

对接

是

探伤

对接

否

翼缘气割下料

腹板气割下料

坡口加工

牛腿制作

矫正

矫正

原材料检查

检查

组对成型

腹板下料

翼缘下料

零部件

自动焊

牛腿组对成型

剪切（气割）下料

矫正

焊接

加工

端部加工

矫正

组装零部件

焊接

成品

抛丸、涂装

涂装

检查

图1H型钢制作流程图

1.本体制作

1）下料及拼接要求

a.焊接H型钢翼板拼接缝和腹板拼接缝应错开不低于200mm，翼缘板拼接长度不小于2倍板宽，腹板拼接长度不小于600mm，拼接位置错开节点及孔群不低于200mm，梁翼缘拼接位置应避开跨中1/3范围；柱翼缘拼接位置宜在中间1/3范围。

b.H型钢翼缘和腹板拼接焊缝尺寸坡口示意图如下，拼接焊缝为坡口全熔透焊缝。

c、BH型钢主焊缝要求如下，牛腿翼缘上下各500mm范围内为坡口全熔透焊缝（即腹板加厚区），其它区域为角焊缝（腹板厚度小于20mm）或者部分熔透焊缝（腹板厚度大于20mm），主焊缝坡口尺寸如下表所示：

序号

使用部位

厚度

α1

示意图

剖口尺寸

备注

1

H型钢

主焊缝

10≤t＜20

α1=45°

p=4

全熔透

t≥20

α1=55°

α2=45°

p=2

H1=1/3（t-p）

H2=2/3（t-p）

2

H型钢

主焊缝

t<14mm

焊脚高度0.75t，三级焊缝

角焊缝

14≤t<25mm

α1

α1=45°

p=2√t

部分熔透，熔深不低于2/3t

t≥25mm

α1=50°

α2=50°

p=t/3

H1=t/3

H2=t/3

2）组立

a.BH型钢四条纵焊缝处30mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净。

b.H型钢熔透区域与非熔透区域因焊接收缩不一致，组立时熔透区截面的尺寸应比非熔透区大2～4mm。

c.定位时应选择与母材相配的焊条或焊丝，定位焊焊道长度不小于40mm，定位焊焊缝厚度不宜超过焊缝厚度的2/3，间距为300～500mm，并应填满弧坑。

如下图所示：

图5

d.定位焊道为正式焊缝的一部分，点焊处不应出现气孔或裂纹，如出现裂纹应查明原因后，将原来焊接位置清除干净后，在组对尺寸正确的前提下重新点焊。

e．在相应位置标明焊接H型钢的熔透区域。

3）H型钢焊接

a.检查H型钢有无标记，根据标记核对H型钢材质、规格。

根据材质选择与之相配的焊丝和焊剂，焊剂使用前必须烘干。

b.施焊前，加装与构件材质相同的引弧板和引出板，引弧板和引出板长度根据设备要求制定，焊缝引出长度应不小于50mm，引弧板和引出板的去除，应采用火焰切割并修磨平整，不得用锤击落。

c.焊前预热最低温度:

表4

钢材牌号

接头最厚部件的板厚t（mm）

t<25

25≤t<40

40≤t<60

Q345

-

60℃

80℃

4）H型钢矫正

a.对于H型钢翼缘板的焊接成对称性角变形，应采用型钢矫正机矫正，矫正后钢材表面不应有明显的压痕且压痕深度不得大于0.5mm；非对称性角变形（即喇叭状），采用火焰烘烤加千斤顶加压的矫正方法；对于H型钢的弯曲变形可用火焰矫正；对于腹板的波浪变形可用点状加热矫正。

