现代文化亭设计-1209.doc

现代钢结构文化亭设计

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现代 钢结构 文化 设计
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现代钢结构文化亭设计,现代,钢结构,文化,设计
内容简介:
校园现代钢结构文化亭设计作 者 姓 名 专 业 指导教师姓名 专业技术职务 目 录摘 要1ABSTRACT2目录3第1章 引言41.1设计的目的和意义51.2本设计的任务和具体要求6第2章 结构设计方案论证72.1结构设计方案72.1.1整体布局及结构方案的选择72.1.2框架结构设计82.1.3顶棚结构设计82.1.4雨达结构设计82.1.5门及侧滑窗结构设计12第3章相关部件选择及计算153.1材质的选择163.2 工艺处理183.3 工程预算18第4章 工艺分析284.1 工序说明294.2工艺说明 30第5章 钢构文化亭的制作34第6 章结论34参考文献35致谢36摘 要 文化报刊亭是在学校比较常见的,其也是一种好的传播文化的形式,本文设计的主要内容为校园现代钢构文化亭的设计,主旨在钢制结构上。钢结构建筑也是目前比较常用和流行的建筑形式之一。 钢结构建筑相比于混凝土结构在环保、节能、高效等方面具有明显优势,且具有材料强度高、重量轻、材质均匀、塑性韧性好、结构可靠性高、制作安装机械化程度高、抗震性能良好、工期短、工业化程度高、外形多样美观等优点,并符合可持续发展的要求。目前,国内大约每年有上千万平米的钢结构建筑竣工,国外也有大量钢结构制造商进入中国,市场竞争日趋激烈,为此通过该项设计,达到能够理论联系实际地将学到的专业理论做一次全面的应用目的。 本次设计针对校园内文化建筑的特点进行结构设计,整个钢结构的文化亭分为框架结构部分,蒙皮部分,雨达部分,顶棚部分,门及滑窗部分以及电系统等部分组成。经过这段时间的优化设计,该设计已经达到理想的目的。关键词:校园文化亭 钢结构 设计 ABSTRACT Cultural newsstand is quite common in schools, and it is also a good form of communication culture. The main content of this paper is the design of modern steel culture Pavilion on campus. The purpose is on steel structure. Steel structure is also one of the most popular and popular forms of architecture. Compared with the steel structure building in concrete structure has obvious advantages in environmental protection, energy saving, high efficiency and so on, and has the advantages of high material strength, light weight, material uniformity, good plasticity and toughness, high reliability of structure, manufacture and installation of high mechanization degree, good seismic performance, short construction period, high degree of industrialization, a variety of beautiful appearance. And meet the requirements of sustainable development. At present, there are tens of millions of square meters of steel structure building completed domestic about every year, there are a large number of foreign manufacturers to enter the Chinese steel structure, the increasingly fierce market competition, so the design can achieve professional theory