建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝 課程設(shè)計(jì)

1、建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師 ： 6-1圖為某工程箱型鋼柱，箱型柱規(guī)格為1400×1400×40，厚度40mm材質(zhì)為Q345GJC-Z15，其他材質(zhì)為Q345C，箱型柱主焊縫、隔板與箱型柱及牛腿與箱型柱的焊縫均為全熔透一級(jí)，箱型柱內(nèi)部縱向勁板為部分熔透焊縫，牛腿翼緣板與腹板之間的焊縫為角焊縫，請(qǐng)編制該箱型柱的制作工藝。一、 箱型柱制作總體工藝流程鋼柱制作工藝總體流程圖二、構(gòu)件深化設(shè)計(jì)詳圖 包括：模型圖、主視圖、各剖面視圖、各板詳圖、材料表（見(jiàn)圖紙中）三、 箱型柱制作工藝細(xì)則1 翼板、腹板和縱向勁板下料（1）下料鋼柱翼板、腹板和縱向勁板鋼

2、板厚度均為40mm，下料后零件板形狀為條形，下料可采取直條切割機(jī)或數(shù)控直條切割機(jī)切割。下料時(shí)應(yīng)預(yù)放焊接收縮和二次加工余量；例如腹板下料，長(zhǎng)度尺寸應(yīng)為8990mm20mm9mm；其中20mm為二次加工余量（上端面銑削），9mm為焊縫收縮余量（每1000mm收縮1.0mm考慮）；寬度尺寸應(yīng)為1320mm8mm4mm，其中8mm為焊接間隙，4mm為焊縫焊接收縮余量（每接頭預(yù)放2mm）。再如縱向勁板下料，縱向勁板與橫隔板和壁板焊縫為部分熔透，組裝要求頂緊裝配，下料尺寸為428（760）mm×260mm；（2）下料檢驗(yàn)上述翼板、腹板和勁板下料后需要按設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)項(xiàng)及允許偏差

3、如下表：項(xiàng) 目允 許 偏 差下料零件板外形尺寸長(zhǎng)度±1.0mm寬度±1.0mm切割面不垂直度eet/20且2mm割紋深度0.2mm局部缺口深度對(duì)2mm打磨且圓滑過(guò)度，對(duì)2mm電焊補(bǔ)后打磨形成圓滑過(guò)渡2 縱向勁板、腹板坡口加工坡口采取半自動(dòng)氣割切割機(jī)加工。按圖紙要求坡口尺寸進(jìn)行坡口加工，加工后的坡口尺寸滿足下表，并用砂輪機(jī)磨去坡口表面的氧化皮至金色本色。3 鋼柱本體箱形組立裝配(1) 組裝前準(zhǔn)備 檢查腹板、墊板的標(biāo)記/標(biāo)識(shí)，核對(duì)材質(zhì)、規(guī)格、編號(hào)及外觀尺寸、形狀的正確性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋。 劃線：在翼板、腹板上均劃出中心線、端部銑削加工線；翼板上以中心線為基準(zhǔn)劃出腹板定位線、坡

4、口加工線；腹板、翼板上以柱頂銑削加工線為基準(zhǔn)劃出內(nèi)隔板等組裝定位線位置，無(wú)誤后打樣沖眼進(jìn)行標(biāo)識(shí)，如下圖示意： (2) 腹板襯墊板安裝在箱形柱的腹板上裝配焊接襯墊板(墊板規(guī)格選用1×3mm的鋼板)，并進(jìn)行定位焊固定，定位焊要求應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家規(guī)范，要求如下； 定位焊必須由持相應(yīng)合格證的焊工施焊，所用焊接材料應(yīng)與正式施焊相當(dāng)。 定位焊焊縫應(yīng)與最終焊縫有相同的質(zhì)量要求。鋼襯墊的定位焊宜在接頭坡口內(nèi)焊接，定位焊焊縫厚度不宜超過(guò)設(shè)計(jì)焊縫厚度的2/3(5mm)，定位焊焊縫長(zhǎng)度宜大于60mm，間距宜為200400mm(300mm)，并應(yīng)填滿弧坑。 定位焊預(yù)熱溫度應(yīng)高于正式施焊預(yù)熱溫度。 當(dāng)定位焊