火焰矫正不得有过烧现象。

若一根H型钢上同时存在几种变形时，矫正顺序应先矫正非对称性角变形，再矫正对称性角变形和弯曲变形，最后矫正波浪变形。

b.H型钢用火焰矫正，一般加热温度为750～900℃，不得过高。

加热时的温度高低的判断：

被加热处为深红色时，温度约600～700℃，橘红色时，温度约800～900℃。

加热时应先画出火焰加热位置及范围，一般加热位置在凸起最大处，一处不足以矫正时，则根据需要再多选几处。

冷却方法：

一般采用空气自然冷却，对Q345钢材严禁浇水急冷。

2钢柱组装

1.带孔本体上的零部件以孔为基准沿本体长度方向定位。

2.不带孔本体上的零部件以本体几何中心或者锯床切割端或者端铣面为基准沿本体长度方向定位。

3.零部件其他方向以本体几何中心为基准定位。

4.组装时尽量选同一个基准，避免选多个基准造成累积误差。

3焊缝要求

图8

表5

图中编号

使用部位

厚度

示意图

剖口尺寸

备注

1

原材料拼接

详见图2、图3

全熔透二级

2

柱本体主焊缝非熔透区

详见表3

角焊缝或者部分熔透焊缝

3

柱本体主焊缝熔透区

全熔透二级

4

牛腿上下翼缘与柱本体（三面）；

t≥20

α1=50°α2=45°

p=2H1=1/3（t-p）

H2=2/3（t-p）

全熔透二级

t<20

α1=45°,p=2

其余t≥20mm采用坡口焊，t<20mm的为角焊缝，焊缝焊脚高度为0.75t（t为薄板厚度）

3.2热轧H型钢构件制作

1.下料

热轧H型钢采用AMADA线数控锯床下料，也可采用半自动火焰切割下料。

2.下料尺寸公差（偏差）及质量要求

除图样标有明确的尺寸偏差以外，下料尺寸偏差、截面垂直度等应符合如下规定：

机械剪切的允许偏差

项目

允许偏差（mm）

零件宽度、长度

±2.0

边缘缺棱

1.0

端部垂直度

1.0

3.热轧H型钢的拼接

1）H型钢因长度不够需进行拼接时，原则上每根构件只允许一个接头，最短拼接长度大于2倍的截面高度且不低于1m，拼接形式采用“I”型，拼接位置错开节点及孔群不低于200mm，梁拼接位置应避开跨中1/3范围；柱翼缘拼接位置宜在中间1/3范围。

2）对接采用《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》（01SG519）梁的工厂拼接构造②，拼接形式为Ⅰ型接口，拼接缝必须避开H型钢上的孔群和连接板（或加筋板）大于100mm以上。