of combination of theory and practice to learn to do a comprehensive application purpose.The design of structure design according to the characteristics of campus culture construction, the steel structure of the pavilion is divided into cultural frame, skin, Yuda part, ceiling, door and window parts and electrical system components. After this period of optimization design, the design has reached the ideal goal.Keywords: Campus cultural kiosk Steel structure Design第1章 引言1.1设计的目的和意义现在,钢以一种或者形式逐渐成为全球应用最广泛的建筑材料。对于建筑构架,除了很特殊的工程之外,钢材几乎已经完全取代了木材,总的来说,对于桥梁和结构骨架,钢也逐渐代替了铸铁和炼铁。最为现代最重要的建筑材料,钢是在19世纪被引入到建筑中的,钢实质上是铁和少量碳的合金,一直要通过费力的过程被制造,所以那时的钢仅仅被用在一些特殊用途,例如制造剑刃。1856年贝塞麦炼钢发发明以来,刚才能以低价大量获得。刚最显著的特点就是它的抗拉强度,也就是说,当作用在刚上的荷载小于其抗拉强度荷载时,刚不会失去它的强度,正如我们所看到的,而该荷载足以将其他材料都拉断。新的合金又进一步加强了钢的强度,与此同时,也消除了一些它的缺陷,比如疲劳破坏。钢作为建筑材料有很多优点。在结构中使用的钢材成为低碳钢。与铸铁相比,它更有弹性。除非达到弹性极限,一旦巴赫在曲调,它就会恢复原状。即使荷载超出弹性和在很多,低碳钢也只是屈服,而不会直接断裂。然而铸铁虽然强度较高,却非常脆,如果超负荷,就会没有征兆的突然断裂。钢在拉力(拉伸)和压力作用下同样具有高强度这是钢优于以前其他结构金属以及砌砖工程、砖石结构、混凝土或木材等建筑材料的优点,这些材料虽然抗压,但却不抗拉。因此,钢筋被用于制造钢筋混凝土混凝土抵抗压力,钢筋抵抗拉力。在钢筋框架建筑中,用来支撑楼板和墙的水平梁也是靠竖向钢柱支撑,通常叫做支柱,除了最底层的楼板是靠地基支撑以外,整个结构的负荷都是通过支柱传送到地基上。平屋面的构造方式和楼板相同,而坡屋顶是靠中空的钢制个构架,又成为三角形桁架,或者钢制斜掾支撑。一座建筑物的钢构架设计是从屋顶向下进行的。所有的荷载,不管是恒荷载还是活荷载(包括风荷载),都要按照连续水平面进行计算,直到每一根柱的荷载确定下来,并相应的对基础进行设计。利用这些信息,结构设计师算出整个结构需要的钢构件的规格、形状,以及连接细节。对于屋顶桁架和格构梁,设计师利用“三角剖分”的方法,因为三角形是唯一的固有刚度的结构。因此,格构框架几乎都是有一系列三角形组成。钢结构可以分成三大类:一是框架结构。其构件包括抗拉构件、梁构件、柱构件,以及压弯构件;二是壳体结构。其中主要是轴向应力;三是悬挂结构。其中轴向拉应力是最主要的受力体系。网架结构 这是刚结构最典型的一种。多层建筑通常包括梁和柱,一般是刚性连接或是简单的通过沿着提供稳定性的斜向支撑方向在端部连接。尽管多层建筑是三维的,但通常某个方向即某一维度要比其他维度刚度更大,所以,其有理由被当做是一系列的平面框架。然而,如果一个框架中某一平面上的构建的特性可以影响其他平面的特性,这个框架就必须当做一个三维框架来考虑。网壳结构 在这类结构中,壳体除了参与传递荷载外,还有其他实用功能。许多壳体结构中,框架结构也会与壳体一起组合使用。再强和平屋顶上“外壳”构件也和框架结构一起承担压力。悬挂结构 在悬挂结构中,张拉索是主要的受力构件。屋面也可以有索支撑。这种形式的结构主要是吊桥。这种结构的子系统,是有框架结构组成,就像加劲桁架支撑索桥。由于这种张拉构建能够最有效的承担荷载,结构中的这种设计理念被越来越广泛的应用。很多不寻常的结构,是由框架、壳体以及悬挂结构的不同组合形式建造。在美国,钢结构的设计主要依据是美国钢结构协会颁布的规范。这些规范是很多学者和一线工程师的经验所得。这些研究成果被综合处理成一套既安全又经济的设计理念的设计程序。设计过程中数字计算机的出现促使更加精妙可行的设计规则产生。规范包括一系列保证安全性的规则,尽管如此,设计者必须理解规则的适用性,否则,很可能导致荒谬的、非常不经济的、有时甚至是不安全的设计结果。建筑规则有时等同于规范。