大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔制作工法

大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔制作工法蘇州**建建筑集團有限公司前言近年來輕鋼廠房對廠房內(nèi)部凈空的需求越來越大，而腹板開孔吊掛風管，可以在不改變檐口高度與結(jié)構大小的情況下，有效的減少因梁下吊掛風管而減少的凈空。從而使增加凈空的成本降低。腹板開圓孔，與柱形風管相互映襯，使整個廠房上部空間更緊湊，空間感更強，比單一的實腹梁更整齊、美觀。由于上述原因，大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔的結(jié)構形式，深受業(yè)主的喜愛，在近年的鋼結(jié)構建筑中，越來越廣泛的被運用。圖1.1鋼結(jié)構廠房內(nèi)的風管孔工法特點本工法適用于8～12mm厚鋼板開孔，開孔直徑大于1/2梁高。大截面工字鋼腹板加開風管，主要優(yōu)點為避免了鋼梁下部吊風管，在確保結(jié)構穩(wěn)定性的情況下，有效的增加了廠房凈空。主要難點體現(xiàn)在，截面大腹板平整度難以控制，結(jié)構穩(wěn)定性差。本工法采用采用數(shù)控切割機，來保證圓弧的精確性。采用留點切割法，有效的減少了因平整度原因產(chǎn)生的校正程序，從而大大減少了返工的現(xiàn)象。通過對總裝胎架的測量與復核，來增加加固環(huán)板拼裝的精確度。采用雙人對稱焊，減少由于焊接引起的變形。通過加固來確保鋼梁腹板的平整度與穩(wěn)定性。適用范圍該大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔制作技術廣泛應用于各種對廠房凈空要求高，風管較多的大跨度鋼結(jié)構體系中。工藝原理火焰切割開孔通過大型通用有限元ANSYS計算軟件分析，通過仿真模擬計算出焊接變形及控制變形在規(guī)范范圍的留點數(shù)量、分布。本仿真過程直接耦合溫度場單元和位移場單元，在計算時采用了建立在子步級別上得耦合方式。即：將時間劃分成足夠小區(qū)間（子步）在每一個區(qū)間內(nèi)先進行瞬態(tài)熱分析，求解結(jié)束后將熱流梯度最大時刻的結(jié)果存入單元表中。然后進行單元轉(zhuǎn)換，以相同的幾何模型單元劃分，進行結(jié)構分析。首先，先計算直接切割產(chǎn)生的變形。如圖4.1所示：圖4.1直接開孔后的梁變形示意圖直接切割一般會對腹板的平整度產(chǎn)生較大影響。超過規(guī)范要求。然后，計算留點不切割，對腹板平整度產(chǎn)生的影響。圖4.2留點切割后的梁變形示意圖模擬留點數(shù)量及分布，直至腹板變形符合規(guī)范要求（腹板局部平整度小于3mm）。如圖4.3所示，采用留四個點，點與點之間的夾角為90度，每個點長度為15mm。圖4.3留點分布及長度計算完畢，通過確定的留點數(shù)量、分布后，采用火焰切割機開孔，留點部分不切割。在H型鋼焊接后，去除一半留點，釋放部分應力，減少焊接變形。再在H型鋼梁總裝時，切除剩余留點?？傃b時，嚴格復核總裝胎架的精度，保證總裝質(zhì)量。H型鋼腹板開孔采用加固圓環(huán)。加固板采用雙人對稱焊接，減少由于不對稱焊接引起的變形。施工工藝、流程及操作要點火焰切割（留點）火焰切割（留點）H型鋼組裝型鋼焊接（去除一半留點）圓環(huán)加工加固圓環(huán)裝配拼裝胎架的復核圓環(huán)加工加固圓環(huán)裝配拼裝胎架的復核操作流程火焰切割鋼板切割前應將鋼材表面切割區(qū)域內(nèi)的鐵銹、油污等清除干凈；切割后斷口上不得有裂紋和大于1.0mm的缺棱，并應清除邊緣上的熔瘤和飛濺物等。