5、焊縫上有氣孔或裂紋時(shí)，必須清除后重焊。墊板安裝應(yīng)嚴(yán)格控制兩墊板外邊緣之間的距離，如下圖示： 腹板上墊板安裝（3）鋼柱本體箱型U型組立1） 內(nèi)隔板加工題目給出的鋼柱本體箱型構(gòu)件截面為1400×40mm，根據(jù)確定的鋼柱隔板焊接工藝，隔板四條與壁板連接焊縫采取CO2氣體保護(hù)焊接方法，且焊縫質(zhì)量要求全熔透一級(jí)，所以隔板與壁板焊縫坡口采取雙面對(duì)稱坡口形式，見(jiàn)下圖。為保證箱體截面形狀和尺寸符合組裝要求，隔板四條與壁板接觸面需進(jìn)行銑削加工，加工后隔板外形尺寸如下圖示。其中：L1、L2為隔板對(duì)角線尺寸，且對(duì)角線差L1-L21.5mm（對(duì)角線差控制隔板產(chǎn)生平行四邊形）2） 內(nèi)部隔板、縱向勁板組裝把劃好

6、線的下翼板水平放置于胎架(或組立機(jī))平臺(tái)上，按照定位線把已裝配好的內(nèi)隔板組裝在下翼板之上，調(diào)整內(nèi)隔板與下翼板垂直度，合格并頂緊后進(jìn)行定位焊接（定位焊縫要求應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求）。內(nèi)隔板與下翼板的間隙不得大于0.5mm，隔板與下翼板的垂直度不得大于1mm。按照同樣方式組裝柱頂板；當(dāng)箱體內(nèi)容隔板間距較大時(shí)（>3000mm），宜增設(shè)工藝隔板，組裝如下圖示。隔板、縱向勁板組裝3） 兩側(cè)腹板組裝使內(nèi)隔板對(duì)準(zhǔn)腹板上所劃的隔板定位線，調(diào)整翼板與腹板之間的垂直度不得大于b/500(b為邊長(zhǎng))；將腹板與翼板、隔板頂緊，并檢查截面尺寸及腹板與翼緣板的垂直度，合格后進(jìn)行定位焊接，如下圖所示。兩側(cè)腹板組裝（4）

7、蓋板（上翼緣板）組裝將已形成U型的箱體吊至箱型組立機(jī)平臺(tái)上，組裝上翼板、組裝時(shí)截面高度方向加放焊接收縮余量。利用行車將制作好并檢驗(yàn)合格的上翼板吊上組裝平臺(tái)，與腹板、內(nèi)部隔板頂緊裝配（頂緊裝配要求應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范：其頂緊接觸面應(yīng)有75以上的面緊貼，用0.3mm的塞尺檢查，其塞入面積應(yīng)小于25，邊緣最大間隙不應(yīng)大于0.8mm）；并檢查箱型截面截面尺寸、腹板與翼板錯(cuò)位偏差、扭曲量等，合格后進(jìn)行定位焊接，蓋板組裝如下圖示。箱體蓋板組裝（5） 焊接箱型柱本體焊縫焊接包括三部分：（1）內(nèi)部隔板與翼、腹板焊縫焊接，（2）縱向勁板與隔板和翼、腹板焊縫焊接，（3）縱向主焊縫焊接。其中（1）、（2）兩部分焊縫焊