这些规则涉及所有有关安全性的方面,例如结构设计、建筑细节、防火、暖气和空调、管路系统、卫生系统以及照明系统。结构和结构构件必须具有足够的强度、刚度、韧性,以在结构的使用中充分发挥其功能。设计必须提供足够的强度储备,以承当使用期间的荷载,也就是说,建筑物不需承担可能的超负荷。改变某一结构原来的使用用途,或者由于在结构分析中采用了过度简化的方法而低估了荷载作用,以及施工程序的变更会造成结构的超载。即使在允许范围内,构建尺寸的偏差也可导致某个构件低于他所计算的强度。不管采用哪些设计原理,结构设计必须提供足够的安全性。必需预防超负荷和强度的不足情况。在过去的三十年里,如何保证设计安全性的研究一直在继续。使用各种不同的概率方法来研究构件、连接件或者系统的失效可能性。此外,由于结构钢构件相当高的造价,与人工安装费用相比,材料采购成本是巨大的。与其他总承包合同中所涉及的混凝土工程、砌筑工程以及土木工程不同,与人工安装费用相比,钢构件的材料成本是相当大的。随着钢结构建筑的发展,钢结构住宅建筑技术也必将不断的成熟,大量的适合钢结构住宅的新材料也将不断的涌现,同时,钢结构行业建筑规范、建筑的标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来,钢结构住宅必然会给住宅产业和建筑行业带来一声深层次的革命,钢结构的应用前景广阔!对于现在的很多大学生来说,在大学校园里看到报刊亭可以说是奢望,甚至在学校里根本找不到卖报纸和杂志的地方。校园文化离不开报刊亭,它们之间有很大的交集,而且我发现,比起校外的报刊亭,学校里的报刊亭售卖的报纸和杂志内容都更贴近大学生,校园报刊亭传播的文化也会帮助大学生认识世界。因此,在校园内建设报刊亭非常的有必要。随着科学技术和国民经济的快速发展,人们的生活水平已经有了巨大的变化,人们对建筑物的结构设计要求越来越高。在2008年时,奥运会在中国北京成功举办,作为现代钢结构的重要建筑工程-鸟巢,不论从形体的美观性,还是结构的稳定性,都获得世界性的认可。于是,钢结构在二十一世纪的现代建筑工程中,发挥着越来越重要的作用,彻底改变了传统的建筑设计模式和设计理念。钢结构的设计特征主要体现在以下四个方面:一是力学性能好,它具有轻质、高强、承重力强、抗震效果好、力学性能强等特点,适合高层建筑及大跨度建筑结构要求高的建筑体;二是施工成本低,大部分钢结构在出厂时已生产完毕,在施工时只需进行焊接和螺栓组装,且不用拆模和支横,可降低施工时间和成本;三是环境污染少,钢结构绿色环保,较之使用混凝土和砼结构,其更能处理好环境污染问题;四是造型手段多,关于利用曲线和斜线等造型方式,创造各种外观优美、新奇的形象和空间。基于现代钢构的特点,校园文化亭设计采用现代钢构非常的合适,充分利用了现代钢构力学性能好、施工成本低、造型手段多以及环境污染少的特点,现代钢构的特点也正是校园文化亭设计需要的。基于上述讨论,可以总结出校园文化亭的设计非常有必要,可以提高学生的阅读兴趣,拓宽学生的视野。那么采用何种结构设计校园文化亭,经过查阅资料可以发现,现代钢构适合校园文化亭的设计,因此,本课题主要讨论的是校园现代钢构文化亭设计。校园现代钢构文化亭设计将帮助人们认识到校园文化亭的建设非常有必要,并且将帮助人们认识到现代钢构的特点,本设计将具有现实意义与理论意义。1.2本次设计的任务和具体要求研究内容:简述方案设计的思路及讨论、改进,画出工程图纸;选择报刊亭的建筑材料以及内部设施;编写设计说明书。报刊亭总占地面积12,报刊亭配置有配电箱、开关、插座、吸顶灯。报刊亭内壁及顶棚采用象牙彩钢板。报刊亭地板采用抗静电地板。报刊亭活动窗采用优质6mm的钢化玻璃。报刊亭外部封板采用优质镀锌板折弯焊接。研究思路:总体设计符合理论逻辑,各系统之间的配合符合要求,总的装配要有可行性;原理及方法比较的叙述,系统的简单设计;毕业论文设计说明书一份,论文大概40-50页之间,总字数15000字左右,另外提交要求的AutoCAD工程图纸(总装配图零号图纸一张,零件图一号图纸一张,其他图纸若干);设计需符合“西安科技大学高新学院本科毕业论文(设计)工作管理规定”的各项要求。研究方法:(1)查阅文献法:通过西安科技大学图书馆以及中国知网查阅“校园现代钢构文化亭设计”相关资料,并将资料进行分析整理。(2)实地考察法:对西安科技大学进行实地考察,分析适合设计校园现代钢构文化亭的地理位置等要求。第2章 结构设计方案论证2.1结构设计方案 钢结构,顾名思义是结构为钢制造件,是由相关各个零件组成的整体结构。一般为焊接钢件常用居多。本次设计也是遵循钢结构设计相关标准进行设计。2.1.1整体布局及结构方案的选择具体将整个文化亭的结构分为以下几大部分:为框架结构部分,蒙皮部分,雨达部分,顶棚部分,门及滑窗部分以及电系统等部分组成。 2.1.2框架结构设计1)框架设计的重点该框架是支撑整个文化亭平台的基础性零件。