白银路站屋面钢结构制作施工方案.docx
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白银路站屋面钢结构制作施工方案
轨道交通11号线北段工程11.1.2标
白银路站土建工程屋面钢结构制作
施
工
方
案
一、钢结构设计施工总述
二、制作工艺
三、焊接工艺
四、施工技术保证措施
五、质量管理控制措施
（一）钢结构设计施工总述
轨道交通11号线北段站台钢结构屋盖工程，均为圆弧曲面空间钢结构，对于这样复杂的曲面空间钢结构，区别于普通的框架式平面钢结构，在设计及深化设计及施工上，有着独特的难点。
1钢结构深化设计难点
钢结构结构施工图需经深化设计，转化为钢结构施工详图，才能交给工厂加工制作。
1.1需采用三维钢结构深化软件
本工程双曲面空间钢结构，众多构件的端点均不在同一坐标平面，且构件本身带有弧度。
应在结构计算模型的基础上，把结构计算模型导入三维钢结构深化软件，精确定位，保证与计算模型符合。
并且需生成三维实体模型，才能保证深化图质量。
否则会出现构件尺寸不对，现场无法安装，影响工期及质量的情况。
1.2节点深化设计需进行有限元分析
对于本工程的空间钢结构而言，梁梁节点、梁柱节点各不相同。
而且是空间节点，相交关系复杂。
因此，各节点均需作节点有限元计算，以保证节点的安全，否则虽然构件不发生破坏，但节点发生破坏一样保证不了结构安全。
1.3图纸工作量大，图面表达方式特殊
本工程为双曲空间钢结构，大部分构件各不相同。
对于详图设计，构件稍有不同就应独立编号，因此图纸量大，详图深化工期紧迫，工作效率需提高。
各构件空间关系复杂，一般的图面表达方式仅适合平面体系的钢结构。
若图纸上定位点精度不足，或表达方法不科学，将导致钢结构构件现场无法安装，影响工期及质量。
应依据以往经验，对定位点坐标采用列表的方式，并在布置图中编号，以保证制作及安装精度。
2钢结构施工难点
一个好的建筑尤如一个工艺品除创意设计是主要因素外，其加工和安装的工艺正确与否将是保证整个效果的直接因素。
2.1由于均为弧形曲线构件，为保证加工精度，钢结构下料必须采用数控切割机下料。
2.2为保证安装精度，所有拱形主梁均须在胎架上制作，且产品进入涂装前均须100%预装，以检测其整体的几何尺寸正确与否。
2.3由于弧形主梁要进行整体预拼装，所以制作厂必须有足够大小且平整度符合要求的一个大型钢平台，尺寸约为50m*10m。
2.4弧形主梁的运输和安装的要求也较高，既要保证运输过程的不变形，更要保证安装时的不变形、屋面铺装时的不漏水。
所以其加工、运输、安装的方案优选，尤其重要。
因此，对于曲面空间钢结构，其与普通的平面钢结构（如框架、排架）在结构设计及深化设计和施工上均存在独特之处。
宜有类似曲面空间钢结构工程经验的单位进行设计及深化设计和施工，以保证工程的安全、质量及进度。
3工程总量及进度安排
主要构件规格重量一览表
构件代号
构件名称
规格
长度
数量
单重
总重
GJ1-1
圆拱梁
H700*300*12*18
26154
19
4480
85120
GJ1-2
圆拱梁
H700~550*300*12*18
8165
38
1670
63460
GJ2-1
端拱梁
H700*300*12*18
28657
2
4326
8652
GJ-2
端拱梁
H700~550*300*12*18
8947
4
1356
5424
GZ
刚架柱
H400*400*12*20
5060
38
959
36442
GL
钢系梁
H350*250*6*12
7400
8
470
3760
XG
钢系杆
D203*7
7400
172
265
45580
SC
屋面水平支撑
D20+花篮螺栓
8700
48
30
1440
LT1
檩条
C220*75*20*2.5
7490
432
57.3
24754
LT2
直拉条
D12
1620
836
1.46
1221
LT3
斜拉条
D12
2850
152
2.57
391
铰支座
42
353
14826
采光带框
100*50*4－1850
1079.8
18
486
8748
其他
5000
合计
304818
构件制作进度表
项目
10月
11月
12月
6-10
11-15
16-20
21-25
26-31
1-5
6-10
11-15