8、接采取CO2氣體保護(hù)焊，而（3）縱向主焊縫焊接則采取埋弧自動(dòng)焊施焊。1）隔板焊縫焊接隔板焊縫焊接采取CO2氣體保護(hù)焊對(duì)稱是施焊，焊接工藝參數(shù)如下表；為有效保證焊縫質(zhì)量，在進(jìn)行立焊縫施焊時(shí)，宜選取由下向上順序施焊。鋼板厚度焊絲直徑焊縫層次電流(A)電壓（V）速度cm/minCO2流量L/min>16mmØ1.2/ Ø1.6打底1201402527405025填充30032033353040蓋面300320353720252）縱向勁板焊縫焊接縱向勁板與壁板焊縫要求為部分熔透焊縫，焊縫坡口采取雙面對(duì)稱坡口，焊接采取CO2氣體保護(hù)焊施焊，其工藝參數(shù)同隔板焊接。3）縱向主焊縫焊

9、接箱型本體縱向主焊縫焊接翼腹板厚度均為40mm，接頭形式采取了厚鋼板窄坡口，如下圖示；焊縫焊接采取埋弧自動(dòng)焊施焊，焊接工藝如下：縱向主焊縫接頭形式 焊絲和焊劑的選用：埋弧自動(dòng)焊焊絲的各項(xiàng)性能指標(biāo)，應(yīng)符合熔化焊用鋼絲(GB/T14957)的各項(xiàng)規(guī)定。被選用的焊絲牌號(hào)必須與相應(yīng)的鋼材等級(jí)、焊劑的成分相匹配；埋弧自動(dòng)焊的焊劑應(yīng)符合低合金鋼埋弧焊用焊劑(GB12470)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，被選用的焊劑牌號(hào)必須與所采用的焊絲牌號(hào)和焊接工藝方法相匹配，焊劑在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照要求烘干。 引熄弧板的設(shè)置：引熄弧板材質(zhì)應(yīng)與母材相同，其坡口尺寸形狀也應(yīng)與母材相同。埋弧焊焊縫引出長(zhǎng)度應(yīng)大于60mm，其引熄弧板的板寬不小

10、于100mm，長(zhǎng)度不小于150mm。 焊接位置及順序：平焊位置焊接，為了控制焊接變形，采用兩臺(tái)埋弧焊機(jī)同向同規(guī)范焊接，焊接如下圖示箱體主焊縫焊接位置及順序示意圖（上述焊接工藝為涉及焊接所需的相關(guān)措施，如焊前預(yù)熱、層間溫度控制、焊后緩冷等相關(guān)措施，請(qǐng)參考書(shū)本第五章 鋼結(jié)構(gòu)焊接相關(guān)內(nèi)容） 焊接工藝參數(shù)此焊接工藝參數(shù)是根據(jù)焊接工藝試驗(yàn)評(píng)定而確定的。參數(shù)見(jiàn)下表，為埋弧自動(dòng)焊工藝參數(shù)(埋弧自動(dòng)焊打底、填充及蓋面，打底厚度根據(jù)板厚而定，一般為10-20mm)。箱體坡口平焊單絲埋弧焊工藝參數(shù)序號(hào)板厚焊道焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長(zhǎng)度mm13060填充層4.8mm70075034362022

11、25-30蓋面層4.8mm6507003234212425-30箱體坡口平焊雙絲埋弧焊工藝參數(shù)序號(hào)板厚電極焊絲直徑mm電 流A電 壓v速 度m/h伸出長(zhǎng)度mm1T30DC4.8mm6507503436253525-30AC4.8mm7008003338253525-302T60DC4.8mm650-75034-36253525-30AC4.8mm700-80033-38253525-30（6）焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)及矯正1）焊縫檢驗(yàn)所有焊縫焊接后，按現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家規(guī)范JGJ81-02進(jìn)行外觀和內(nèi)在質(zhì)量的檢驗(yàn)。熔透焊縫內(nèi)在質(zhì)量采用超聲波檢測(cè)，檢測(cè)具體要求如下：a） 全熔透焊縫，按GB11345標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行b）