应具有以下设计准则,主要应保证刚度、强度及稳定性刚度评定大多数框架的最主要准则是刚度。保持好的刚度才能使整个文化亭更安全牢固;强度强度是评定重载框架工作性能的基本准则。框架的强度应根据整个亭在使用过程中可能发生最大载荷或安全装置所能传递的最大载荷来校核其静强度。此外还要校核其疲劳强度。框架的强度和刚度都需要从静态和动态两方面来考虑。动刚度是衡量机架抗震能力的指标,而提框架抗振能力应从提高框架构件的静刚度,控制固有频率,加大阻尼等方面着手。框架受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证框架正常工作的基本条件。必须加以校核。2)框架的设计步骤1.初步确定机架的形状和尺寸2.常规计算利用材料力学、弹性力学等固体力学理论和计算公式,对机架进行强度、刚度和稳定性等方面的校核。3.有限元静动态分析、模型试验(或实物试验)和优化设计。4.制造工艺性和经济性分析。3)采用150*150方钢焊接而成,具体结构如下图:2.1.3顶棚结构设计顶棚的结构不是主要承受重量,主要设计的应是防水保温以及美观方面。由于是钢制结构,所以整个顶棚的设计采用钣金件折弯一体化焊接而成,具体结构如下:2.1.4雨达结构设计防水是整个文化亭设计的重点之一,所以在门上位置要安装设计雨达,同时考虑外观美观等结构因素,具体结构设计如下:2.1.5门及侧滑窗结构设计考虑到门式刚架轻型钢结构房屋具有自重轻,用钢省,造价低,抗震性能好的特点,在抗震设防烈度为7度及以下地区不需要考虑抗震设计。而且该种结构可跨越较大的跨度,形式美观有现代感,能充分满足使用要求,用途广泛,施工周期短且不需要大型的施工机具,因此本工程采用了门式刚架轻型房屋钢结构。报刊亭门和活动窗采用优质6mm的钢化玻璃。第3章 相关部件的选择和计算3.1材质的选择为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏,应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑,选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢,Q345钢,Q390钢和Q420钢,其质量应分别符合现行国家标准碳素结构钢KGB/T 700和低合金高强度结构钢DGB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时,尚应符合相应有关标准的规定和要求。钢材的标准、牌号和质量等级项次钢材标准钢材牌号质量等级1碳素结构钢GB/T 700-2006Q235A、B、C、D2低合金高强度结构钢GB/T 1591-2008Q345、Q390、Q420A、B、C、D、EQ460C、D、E3建筑结构用钢板GB/T 19879-2005Q235GJ、Q345GJB、C、D、EQ390GJ、Q420GJ、Q460GJC、D、E4耐候结构钢GB/T4171-2008高耐候Q265GNH、Q295GNH、Q310GNH、Q355GNHA、B、C、D、E焊接耐候Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q415NH、Q460NH、Q500NH、Q550NH3.2工艺处理根据校园环境和文化亭背景,整体做喷涂处理3.3工程预算方管及钣金蒙皮材料,玻璃 6000元焊接及组装施工 2000元内部装修 1500元配电 500元第4章 工艺分析4.1 工序说明1. 方管下料2. 方管焊接3. 钣金下料4. 钣金折弯 制作5. 组立焊接6. 内部装修7. 安装电气部分及内部设施4.2 工艺说明钢结构焊接制造(即焊接结构生产)是从焊接生产的准备工作开始的,它包括结构的工艺性审查、工艺方案和工艺规程设计、工艺评定、编制工艺文件(含定额编制)和质量保证文件、定购原材料和辅助材料、外购和自行设计制造装配焊接设备和装备;然后从材料入库真正开始了焊接结构制造工艺过程,包括材料复验入库、备料加工、装配焊接、焊后热处理、质量检验、成品验收;其中还穿插返修、涂饰和喷漆;钢结构焊接生产的准备工作是钢结构制造工艺过程的开始。它包括了解生产任务,审查(重点是工艺性审查)与熟悉结构图样,了解产品技术要求,在进行工艺分析的基础上,制定全部产品的工艺流程,进行工艺评定,编制工艺规程及全部工艺文件、质量保证文件,订购金属材料和辅助材料,编制用工计划(以便着手进行人员调整与培训)、能源需用计划(包括电力、水、压缩空气等),根据需要定购或自行设计制造装配焊接设备和装备,根据工艺流程的要求,对生产面积进行调整和建设等。生产的准备工作很重要,做得越细致,越完善,未来组织生产越顺利,生产效率越高,质量越好。 