16-20
21-25
26-30
1-5
6-10
图纸深化审批
材料采购
钢柱制作
拱梁制作
支座制作
系梁制作
檩条、拉条
采光框
其他
（二）制作工艺
1.总则
1.1本工艺仅用于轨道交通11号线北段白银路站屋面工程钢结构的制作。
1.2本工艺编制的相关依据、规范、标准：
1.2.1钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）；
1.2.2钢结构制作工艺规程（DBJ08-216-95）；
1.2.3建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）；
1.2.4涂装前钢材表面锈蚀等级和除绣等级（GB8923-88）；
1.2.5钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级（GB11345-89）；
1.2.6中铁上海设计院城建设计院白银路站钢结构工程《钢结构设计说明》以及钢结构施工图。
1.3在钢结构件的制作焊接过程中，应严格遵守工厂质量管理的各项规定，确保构件的加工质量。
1.4施工中应严格遵守工厂的生产安全各项管理制度和安全技术操作规程，确保安全生产。
1.5本钢结构工程质量标准要力争达到上海市金属结构建设工程“金钢奖”（市优质工程）标准。
2.原材料
2.1本钢结构工程所使用的钢材材质为Q345B及Q235-B。
2.2所有钢材应具有质量保证书。
钢材入库前须办理交验手续，质量检验人员及时核对牌号、炉批号是否与质量保证书相符，并检查质量保证书上的数据是否符合国家规范和设计要求。
2.3材料入库后，需及时做好标识，妥善堆放和保管，避免与其它钢材相混合，并离地搁置，严防水浸防止锈蚀。
。
2.4进入车间施工的材料应平整无弯曲和变形，否则应进行矫正。
矫正可用机械或火焰矫正的方法进行，火焰矫正的加热温度应根据钢材性能确定，但不得超过900℃。
2.5钢材矫正后的允许偏差（mm）
项目
允许偏差
图例
钢板的局部平面度
t14
1.5
t14
1.0
1000
3.辅助材料
3.1焊接材料：
3.1.1本钢结构工程的焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）均按照焊接工艺规定。
3.1.2所有焊接材料均具有质量保证书，并符合国家规定和设计要求。
3.1.3焊接材料应按牌号和批号分别存放在适温和干燥的储藏室内，焊条和焊剂在使用之前应按规定进行烘焙。
焊丝要清除铁锈和油污。
3.1.4焊条在车间使用时要使用保温筒。
严禁使用药皮脱落、焊芯生锈、过夜的焊条，以及受潮、结块或已溶烧过的焊剂。
3.1.5焊条、焊丝领用按工厂规定手续。
每天剩余的焊条要退库。
3.2油漆材料：
3.2.1本工程作防火涂料构件表面使用无机富锌底漆二道，漆模总厚度不小于75μm；不作防火涂料构件表面使用无机富锌底漆加环氧中涂加氯化橡胶面漆，漆模总厚度不小于75μm，颜色为浅灰色。
3.2.2油漆应保管在通风且不受阳光直射的库中，并按批号分开堆放。
3.2.3不得使用过期的和已经结块的油漆。
3.2.4油漆的领用按工厂规定，用多少领多少，油漆筒上已脱落说明书的油漆不能使用。
3.3临时螺栓：
3.3.1由于车间加工或组装需要的临时连接的螺栓，要有技术部门签发的规格、数量才能领用。
3.3.2使用过的临时螺栓尽可能重复使用。
4.放样
4.1．放样和车间施工、验收用的钢尺等量具，必须经法定计量单位计量检验合格，并标贴修正值后才能使用，标准测定拉力为5Kg。
同时须与土建、安装等有关方面使用的钢尺相核对。
4.2放样作业依据施工详图进行，在进行放样和编制草图时，必须认真核对图纸，加放焊接和铣削的加工余量，并作出标记。
5．号料、划线
5.1号料前应先确认材料的材质、尺寸和规格，按零件图和下料加工清单及排版图进行号料。
5.2材料原则上不予拼接，如确需拼接，翼缘板和腹板的拼接焊缝必须错开200mm以上。
且只允许长度方向拼接，顺钢板轧制方向并一致。
5.3号料时，使用的钢材应平整且无损伤和缺陷，否则应进行矫正或剔除。
钢材表面上的油污，铁锈，等应清除干净。
5.4H型梁翼缘板和腹板的号料，应除去钢板的轧制边缘，且≮10mm。
5.5号料所划的切割线必须正确清晰。