切割截面與鋼材表面不垂直度不大于鋼材厚度的10％，且不得大于2.0mm。火焰切割鋼板采用留點切割法，首次切割時應留8點，防止焊接應力一次性釋放。通過留點切割法，腹板的局部平面度控制在1～2mm。在鋼板上切割圓環(huán)時，為防止因溫度不勻造成鋼板彎曲，在切割過程邊切割邊留點，在組立，自動焊接，校正之后再去除，大大減少了鋼板變形。切割時先在鋼板上放出完整的切割線，及留點的位置要求，切割完成后鋼板進行組立，焊接，校正之后平面度控制較好。圖切割機留點切割H型鋼組裝H型鋼組裝時，依次將下翼緣板、腹板送入H型鋼組立機，仔細檢查就位位置，并逐步調(diào)整到位。然后啟動組立機，由兩臺CO2氣體保護焊機自動定位點焊。若發(fā)現(xiàn)自動點焊有質(zhì)量問題時，應由合格焊工補焊。H型鋼組裝后的焊接順序是四條T型接頭焊縫→加筋板焊縫→底板和刀板焊縫，焊縫可采用埋弧自動船形位焊，CO2氣體半自動焊和手工電弧焊。H型鋼焊接鋼梁翼緣板及腹板的拼接焊縫為全熔透對接焊縫，焊縫等級二級。焊接時應在焊件兩端配置起弧和收弧板，其材質(zhì)和坡口型式應與焊件相同。焊接完畢用氣割切除并修磨平整，不得用捶擊落。要求等強度的對接焊縫，除按設計要求開坡口外，為了確保焊縫質(zhì)量，在焊完坡口一面的焊縫后，反面焊接前宜采用碳弧氣刨刨焊根，并清理根部氧化物后才進行焊接。焊接完畢后，去除環(huán)孔留點的一半，繼續(xù)釋放焊接應力。圖留點示意圖裝配胎架的復核胎架是在構件裝配階段確保構件不產(chǎn)生變形和構件準確生產(chǎn)的重要保證，胎架的好壞直接決定著構件成型的好壞。因為在大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔的制作過程中裝配階段需要切割鋼板，加入圓環(huán)，更加容易發(fā)生變形。使用水平儀及靠尺對加工胎架測量和復合，保證胎架精度控制在±1.5mm。胎架水平度控制在±1.5mm。大截面工字鋼梁腹板加開風管大孔對于胎模的要求大于普通鋼梁總拼時的要求。經(jīng)過將胎架分割為1米*1米的網(wǎng)格，對網(wǎng)格上各點準確的測量及調(diào)節(jié)：圖-1胎架網(wǎng)格劃分圖圖-2鋼構件在胎架上裝配加固圓環(huán)的制作在圓環(huán)加工前先測量鋼板的寬度是否控制在±1.5mm。準確調(diào)試彎圓機器，并且對成型圓環(huán)進行復測和校正。圓環(huán)弧度控制較好，圓環(huán)100％達到無明顯凹凸，無影響下道焊接工序的變形,圓環(huán)最大半徑與最小半徑之差控制在2mm。使用地膜上放出1000mm圓環(huán)式樣，將加工好的圓環(huán)放置在該式樣上，測量圓環(huán)相對于該樣式的半徑誤差。圓環(huán)的加工經(jīng)過100％的檢測，有明顯的凹凸及其他缺陷均不允許進入下道工序加工，以免影響構件成型。圖加固用圓環(huán)加固圓環(huán)的裝配采用雙人圍焊，減小變形，安排有經(jīng)驗的電焊人員，兩人同時進行焊接工作，減小因焊接造成的變形。先進行點焊固定之后再進行后續(xù)的雙人同時焊接保證焊接溫差造成的變形降到最低。圖開孔加固后的梁焊接時鋼構件在未受荷載前，由于施焊電弧高溫引起的變形。包括縮短、角度改變、彎曲變形等。焊接變形對構件的平整度有極大的影響；尤其是單面進行焊接時，圓環(huán)及鋼板受熱不勻產(chǎn)生變形，再進行反面焊接，變形加重。