焊接生产的备料加工工艺是在合格的原材料上进行的。首先进行材料预处理,包括矫正、除锈(如喷丸)、表面防护处理(如喷涂导电漆等)、预落料等。除材料预处理外,备料包括放样、划线(将图样给出的零件尺寸、形状划在原材料上)、号料(用样板来划线)、下料(冲剪与切割)、边缘加工、矫正(包括二次矫正)、成形加工(包括冷热弯曲、冲压)、端面加工以及号孔、钻(冲)孔等为装配焊接提供合格零件的过程。备料工序通常以工序流水形式在备料车间或工段、工部组织生产。 装配焊接工艺充分体现焊接生产的特点,它是两个既不相同又密不可分的工序。它包括边缘清理、装配(包括裕装配)、焊接。绝大多数钢结构要经过多次装配焊接才能制成,有的在工厂只完成部分装配焊接和预装配,到使用现场再进行最后的装配焊接。装配焊接顺序可分为整装整焊、部件装配焊接总装配焊接、交替装焊三种类型,主要按产品结构的复杂程度、变形大小和生产批量选定。装配焊接过程中时常还需穿插其他的加工,例如机械加工、预热及焊后热处理、零部件的矫形等,贯穿整个生产过程的检验工序也穿插其间。装配焊接工艺复杂和种类多,采用何种装配焊接工艺要由产品结构、生产规模、装配焊接技术的发展决定。 检验工序贯穿整个生产过程,检验工序从原材料的检验,如入库的复验开始,随后在生产加工每道工序都要采用不同的工艺进行不同内容的检验,最后,制成品还要进行最终质量检验。最终质量检验可分为:焊接结构的外形尺寸检查;焊缝的外观检查;焊接接头的无损检查;焊接接头的密封性检查;结构整体的耐压检查。检验是对生产实行有效监督,从而保证产品质量的重要手段。在全面质量管理和质量保证标准工作中,检验是质量控制的基本手段,是编写质量手册的重要内容。质量检验中发现的不合格工序和半成品、成品,按质量手册的控制条款,一般可以进行返修。但应通过改进生产工艺、修改设计、改进原供应等措施将返修率减至最小。 钢结构的后处理是指在所有制造工序和检验程序结束后,对焊接结构整个内外表面或部分表面或仅限焊接接头及邻近区进行修正和清理,清除焊接表面残的飞测,消除击弧点及其他工艺检测引起的缺陷。修正的方法通常采用小型风动工具和砂轮打磨,氧化皮、油污、锈斑和其他附着物的表面清理可采用砂轮、钢丝刷和抛光机等进行,大型焊件的表面清理最好采用喷丸处理,以提高结构的疲劳强度。不锈钢焊件的表面处理通常采用酸洗法,酸洗后再作钝化处理。 第5章 钢构文化亭的制作1) 制作加工前准备详图设计和审查图纸一般设计图,不能直接用来加工制作钢结构,而是要考虑加工工艺,如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后,在原设计图的基础上绘制加工制作图(又称施工详图)。根据技术设计图纸以及发包文件中所规定的规范、标准和要求进行。加工制作图是最后沟通设计人员及施工人员意图的详图,是实际尺寸、划线、剪切、坡口加工、制孔、弯制、拼装、焊接、涂装、产品检查、堆放、发送等各项作业的指示书。备料和核对根据图纸材料表计算出各种材质、规格、材料净用量,再加一定数量的损耗提出材料预算计划。工程预算一般可按实际用量所需的数值再增加10%进行提料和备料。核对来料的规格、尺寸和重量,仔细核对材质;编制工艺流程编制工艺流程的原则是操作能以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用,可靠地加工出符合图纸设计要求的产品。内容包括:1)成品技术要求2)具体措施:关键零件的加工方法、精度要求、检查方法和检查工具;主要构件的工艺流程、工序质量标准、工艺措施(如组装次序、焊接方法等);采用的加工设备和工艺设备。2)钢结构加工制作的工艺流程样杆、样板的制作样板可采用厚度0.500.75mm的铁皮或塑料板制作,其精度要求见表6-2。样杆一般用铁皮或扁铁制作,当长度较短时可用木尺杆。样杆、样板应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。样杆、样板应妥善保存,直至工程结束后方可销毁。号料核对钢材规格、材质、批号,并应清除钢板表面油污、泥土及赃物。号料方法有集中号料法、套料法、统计计算法、余料统一号料法四种。若表面质量满足不了质量要求,钢材应进行矫正,钢材和零件的矫正应采用平板机或型材矫直机进行,较厚钢板也可用压力机或火焰加热进行,逐渐取消用手工锤击的矫正法。碳素结构钢在环境温度低于-16,低合金结构钢在低于-12时,不应进行冷矫正和冷弯曲。矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面和损伤,表面划痕深度不得大于0.5mm,且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。划线利用加工制作图、样杆、样板及钢卷尺进行划线。