12、焊縫級(jí)別，全熔透和部分熔透c） 一級(jí)焊縫100，檢驗(yàn)等級(jí)B級(jí)，評(píng)定等級(jí)II級(jí)合格 二級(jí)焊縫20，檢驗(yàn)等級(jí)B級(jí)，評(píng)定等級(jí)III級(jí)合格d）焊縫返修對(duì)檢測(cè)不合格的焊縫（特別是全熔透一級(jí)焊縫），則需嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行返修，返修焊接應(yīng)由合格焊工擔(dān)任；一次返修按常規(guī)工藝，第二次返修必須編制專門(mén)返修工藝，嚴(yán)格按照工藝執(zhí)行，本箱型鋼柱，同一部位返修不宜超過(guò)兩次。e）矯正鋼柱本體箱型構(gòu)件焊縫數(shù)量多，使用鋼板厚度厚，焊縫熔敷金屬填充量大，大量焊縫焊接使構(gòu)件發(fā)生扭曲和旁彎變形；所以需要對(duì)變形箱型進(jìn)行矯正，由于構(gòu)件截面大（1400×40mm），焊接后的剛性非常大，一般的冷彎或冷壓矯正方法很難實(shí)現(xiàn)，通常采取局

13、部加熱并輔助外力等綜合矯正法；因此，局部加熱視變形扭曲情況大小，用一條或數(shù)條斜線來(lái)校正，斜線方向和扭曲方向成八字形；即相反方向。加熱溫度750850°C，加熱寬度為板厚的12倍，深度（側(cè)面）視板厚的1/22/3。斜線的斜坡在30º50º之間。斜坡越大，校正量越大。為提高校正效果，局部可借助機(jī)械外力，如在鋼柱拱面上用千斤頂加力，使旁彎部位按預(yù)定要求矯直。(7）端面銑削加工檢驗(yàn)焊接箱型柱端面銑削前應(yīng)先確認(rèn)箱體已經(jīng)過(guò)矯正并且合格，同時(shí)對(duì)設(shè)備的完好性進(jìn)行檢查確認(rèn)。對(duì)箱型柱上端面進(jìn)行銑削加工，粗糙度要求12.5µm，垂直度要求0.5mm，如下圖示：箱型柱端面銑示意

14、圖(注：t1為箱體柱身板厚度，t2為箱體頂板厚度，a為銑削厚度，b為銑削寬度。)銑削完畢后，對(duì)端面垂直度利用大角尺進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)銑削范圍利用直尺檢測(cè)；要求頂板與柱身板之間焊縫處熔合應(yīng)良好，若存在局部熔合缺陷應(yīng)將缺陷清除后補(bǔ)焊并進(jìn)行重新打磨。（8）鋼柱二次組裝鋼柱連接牛腿均為焊接H型鋼構(gòu)件，對(duì)焊接H型鋼構(gòu)件的制作工藝這里省了，直接介紹鋼柱上焊接H型鋼的裝焊，裝焊工藝如下：1） 鋼柱裝配前，應(yīng)首先確認(rèn)箱型柱的本體已檢測(cè)合格，局部的補(bǔ)修及彎扭變形均已調(diào)整完畢。2）將鋼柱本體放置在裝配平臺(tái)上，確立水平基準(zhǔn)；然后，根據(jù)各部件在圖紙上的位置尺寸，進(jìn)行劃(彈)線，其位置線包括中心線、基準(zhǔn)線等，各部件的位置

15、線應(yīng)采用雙線標(biāo)識(shí)，定位線條應(yīng)清晰、準(zhǔn)確，避免因線條模糊而造成尺寸偏差。3）待裝配的部件(如牛腿等)，應(yīng)根據(jù)其在結(jié)構(gòu)中的位置，先對(duì)部件進(jìn)行組裝焊接，使其自身組焊在最佳的焊接位置上完成，實(shí)現(xiàn)部件焊接質(zhì)量的有效控制。4）在裝配胎架上，按其部件在鋼柱上的位置進(jìn)行組裝，如下圖示：鋼柱牛腿組裝（9）除銹、涂裝鋼柱除銹采取自動(dòng)拋丸機(jī)拋丸除銹，除銹表面質(zhì)量等級(jí)不得低于設(shè)計(jì)要求的Sa2.5級(jí)，除銹磨料選用參考書(shū)本第九章相關(guān)內(nèi)容。常用噴射磨料品種、粒徑及噴射工藝參數(shù)磨料名稱磨料粒徑（mm）壓縮空氣動(dòng)力（MPa）噴嘴直徑（mm）噴射角（°）噴距（mm）石英砂3.20.630.8篩余量不小于40% 0.50