因此，采用雙人雙面對等同時進行焊接十分重要，對等進行焊接時候，鋼板及圓環(huán)兩邊同時受熱，同時進行冷卻，應力相互抵消，可以明顯減小焊接引起的變形。材料與設備材料鋼材材質(zhì)主要為Q345B鋼及Q235B鋼。鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值應不小于1.2。鋼材應具有明顯的屈服臺階，且伸長率應大于20％。鋼材應具有良好的可焊性和合格的沖擊韌性。手工焊接用焊條的質(zhì)量，應符合現(xiàn)行國家標準《碳鋼焊條》(GB5117)或《低合金鋼焊條》(GB5118)的規(guī)定。選用的焊條型號應與主體金屬相匹配。自動焊接或半自動焊接采用的焊條和焊劑，應與主體金屬強度相適應，焊絲應符合現(xiàn)行國家標準《熔化焊用鋼絲》(GB/T14957)或《氣體保護焊用鋼絲》(GB/T14958)的規(guī)定。Δ用于國產(chǎn)Q235B鋼材間的焊接手工焊采用E43xx型焊條焊劑，埋弧自動焊采用H08Mn2SiA焊絲Δ用于國產(chǎn)Q345B鋼材間的焊接手工焊采用E50xx型焊條焊劑，埋弧自動焊采用H08Mn2SiA焊絲，配合HJ430焊劑。Δ用于國產(chǎn)Q345B與Q235B鋼材間的焊接，焊接材料按Q235B鋼材間的焊接考慮。機具設備配備序號機械或設備名稱型號規(guī)格數(shù)量國別產(chǎn)地制造年份額定功率（KW）1液壓折彎機WC6TY-1225型X320001中國20043.22校平機JPB11-166X200001中國200423液壓矯正機YTJ601中國200464H型鋼組立機Z201中國2004205H型鋼龍門式焊接機機CHA1中國2004106數(shù)控直條火焰切割割機CNC-CG40000A1中國2004407逆變式氣保焊機NBC5中國20048逆變式直流弧焊機機5中國20049松下氣保焊機5中國2004質(zhì)量控制7.1施工質(zhì)量嚴格按照《鋼結(jié)構質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001執(zhí)行7.2施工質(zhì)量保證質(zhì)量方法如下：序號要因?qū)Σ吣康拇胧?、胎架上表面水平度度誤差使用水平儀及靠尺尺重新進行測測量。使鋼梁總拼時保證證水平度，鋼鋼構件在總拼拼時不自身產(chǎn)產(chǎn)生變形，控控制在正負11.5mm之之內(nèi)。1.使用水平儀對胎架架進行全面測測量。每平米米測量4個基準點，控控制在1.55mm2.使用水平靠尺復測測。2、單人圍焊變形大改變車間焊接方法法減小電焊應力集中中對鋼梁平面面度的影響，垂垂直度控制在在1.5mmm之內(nèi)。1、焊接該圓環(huán)時采采用兩人對稱稱焊2、完善焊接操作工工藝，降低焊焊接變形的頻頻率3、圓環(huán)加工不到位采用精加工鋼板彎彎圓，多次多多點測量保證圓環(huán)質(zhì)量，弧弧線均勻無凹凹凸?；【€凹凹凸控制在22mm之內(nèi)。購買優(yōu)質(zhì)鋼板，寬寬度控制在正正負1～2mm彎圓后進行16點點測量，檢查查有無明顯凹凹凸現(xiàn)象4、鋼板火焰切割變形形在火焰切割過程中中采取留點切切割法?？刂其摪逶诨鹧媲星懈顣r因冷卻卻時間不一造造成的彎曲變變形，變形控控制在2mmm之內(nèi)。切割圓環(huán)時設計88個留點，待待組裝時再切切割一半，拼拼裝裝配時切切割剩余點安全措施貫徹執(zhí)行勞動保護、安全生產(chǎn)、消防工作的各類法規(guī)、條例、規(guī)定，遵守工地的安全生產(chǎn)制度和規(guī)定。