目前已有一些先进的钢结构加工厂采用程控自动划线机,不仅效率高,而且精确、省料。划线的要领有二条:划线作业场地要在不直接受日光及外界气温影响的室内,最好是开阔、明亮的场所。用划针划线比用墨尺及划线用绳的划线精度高。划针可用砂轮磨尖,粗细度可达0.3mm左右。划线有三种办法:先划线、后划线、一般先划线及他端后划线。当进行下料部分划线时要考虑剪切余量、切削余量。切割钢材的切割包括气割、等离子切割类高温热源的方法,也有使用剪切、切削、摩擦热等机械力的方法。要考虑切割能力、切割精度、切剖面的质量及经济性。边缘加工和端部加工方法主要有:铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。铲边:有手工铲边和机械铲边两种。铲边后的棱角垂直误差不得超过弦长的/3000,且不得大于2mm。刨边:使用的设备是刨边机。刨边加工有刨直边和刨斜边两种。一般的刨边加工余量24mm。铣边:使用的设备是铣边机,工效高,能耗少。碳弧气刨:使用的设备是气刨枪。效率高,无噪音,灵活方便。坡口加工:一般可用气体加工和机械加工,在特殊的情况下采用手动气体切割的方法,但必须进行事后处理,如打磨等。现在坡口加工专用机已开始普及,最近又出现了H型钢坡口及弧形坡口的专用机械,效率高、精度高。焊接质量与坡口加工的精度有直接关系,如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口,就容易在焊接时产生不熔部位,将在事后产生焊接裂缝。又如,在坡口表面粘附油污,焊接时就会产生气孔和裂缝,因此要重视坡口质量。制孔在焊接结构中,不可避免地将会产生焊接收缩和变形,因此在制作过程中,把握好什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度。特别是对于柱及梁的工程现场连接部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度,因此把握好开孔的时间是十分重要的,一般有四种情况:第一种:在构件加工时顶先划上孔位,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再划线确认进行打孔加工。第二种:在构件一端先进行打孔加工,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再对另一端进行打孔加工。第三种:待构件焊接及变形矫正后,对端面进行精加工,然后以精加工面为基准,划线、打孔。第四种:在划线时,考虑了焊接收缩量、变形的余量、允许公差等,直接进行打孔。机械打孔有电钻及风钻、立式钻床、摇臂钻床、桁式摇臂钻床、多轴钻床、NC开孔机。气体开孔,最简单的方法是在气割喷嘴上安装一个简单的附属装置,可打出30的孔。钻模和板叠套钻制孔。这是目前国内尚未流行的一种制孔方法,应用夹具固定,钻套应采用碳素钢或合金钢。如T8、GCr13、GCr15等制作,热处理后钻套硬度应高于钻头硬度HRC23。钻模板上下两平面应平行,其偏差不得大于0.2mm,钻孔套中心与钻模板平面应保持垂直,其偏差不得大于0.15mm,整体钻模制作允许偏差符合有关规定。数控钻孔:近年来数控钻孔的发展更新了传统的钻孔方法,无需在工件上划线,打样冲眼,整个加工过程自动进行,高速数控定位,钻头行程数字控制, 钻孔效率高,精度高。制孔后应用磨光机清除孔边毛刺,并不得损伤母材。组装钢结构组装的方法包括地样法、仿形复制装配法、立装法、卧装法、胎模装配法。地样法:用1:1的比例在装配平台上放出构件实样,然后根据零件在实样上的位置,分别组装起来成为构件。此装配方法适用于桁架、构架等小批量结构的组装。仿形复制装配法:先用地样法组装成单面(单片)的结构,然后定位点焊牢固,将其翻身,作为复制胎模,在其上面装配另一单面结构,往返两次组装。此种装配方法适用于横断面互为对称的桁架结构。立装法:根据构件的特点及其零件的稳定位置,选择自上而下或自下而上的顺序装配。此装配方法适用于放置平稳,高度不大的结构或者大直径的圆筒。卧装法:将构件放置于卧的位置进行的装配。适用于断面不大,但长度较大的细长构件。胎模装配法:将构件的零件用胎模定位在其装配位置上的组装方法。此种装配方法适用于制造构件批量大、精度高的产品。拼装必须按工艺要求的次序进行,当有隐蔽焊缝时,必须先予施焊,经检验合格方可覆盖。为减少变形,尽量采用小件组焊,经矫正后再大件组装。组装的零件、部件应经检查合格, 零件、部件连接接触面和沿焊缝边缘约3050mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪、油迹等应清除干净。板材、型材的拼接应在组装前进行;构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行,以便减少构件的残余应力,保证产品的制作质量。