号料尺寸允许偏差为1.0mm。
号料后应在零件上注明生产号、数量、加工方法、材质。
5.6应根据不同切割要求和对刨、铣加工的零件，预放不同的切割及加工余量和焊接收缩余量。
6.切割
6.1钢材的切割原则上采用火焰自动切割或NC切割，次要部位的零件可以采用火焰半自动切割或手工切割。
材料切割后，自由边缘必须进行打磨。
6.2切割面的精度要求如下：
项目
图例
允许偏差
切割断面的
粗糙度
坡口面．0.2mm
自由边．0.1mm
切割断面的
局部割痕d
D
坡口面．d1.0mm
自由边．d0.5mm
切割断面的
垂直度e
e
t
t20mm．e1mm
t20mm．et/20
6.3当达不到上述要求时应用砂轮打磨，必要时进行堆焊补修后，再用砂轮打磨平整，以保证切割断面的质量。
6.4使用机械剪切的零件，其钢板厚度≯12mm。
6.5下料完成，需检查所下零件的规格、数量等是否有误，并做好标识和记录。
7.制孔
7.1零部件和构件的制孔采用钻孔方式。
7.2制孔分连接板和焊接件二类，所有连接板和节点板均在组装之前进行制孔，焊接件要在组装焊接、矫正之后再进行制孔。
7.3节点板（连接板）制孔：
7.3.1不同规格数量少的节点板，采用Z3040或Z3080钻床打孔。
首先找出两个基准边，在机床上靠紧，验证无误后打孔。
7.3.2数量较多的节点板（同规格），采用Z3040或Z3080钻床先打一块作为钻模，然后叠钻。
叠钻的节点板要求用夹具夹紧，层数不宜超过五块。
7.4对H型钢梁上的制孔，采用手工划线钻孔或钻模板钻孔。
7.4.1划线必须使用钢划针。
用钢针划出基准线，按基准线划出孔距；用钢规划出孔径，打上四边样冲印（至少四个）；然后钻孔。
7.4.2当使用钻模板钻孔时，不用划孔位，只需划出X—Y基准线，用工具夹紧模板后套钻。
7.4.3无论划线还是使用模板钻孔时，零部件或构件都必须调整至钻整面的水平位置，不水平度≤1mm。
7.4.4制成后的螺栓孔，应除去周边的毛刺，但不得损伤母材。
7.5对于超出公差的孔，采取电焊补孔和重新钻孔措施，但必须经技术部门认可。
7.6钻头刃磨根据材料和孔径确定，麻花钻外缘处后角一般为8~12 度，顶角为118度，且一定要对称。
7.7钢钻头常用进刀量：
加工直径（mm）
钻削速度（cm/min）
进钻速度（mm/rpm）
6~10
26~38
0.1~0.3
10~20
24~36
0.12~0.4
20~30
22~34
0.15~0.5
7.8钻孔孔位允许偏差：
序
项目
示意图
允许偏差（mm）
1
孔中心偏移
△L
-1≤△L≤+1
2
孔间距偏移
△P
-1≤P1≤+1
-2≤△P2≤+2
3
孔的错位
e
e≤1
4
孔边缘距
L+△
△≥-3
L应不小于1.5d
或满足设计要求
8.组装
8.1组装前，组装人员必须熟悉施工图，加工工艺等有关技术要求，检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。
8.2装配用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经检查验收后才能使用。
8.3构件装配时必须按照工艺流程进行，组装前焊缝两侧各50mm范围以内的铁锈、氧化铁皮、油污、水份清除干净，并显露出钢材的金属光泽。
8.4构件同一截面的多条对接焊缝，应错开200mm以上。
8.5组装时应尽量避免使用大锤敲打的强制装配，不得己需使用锤子时，应使用垫物，以保护母材。
8.6在进行定位焊时，不得从母材上引弧。
定位焊接要求见《焊接规程》。
8.7拆取组装卡夹具时不，不得损伤母材，可用气割方法割除，切割后须磨光残留焊疤。
8.4构件组装完毕后应进行自检和互检，最后提交QC人员检验和验收，在检验中若发现问题，应及时进行修理和纠正。
9.拱形主梁的制作工艺
9.1根据设计情况及运输吊装的需要，对每一拱形分成三段弧形。
即：
A1D段、DBE段及EC1段。
端部A1、C1轴处均带铰支座。
由于本车站屋面设计为三圆弧拱面2～11轴各拱架参数相同可用同一胎架制作19件；两端1、12轴拱架为倾斜24o的三圆弧拱，须另行制作胎架。
本工艺按5轴拱架为例加以叙述（见附图1）。
9.2拱梁的制作必须按工艺流程进行，翼板、腹板按需要对接接长，数控切割下料，经矫正，并经外观及探伤检验合格后进行组装。