16、.6683570100200硅質(zhì)河砂3.20.630.8篩余量不小于40%0.50.6683570100200金剛砂2.00.630.8篩余量不小于40%0.350.45453570100200鋼線砂線粒直徑1.0，長(zhǎng)度等于直徑，其偏差不大于直徑的40%0.50.6453575100300鐵丸或鋼丸1.60.630.8篩余量不小于40%0.50.6453575100300 磨料的選擇，除要滿足噴射或拋射工藝要求外，還要考慮消耗成本和綜合的經(jīng)濟(jì)效益。如河砂價(jià)格低廉，但它一般只能使用一次，而且噴射質(zhì)量較差，粉塵又大。鋼丸雖然價(jià)格高，但它可使用500次以上，除銹質(zhì)量好，且無(wú)粉塵。由于各種涂料的性能不

17、同，涂料對(duì)鋼材的附著力也不同。因此，涂料的選用和采用涂裝方法等應(yīng)參考書(shū)本相關(guān)內(nèi)容去選擇確定。概述：在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中，箱型截面柱（簡(jiǎn)稱箱型柱）用量很大。箱型柱由四塊鋼板焊接而成，柱子一般要求都不比較長(zhǎng)，要貫穿若干層樓層，每層均與橫梁或斜支撐連接。為了提高柱子的剛度和抗扭能力，在柱子內(nèi)部設(shè)置有橫向肋板（又叫隔板），一般都設(shè)置在柱子與梁、斜支撐等連接的節(jié)點(diǎn)處。在上、下節(jié)柱連接處，下節(jié)柱子頂部要求平整。箱型柱四個(gè)角接接頭的坡口形式應(yīng)按要求選擇。當(dāng)板厚大于40mm時(shí)，應(yīng)采用防止層狀撕裂的坡口形式。在全熔透部位可設(shè)置永久性鋼墊板。四條焊縫一般可采用CO2氣保焊或埋弧焊焊接。當(dāng)壁厚較大，或在較低氣溫下焊接

18、時(shí)，應(yīng)按照鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范要求采取預(yù)熱及后熱措施。內(nèi)隔板與面板的四條焊縫，由于柱內(nèi)空間小，只能在焊期中三條，最后一面的焊縫可采用電渣焊方法解決，但由于電渣焊的熱輸入大，單側(cè)焊會(huì)引起柱體的彎曲變形，所以在實(shí)際生產(chǎn)中采用在內(nèi)隔板兩側(cè)用電渣焊對(duì)稱焊接。按制作過(guò)程，進(jìn)行構(gòu)件制作：施工詳圖設(shè)計(jì)，原材料采購(gòu)，零件與部件的加工、組裝、焊接、矯正、預(yù)拼裝，表面處理，涂裝，包裝，運(yùn)輸?shù)?。在每個(gè)制作過(guò)程中，按照國(guó)家有關(guān)要求進(jìn)行嚴(yán)格的執(zhí)行（如GB 50205-2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，GB-T1591-2008-低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，GBT 700-2006 碳素結(jié)構(gòu)鋼，GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范），確保鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全生產(chǎn)。四、課程總結(jié)建筑鋼結(jié)構(gòu)制作工藝學(xué)在這個(gè)學(xué)期中，由劉工和金小群老師指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)，在這個(gè)過(guò)程中，我們認(rèn)識(shí)到這是一個(gè)實(shí)踐和認(rèn)識(shí)較強(qiáng)的學(xué)科，其中有大量的專業(yè)知識(shí)，例如：建筑鋼結(jié)構(gòu)材料以及性能、施工詳圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件的加工、焊接與螺栓的連接、鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝與涂裝、構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)、包裝及運(yùn)輸