8.1施工負責人必須對職工進行安全生產(chǎn)教育，增強法制觀念和提高職工的安全生產(chǎn)思想意識及自我保護能力，自覺遵守安全紀律、安全生產(chǎn)制度，服從安全生產(chǎn)管理。8.2所有的施工及管理人員必須嚴格遵守安全生產(chǎn)紀律，正確穿、戴和使用好勞動防護用品。8.3認真貫徹執(zhí)行工地分部分項、工種及施工技術交底要求。施工負責人必須檢查具體施工人員的落實情況，并經(jīng)常性督促、指導，確保施工安全。8.4施工負責人應對所屬施工區(qū)域的施工安全質(zhì)量、防火、治安、生活衛(wèi)生各方面全面負責。8.5按規(guī)定做好“三上崗”、“一講評”活動，即做好上崗交底、上崗檢查、上崗記錄及周安全評比活動，定期檢查工地安全活動、安全防火、生活衛(wèi)生，做好檢查活動的有關記錄。8.6對施工區(qū)域、作業(yè)環(huán)境、操作設施設備、工具用具等必須認真檢查。發(fā)現(xiàn)問題和隱患，立即停止施工并落實整改，確認安全后方準施工。8.7機械設備等設施，使用前需經(jīng)有關單位按規(guī)定驗收，并做好驗收及交付使用的書面手續(xù)。租賃的大型機械設備現(xiàn)場組裝后，經(jīng)驗收、負荷試驗及有關單位頒發(fā)準用證方可使用，嚴禁在未經(jīng)驗收或驗收不合格的情況下投入使用。對于設施、設備的各種安全設施、安全標志和警告牌等不得擅自拆除、變動，必須經(jīng)指定負責人及安全管理員的同意，并采取必要可靠的安全措施后方能拆除。特殊工種的操作人員必須按規(guī)定經(jīng)有關部門培訓，考核合格后持有效證件上崗作業(yè)。嚴禁不懂電氣、機械的人員擅自操作使用電器、機械設備。8.8必須嚴格執(zhí)行各類防火防爆制度，易燃易爆場所嚴禁吸煙及動用明火，消防器材不準挪作它用。施工現(xiàn)場配備有一定數(shù)量干粉滅火器，落實防火、防中毒措施，并指派專人值班。未經(jīng)交底人員一律不準上崗。環(huán)保措施9.1認真貫徹執(zhí)行有關規(guī)章制度，堅持文明施工，定期檢查，保證在通風良好處焊接作業(yè)。減少使用對大氣有污染的產(chǎn)品。9.2對必須使用的污染物，應派專人看管，嚴格控制使用數(shù)量，以免過多使用造成對大氣的污染。9.3施工現(xiàn)場的場內(nèi)成品、半成品須合理堆放、整齊有序，堆場外禁止堆放任何機具、材料和雜物、垃圾。9.4施工場所，設專人負責清潔管理。9.5應當采取有效措施，控制施工現(xiàn)場產(chǎn)生的各種粉塵、固體廢棄物。9.6固體垃圾應按可降解垃圾及不可降解垃圾分開，以方便資源的再利用。9.7施工時，注意各臺設備產(chǎn)生的噪聲會互相疊加，所以，應適時集中機械使用。嚴格控制噪聲產(chǎn)生的時間，盡量保持在八小時以內(nèi)。9.8采用新技術、新工藝、新設備、新材料以及自動化、密閉化措施，用低噪聲的設備和工藝代替強聲的設備和工藝，從聲源上根治噪聲?？刂埔归g施工更應注意控制噪音，減輕施工機械產(chǎn)生的噪音。效益分析由于控制了腹板局部平面度的變形，減少了機械與人工對H型鋼矯正的時間。每生產(chǎn)一根梁平均節(jié)省4人，節(jié)省了人工費。腹板平整度得到保證，減少了校正的工作量，減少了校正的機械費及輔材費。同時加快了施工進度。應用實例11.01應用實例一2007年，我公司承建的海瑞恩有限公司鋼結(jié)構工程主廠房①～軸長約127.5米，～軸長105米，面積約13618.5m2。高低跨。高跨跨度21.