拼接焊缝等级为一级全熔透焊接，要求100%UT探伤，BⅡ检验合格，焊缝余高控制在1-2mm，注意引力口要求美观，且对接焊接要求设置引弧、收弧板。

具体的节点形式如下图所示：

3）热轧H型钢拼接精度应符合下表的要求。

项目

允许偏差（mm）

图例

测量工具

对接接头底板错位

t≤16

1.5

角尺

16＜t＜30

t/10且不大于2.0

对接接头的间隙偏差

埋弧自动焊

气体保护焊

+1.0-0

钢尺、塞尺

对接接头的直线度偏差

2.0

钢尺

4）焊接要求：

a.翼板、腹板对接焊缝，坡口形式按上图所示，正面焊接后，反面要求碳弧气刨清根；

b.在翼板与腹板的交汇处应开R=1.5t（t为腹板厚）1/4圆弧的过焊孔，以使翼板焊透。

焊接时要考虑焊缝的变形，以减少焊后矫正变形的工作量。

c.热轧H型钢对接采用CO2气体保护焊，其翼板对接焊缝须加引弧板和熄弧板，焊缝引出长度应不小于50mm，引弧板和熄弧板焊后应割去，并清除毛刺。

d.焊接次序：

先焊两翼缘板再焊腹板

e.翼板和腹板的拼接缝进行100%的外观检查。

3.3圆管柱的制作

1.圆管柱的制作工艺流程

原材料进厂

矫正，检验

牛腿

主体

底板

翼腹板切割下料

主体对接

切割下料

腹板钻孔

相贯线切割下料

划线钻孔

检验

圆周上两头

做好定位标记

检验

检验

大组装

焊接、矫正

检验

除锈油漆

构件标记

包装发运

2.圆管柱的制作工艺

1）圆管柱结构示意图

2）圆管对接

因长度不够需进行拼接时，最短拼接长度不小于2倍管直径且不小于600mm。

拼接位置应错开节点不小于200mm。

且每根构件上仅允许存在一个拼接接头。

钢管与钢管之间的拼接，内设衬管。

确保熔透。

焊后焊缝必须打磨光顺且需100%UT探伤，焊缝质量等级应达到一级。

3）圆管长度预留20mm齐头量及焊接收缩余量。

矫正对接产生的旁弯且应控制在5mm以内。

4）在圆管柱的长度方向上的拼接缝应与梁柱节点错开200mm以上，拼接长度不应小于两倍的圆管直径且不应小于800mm。

5）连接板、底板的制作

（1）连接板与底板下料在数控切割机上进行，切割后钻孔。

6）总组装

（1）各零部件加工结束后，将构件主体吊上水平胎架，以圆管柱顶端切割面和圆周向定位标记为基准，焊接连接板与圆管柱之间的焊缝，焊缝要求见下图

（2）以连接板的螺栓孔为基准，加放3㎜焊接收缩余量，定出圆管柱的长度并切割；

（3）组装、焊接圆管柱与柱底板，焊缝形式见下图。

（4）对全熔透焊缝进行UT探伤。

（5）组焊加劲板等零部件，全部焊接工作完成后，矫正及检验。

7）焊缝要求：

以上管对接焊缝为一级焊缝；顶部节点焊缝为二级焊缝；圆管柱与柱底板间为全熔透二级焊缝。

3.4钢柱尺寸检验

项目

允许偏差（mm）

图例

测量工具

柱的高度H

±3.0

钢尺

截面高度

h

连接处

±2.0

非连接处

±3.0

截面宽度b

±2.0

柱身弯曲矢高

H/1500

且不大于5.0

拉线

钢尺

柱身扭曲

h/250

且不大于4.0

拉线

吊线

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

±2.0

牛腿的长度偏差

±3.0

牛腿孔到柱轴线距离L2

±3.0

牛腿的翘曲、扭曲、侧面偏差Δ

L2≤1000

2.0

拉线、角尺

钢尺

L2>1000

3.0

端部铣平面

表面粗糙度

0.03mm

检验样板

腹板局部平面度f/m

腹板t≤14

3.0

1m钢直尺

塞尺

腹板t>14

2.0

腹板中心

偏移e

接合部位

1.5

钢尺

其它部位

2.0

翼缘板

垂直度Δ

连接处

≤B/100

且不大于1.5

直角尺

钢尺

其它处

≤b/100

且不大于3.0

柱脚底板平面度

3.0

直尺

塞尺

柱脚螺栓孔对柱轴线距离

1.5

钢尺

柱端连接处

的倾斜度

1.5h/1000

吊线

角尺

箱型截面连接处对角线差

3.0

拉线、钢尺

箱型柱身板垂直度

H（b）/150且不应大于5.0

吊线、钢尺

第四章BH型钢梁制作

4.1制作流程图

原材料检查

对接

是

探伤

对接

否

翼缘气割下料

腹板气割下料

坡口加工

矫正

矫正

检查

组对成型

零部件

自动焊

矫正

剪切（气割）下料

AMADA钻孔、端部加工、锁口

加工

组装零部件

焊接

检验

成品

检查

抛丸、涂装

涂装

图9H型钢制作流程图

4.2构件制作

1.焊接H型钢的翼板拼接缝和腹板拼接缝必须错开200mm以上。

翼板拼接长度大于2倍板宽；腹板的拼接长度不应小于600㎜，宽度方向不允许拼接，翼缘和腹板对接焊缝与加劲板应错开100mm以上。

且梁上下翼缘对接焊缝宜在长度的1/4～1/3范围内。

2.H型钢翼缘和腹板拼接焊缝尺寸详见图3、图4。

对接焊缝为全熔透二级。

3.BH型钢主焊缝为角焊缝或者部分熔透焊缝具体焊缝尺寸见下表所示：

表6

序号

使用部位

厚度

α1

示意图

剖口尺寸

备注

1

H型钢

主焊缝

10≤t＜20

α1=45°

p=4

全熔透

t≥20

α1=55°

α2=45°

p=2

H1=1/3（t-p）

H2=2/3（t-p）

2

H型钢

主焊缝