构件的隐蔽部位应提前进行涂装。钢构件组装的允许偏差见钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001有关规定。焊接焊接是钢结构加工制作中的关键步骤。摩擦面的处理高强度螺栓摩擦面处理后的抗滑移系数值应符合设计的要求(一般为0.450.55)。摩擦面的处理可采用喷砂、喷丸、酸洗、砂轮打磨等方法,一般应按设计要求进行,设计无要求时施工单位可采用适当的方法进行施工。采用砂轮打磨处理摩擦面时,打磨范围不应小于螺栓孔径的4倍,打磨方向宜与构件受力方向垂直。高强度螺栓的摩擦连接面不得涂装,高强度螺栓安装完后,应将连接板周围封闭,再进行涂装。涂装、编号涂装环境温度应符合涂料产品说明书的规定,无规定时,环境温度应在538之间,相对湿度不应大于85%,构件表面没有结露和油污等,涂装后4h内应保护免受淋雨。钢构件表面的除锈方法和除锈等级应符合规范的规定,其质量要求应符合国家标准涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级的规定。构件表面除锈方法和除锈等级应与设计采用的涂料相适应。施工图中注明不涂装的部位和安装焊缝处的3050mm宽范围内以及高强度螺栓摩擦连接面不得涂装。 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计的要求。构件涂装后,应按设计图纸进行编号,编号的位置应符合便于堆放、便于安装、便于检查的原则。对于大型或重要的构件还应标注重量、重心、吊装位置和定位标记等记号。编号的汇总资料与运输文件、施工组织设计的文件、质检文件等统一起来,编号可在竣工验收后加以复涂。加工制作图的绘制、号料、放线、切割、坡口加工、开制孔、组装(包括矫正)、焊接、摩擦面的处理、涂装与编号是钢结构加工制作的主要工艺。3)焊接的质量检验焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验和成品检验。(1)焊前检验检验技术文件(图纸、标准、工艺规程等)是否齐备。焊接材料(焊条、焊丝、焊剂、气体等)和钢材原材料的质量检验,构件装配和焊接件边缘质量检验、焊接设备(焊机和专用胎、模具等)是否完善。焊工应经过考试取得合格证,停焊时间达6个月及以上,必须重新考核方可上岗操作。(2)焊接生产中的检验主要是对焊接设备运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况,以及多层焊接过程中夹渣、焊透等缺陷的自检等,目的是防止焊接过程中缺陷的形成,及时发现缺陷,采取整改措施,特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接工艺的严明的纪律性。1)焊接工艺评定首次使用的钢材应进行工艺评定,但当该钢材与已评定过的钢材具有同一强度等级和类似的化学成分时,可不进行焊接工艺评定。首次采用的焊接方法,采用新的焊接材料施焊,首次采用的重要的焊接接头形式,需要进行预热、后热或焊后热处理的构件,都应进行工艺评定。进行工艺评定用的钢材、焊接材料和焊接方法应与工程所使用的相同;对于要求熔透的T形接头焊接试件,应与工程实物相当。焊接工艺评定应由较高技能的焊工施焊。2)焊接工艺施焊电源的网路电压波动值应在5%范围内,超过时应增设专用变压器或稳压装置。根据焊接工艺评定编制工艺指导书,焊接过程中应严格执行。对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及组合焊缝应在焊缝的两端设置引弧和引出板;其材料和坡口形式应与焊件相同。引弧和引出的焊缝长度:埋弧焊应大于50mm,手弧焊及气体保护焊应大于20mm。焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板,不得用锤击落,并修磨平整。角焊缝转角处宜连续绕角施焊,起落弧点距焊缝端部宜大于10mm;角焊缝端部不设引弧和引出板的连续焊缝,起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应填满。下雪或下雨时不得露天施焊,构件焊区表面潮湿或冰雪没有清除前不得施焊,风速超过或等于8m/s(CO2,保护焊风速2m/s),应采取挡风措施,定位焊工应有焊工合格证。不得在焊道以外的母材表面引弧、熄弧。在吊车梁、吊车桁架及设计上有特殊要求的重要受力构件其承受拉应力区域内,不得焊接临时支架、卡具及吊环等。多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理并检查,如发现焊接缺陷应清除后再施焊,焊道层间接头应平缓过渡并错开。