9.3组装前，组装人员必须熟悉图纸、工艺及有关技术文件的要求，并检查组装零件的外观、规格、数量和变形情况，合格后方可组装。
原则上，上下翼缘板与腹板的拼缝应错开200mm以上，并与加劲板的间距错开200mm以上。
9.4组装焊接处的连接接触面及沿边缘50mm范围内的铁绣、毛刺、污垢等必须在组装前清除干净。
9.5在调整好水平的平台上，划出内拱曲线R26550、R4650,并定出起始及端点的坐标位置，中段拱以中点B为基准并两边对称，依线用定位角形板法向固定，每隔500放置1组，曲率变化大处适当加密，装配胎架必须经自检合格，再由质检人员复检认可后，方可使用。
9.6上、下翼板，切割下料完毕，矫直后进入卷管机，作出R26550及R4650，R26550+700及4650+700~550，用样板检查，合格后放入组装胎架中（先放下翼及腹板），在各定位板处检查并调整缝隙，合格后进行定位焊。
9.7再装入上翼板，并用C形夹紧器调整，使其紧贴，腹板及内隔板然后加以定位焊固定。
（见附图1）。
9.8焊接上、下翼缘与腹板的焊缝，先焊接下翼缘与腹板的角焊缝，焊接次序按梁拱曲线与设计拱曲线密合情况而定，焊缝须及时检验合格。
9.10对焊缝进行外观及熔透性检查。
9.11将拱梁比靠样板曲线，划出有误差区段进行火焰精矫，使其达到合格，中段拱梁应有40～50的上拱度，并使梁腹板在一平面内，梁旁弯不大于3mm。
9.12总装，以跨中B为基准，将各段拱梁吊入总装胎架，在A1、C1与绞销轴相配，切出端头，并装焊好铰支座，在D、E处划线修割，以连接板为样板，钻出腹板高强螺栓孔。
在A、C位置装焊钢柱连接短段，保证尺寸7355及11500，在B两边3370处装焊触网连接座保证尺寸550及3370，按深化详图依次装焊系杆连接板、檩托座、天沟座等。
将构件翻面装焊反面上各连接板，各段梁接口处开好焊接剖口。
9.14对构件进行除锈、涂装（注意保护摩擦面）、编号。
10.除锈、油漆
10.1除锈
10.1.1本工程钢结构件的除锈采用喷丸方法，除锈等级为Sa2.5级。
平均粗糙度30～70u。
10.1.2达到要求：
经过喷丸，钢材的轧制氧化皮、锈和附着残留在钢材表面的痕迹物已是点状或条状的轻微污痕，至少有95%面积无任何可见残留物。
10.1.4除锈喷丸前应对构件质量检验合格后，方可进行。
10.1.5当环境相对湿度大于90%时，除锈喷丸暂停。
10.2涂装
10.2.1构件表面除锈处理后应保持干潮和清洁，4~6小时内施涂底漆。
涂装前构件表面不得再沾染污物。
10.2.2相对湿度在85以上，以及潮湿天气不能在室外涂漆。
10.2.3本工程钢结构构件所使用的油漆牌号：
涂装部位
漆层
每层厚度（μm）
层数
总厚度
（μm）
备注
构件做防火涂料表面
无机富锌底漆
35～40
2
75
构件不做防火涂料表面
环氧富锌底漆
40
1
40
824环氧云铁中间漆
40
1
40
氯化橡胶面漆
45
1
45
现场做
10.2.4喷涂方法采用无气喷涂，局部地方可以刷涂，喷涂的技术要求及规范参照该油漆的使用说明书。
10.2.5喷涂后的油漆应无明显的色差、流挂、起皱、针孔、气泡、裂纹等缺陷。
有缺陷和损坏的漆膜，必须清理砂磨后进行补漆。
10.2.6不要油漆的范围：
a）高强度螺栓的连接部位；
b）现场焊接部位50mm范围；
11．构件标记
11.1．所有构件必须按施工图标注构件编号，并用钢印和油漆分别标出。
11.2构件色标部位的规定，原则上每一个构件应有两个标记，一个位于构件正面，一个位于构件侧面。
500
11.3所有的色标位置在距构件端部约1000mm。
11.4重量超过3吨的构件应标出重量、重心和吊点的位置。
12.包装、发运
12.1包装件的尺寸和重量应符合车辆运输的尺寸限制及起重能力。
12.2附件原则上带在构件上（高强度螺栓节点板应用铁丝系于相应节点上），如确需打包或装箱，必须在附件上标明所属的构件及零件号。
12.3包装必须牢固，确保构件在运输中不倒塌、散失、损伤，做到安全可靠。
12.4包装的类型为：
框架式。
12.5构件在装卸，运输和堆放过程中应采取措施，防止构件的受损和变形。
12.6运输前应对运输路线进行全面调查，并制订详细的运输方案。
12.7要预先排定构件安装顺序，构件要分类、分类按安装顺序进场摆放。