t<14mm

焊脚高度0.75t，三级焊缝

角焊缝

14≤t<25mm

α1

α1=45°

p=2√t

部分熔透，熔深不低于2/3t

t≥25mm

α1=50°

α2=50°

p=t/3

H1=t/3

H2=t/3

4.具体BH型钢的组立、焊接、矫正参考第三章BH型钢柱构件制作中的BH型钢组立、焊接、矫正制作。

4.3构件检验

项目

允许偏差

图例

梁长度L

±L/2500且±3.0

h

L1

端部高度

h≤2000

±2.0

L

h>2000

±3.0

两端最外侧安装孔距离L1

±3.0

任何一挡加劲板间距

±2.0

b

f

梁的端部倾斜

h/300且不大于2.0

1000

拱度（设计未要求起拱）

±5.0

1000

侧弯矢高

L/2000

11

且不大于8.0

b

b

扭曲

h/250

△

△

且不大于10.0

t≤14

h/150

h

腹板局部不

平度

t>14

且不大于4.0

h/150

且不大于3.0

翼缘板对腹板的垂直度

b/100

第五章桁架制作

5.1流程图

检验

是

图16

5.2桁架简图

桁架有两种形式：

主桁架ZHJ1、ZHJ2和次桁架N6、N7、N8。

（1）

主桁架：

（以ZHJ1为例）

（2）次桁架N6（以305HJ1桁架为例）

5.3材料预处理

（1）上下弦杆和腹杆：

原材料先抛丸喷漆（油漆采用环氧富锌，总干膜厚度为75µm），制作完毕再补漆。

制作过程中，对需要焊接的部位及周围50mm在组焊前先将油漆清理干净。

（2）零部件：

零部件下料完毕，抛丸除锈，再同弦杆组焊，然后喷漆（油漆采用环氧富锌，总干膜厚度为75µm）。

（3）上下弦杆由于材料长度不足的应先进行拼接，按图纸分别组装上、下弦杆，再根据放好的地样，对上下弦杆预起拱。

然后再同腹杆组焊成整榀桁架。

制作时：

上下弦杆总长+20mm（以上下弦杆中心为基准，往两端各预留+10mm）。

（4）中间腹杆按图纸制作，制作胎具，采用火工和锤击将角钢端部弯制成形。

5.4构件制作

1.弦杆的制作

（1）热轧角钢可采用AMADA线数控锯床或无齿锯切割下料，也可采用火焰切割下料；

（2）热轧角钢因长度不足对接时，采用45°斜接，如下图。

（3）槽钢拼接

因长度不够需进行拼接时最短拼接长度不小于600mm。

拼接位置应错开节点不小于200mm。

拼接形式采用翼缘采用直拼接，腹板采用斜45°拼接。

每根构件上仅允许存在一个拼接接头。

（4）方管拼接

因长度不够需进行拼接时最短拼接长度不低于2倍的截面高度且不低于600mm，拼接位置应错开节点不小于200mm，直接采用“I”型拼接。

（5）组焊为同一弦杆的角钢，其拼接缝要相互错开200mm以上；而且弦杆的拼接缝要错开腹杆节点200mm以上；上下弦杆的拼接焊缝不应在同一平面内，应相互错开200mm以上。

腹杆不允许拼接。

（6）角钢拼接时留2mm的焊接间隙，以保证拼接焊缝熔透，焊缝外观按二级检验。

（7）角钢的拼接精度应符合下表

项目

允许偏差（mm）

图例

测量工具

对接接头底板错位

t≤16

1.5

角尺

16＜t＜30

t/10且不大于2.0

对接接头的间隙偏差

埋弧自动焊

气体保护焊

+1.0-0

钢尺、塞尺

对接接头的直线度偏差

2.0

钢尺

2弦杆组装

（1）将角钢与填板组焊。

先将一侧角钢与填板组装焊接，然后组装另一侧角钢并焊接。

（2）在上下弦杆组焊过程中，对于相邻的节点弦杆长度方向应适当的预留一定焊接收缩余量。

（3）弦杆组装完毕后对焊接变形进行矫正调直。

3.起拱要求

（1）起拱值：

按设计要求，每榀桁架跨中起拱L/1000（L为桁架的长度）。

（2）起拱方法：

采用整体弧线起拱，根据跨中起拱值及两端三点作出一条弧线，然后通过电脑测出各节点的起拱值。

（3）直腹杆仍垂直于水平线。

4桁架拼装制作

a、本工程桁架的结构样式有多种，均采用整体起拱制作；现以660HJ6桁架为例，其余桁架制作类似。

图21

b、起拱制作

（1）桁架660HJ6起拱示意图

图22

起拱拱值要求

上弦长度（mm）

起拱度（mm）

6096

6

9144

10

12162

16

15240

25

图中的虚实线为虚拟的直腹杆中心线。

先在电脑上根据桁架的长度和中间点的起拱值作出弧线，测量出下弦杆各节点处的起拱值，连接各节点，作出下弦杆起拱后的中心线，再根据桁架截面的特征作出桁架上弦杆起拱后的中心线。

虚拟的直腹杆中心线仍垂直于水平线。

（2）将已经拼接并矫正好的上下弦杆设置地样中，再对上下弦杆预起拱使其完全同地样吻合。

（3）然后再设置腹杆；

（4）先焊接下弦杆腹杆节点后焊接上弦杆各节点，再矫正桁架，矫正合格后再对桁架两端上下弦杆取长，取长应以两端轴线为基准。

其他制作与A部分制作类似。

5.5桁架HJ-A、C，HJ-B的制作

1.桁架HJ-A、C，HJ-B结构示意图如下：

2.弦杆、腹杆的制作

1）方管可采用AMADA线数控锯床切割下料，也可采用火焰切割下料；

2）方管的对拼

方管对拼采用坡口焊接，内设焊接衬板，焊接衬板宽度为40mm，厚度不小于6mm为宜。

具体坡口形式及焊接间隙如下图所示。

拼接时保证焊接间隙，焊缝要求一级熔透，100%UT探伤，BⅡ级合格。

3）上下弦杆和腹杆：

原材料进行抛丸涂漆（油漆种类和漆膜厚