构件不能直接放在泥土地上，多层叠放构件，要用垫木间隔，现场要求平整，并有排水设施。
（三）焊接工艺
1.总则
1.1本焊接工艺用于轨道交通11号线北段白银路站屋面工程钢结构制作
的工厂焊接。
1.2焊接施工的技术要求及说明
1.2.1焊接技术要求和标准
a）轨道交通11号线北段白银路站屋面工程钢结构工程钢结构“施工图设计说明”及施工设计图；
b）钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）；
c）钢结构制作工艺规程（DBJ08-216-95）；
d）建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）；
1.2.2施工时应按合同范围、施工设计图、本焊接工艺及其它有关技术规范和工艺规范等正确地制造和验收；如有疑义或变更，应达成协议或认可后才能实施。
1.3施工中，应严格遵守执行生产安全规则和安全技术操作规程，以确保生产安全。
1.4在钢结构的制作过程中，应严格按质量程序要求进行质量管理，以确保钢结构件的施工质量。
2.焊工资格
从事本工程焊接工作的焊工、焊接操作工及定位焊工，必须为经业主监理认可的焊工考试规则考试合格的焊工，焊工从事的焊接工作必须具有对应的资格等级。
3.焊接方法和焊接设备
下列焊接方法和焊接设备适用于该工程的焊接工作
焊接方法
焊接设备
电流和极性
单弧或多弧
手工或机械
手工焊条电弧焊
（SMAW）
直流电源
直流反接
单弧
手工
CO2气体保护焊
（GMAW）
直流电源
直流反接
单弧
半自动
埋弧自动焊
（SAW）
直流电源
直流反接
单弧
自动
4.焊接材料
4.1焊接材料应符合标准和要求并附有质量保证书，入库前应对焊接材料进行检查，如有疑异，应进行复验。
4.2焊接材料的选用
对于Q345B材料
焊接方法
焊材规范
焊材牌号
焊接辅材
焊接类型
手工焊
E5015，5016，5018
E4316
J507
J506
J506Fe
J426
—
定位焊、对接、角接
气保焊
ER49-1
CHW-50C
CO2（≥99.5%）
定位焊、对接、角接
埋弧焊
H08A
H08MnA
H10Mn2
H08A
H08MnA
H10Mn2
HJ431
HJ430
对接、角接
对于Q235B材料手工焊
钢材材质
焊条规范
牌号（丝径）
使用场所
Q235-B
GBE4303
SH.J422
（3.2，4.0，5.0mm）
定位焊，角焊，
焊接修补
对于Q235B材料CO2气体保护电弧焊
钢材材质
焊丝规范
牌号
丝径
使用场所
Q235B
GBH08Mn2SiA
JM-58
1.2mm
定位焊，角焊，
对于Q235B材料埋弧自动焊
钢材材质
牌号（焊剂/焊丝）
丝径
使用场所
Q235B
HJ431/H08A）
4mm
拼板对接焊，
角焊缝
4.3CO2气体保护焊（GMAW）所用焊接气体应满足：
气体纯度不应低于99.5%（体积比），且其含水量不应大于0.05%（重量比），若瓶内气体压力低于1MP时应停止使用。
焊接方法
焊材规范
焊材牌号
焊接辅材
焊接类型
手工焊
E5015，5016，5018
E4316
J507
J506
J506Fe
J422
—
定位焊、对接、角接
气保焊
ER49-1
CHW-50C
CO2（≥99.5%）
定位焊、对接、角接
埋弧焊
H08A
H08MnA
H10Mn2
H08A
H08MnA
H10Mn2
HJ431
HJ430
对接、角接
4.4CO2气体保护焊（GMAW）所用焊接气体应满足：
气体纯度不应低于99.5%（体积比），且其含水量不应大于0.05%（重量比），若瓶内气体压力低于1MP时应停止使用。
4.5焊接材料根据材质、种类、规格分类堆放在通风干燥、适温的仓库，焊条不得有锈蚀、破损、脏物，焊丝不得有锈蚀、油污，焊剂不得混有杂物。
4.6埋弧焊剂按使用说明书或下表要求烘干保温，并有烘焙记录备查。
焊接材料
烘焙
保温温度
（℃）
准许露天时间
（h）
温度（℃）
时间（h）
HJ431
HJ430
250~300
2.0~2.5
100~120
8
4.7焊接材料的保管
4.7.1焊接材料根据材质、种类、规格分类堆
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