焊缝同一部位返修次数,不宜超过两次,超过二次时,应经焊接技术负责人核准后再进行。焊缝坡口和间隙超差时,不得采用填加金属块或焊条的方法处理。对接和T形接头要求熔透的组合焊缝,当采用手弧焊封底,自动焊盖面时,反面应进行清根。T形接头要求熔透的组合焊缝,应采用船形埋弧焊或双丝埋弧自动焊,宜选用直流电流;厚度t8mm的薄壁构件宜采用二氧化碳气体保护焊。厚度t5mm板的对接立焊缝宜采用电渣焊。栓钉焊接前应用角向磨光机对焊接部位进行打磨,焊后,焊接处未完全冷却之前,不得打碎瓷环。栓钉的穿透焊,应使压型钢板与钢梁上翼缘紧密相贴其间隙不得1mm。轨道间采用手弧焊焊接时应符合下列规定,轨道焊接宜采用厚度12mm,宽100mm的紫铜板弯制成与轨道外形相吻合的垫模;焊接的顺序由下向上,先焊轨底,后焊轨腰、轨头,最后修补四周;施焊轨底的第一层焊道时电流应稍大些以保证焊透和便于排渣。每层焊完后要清理,前后两层焊道的施焊方向应相反;采取预热、保温和缓冷措施,预热温度为200300,保温可采用石棉灰等。焊条选用氢型焊条。当压轨器的轨板与吊车梁采用焊接时,应采用小直径焊条,小电流跳焊法施焊。柱与柱,柱与梁的焊接接头,当采用大间隙加垫板的接头形式时,第一层焊道应熔透。焊接前预热及层间温度控制,宜采用测温器具测量(点温计、热电偶温度计等)。预热区在焊道两侧,其宽度应各为焊件厚度的2倍以上,且不少于100mm,环境温度低于0时,预(后)热温度应通过工艺试验确定。焊接H型钢,其翼缘板和腹板应采用半自动或自动气割机进行切割,翼缘板只允许在长度方向拼接;腹板在长度和宽度方向均可拼接,拼接缝可为“十”,字形或“T”形,翼缘板的拼接缝与腹板的错开200mm以上,拼接焊接应在H型钢组装前进行。对需要进行后热处理的焊缝,应焊接后钢材没有完全冷却时立即进行,后热温度为200300,保温时间可按板厚每30mm 1h计,但不得少于2h。(3)焊接检验全部焊接工作结束,焊缝清理干净后进行成品检验。检验的方法有很多种,通常可分为无损检验和破坏性检验两大类。1)无损检验可分为外观检查、致密性检验、无损探伤外观检查:是一种简单而应用广泛的检查方法,焊缝的外观用肉眼或低倍放大镜进行检查表面气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等,并用测量工具检查焊缝尺寸是否符合要求。根据结构件承受荷载的特点,产生脆断倾向的大小及危害性,将对接焊缝分为三级,不同质量等级的焊缝,质量要求不一样,规定采用的检验比例、验收标准也不一样。一级焊缝:重级工作制和起重量50t的中级工作制的吊车梁,其腹板、翼缘板、吊车桁架的上下弦杆的拼接焊缝。母材板厚Q235钢t38mm,16Mn钢t30mm,16Mnq、15Mnq钢t25mm,且要求熔敷金属在-20的冲击功Akv27J,承受动载或静载结构的全焊透对接焊缝。二级焊缝:除上述之外的其他全焊透对接焊缝及吊车梁腹板和翼缘板间组合焊缝为二级焊缝。三级焊缝:非承载的不要求焊透或部分焊透的对接焊缝、组合焊缝以及角焊缝为三级焊缝。致密性检验,主要用水(气)压试验、煤油渗漏、渗氨试验、真空试验、氦气探漏等方法,这些方法对于管道工程、压力容器等是很重要的方法。无损探伤:主要有磁粉探伤、涡流探伤、渗透探伤、射线探伤、超声波探伤等,所谓无损探伤就是利用放射线、超声波、电磁辐射、磁性、涡流、渗透性等物理现象,在不损伤被检产品的情况下,发现和检查内部或表面缺陷的方法。磁粉探伤(MT):是利用焊件在磁化后,在缺陷的上部会产生不规则的磁力线这一现象来判断焊缝中缺陷位置。可分为干粉法、湿粉法、萤光法等几种。涡流探伤(ET):将焊件处于交流磁场的作用下,由于电磁感应的结果会在焊件中产生涡流。涡流产生的磁场将削弱主磁场,形成叠加磁场。焊件中的缺陷会使涡流发生变化,也会使叠加磁场发生变化,探伤仪将通过测量线圈发现缺陷。渗透探伤(PT):是依靠液体的渗透性能来检查和发现焊件表面的开口缺陷,一般有着色法和萤光法。射线探伤(RT):是检验焊缝内部缺陷的准确而可靠的方法。当射线透过焊件时,焊缝内的缺陷对射线的衰减和吸收能力与密实材料不同,使射线作用在胶片上,由于射线强度不同,胶片冲洗后深浅影像不同,而判断出内部缺陷。超声波探伤(UT):是利用频率超过20kHz的超声波在渗入金属材料内部遇到异质界面时会产生反射的原理来发现缺陷。2)破坏性检验焊接质量的破坏性检验包括焊接接头的机械性能试验、焊缝化学成分分析、金相组织测定、扩散含量测定、接头的耐腐蚀性能试验等,主要用于测定接头或焊缝性能是否能满足使用要求。机械性能试验:包括测定焊接接头的强度、延伸率、断面收缩率、拉伸试验、冷弯试验、冲击试验等,国标焊接接头机械性能试验取样方法(GB2649)规定了取样方法,国标焊接接头拉伸试验方法(GB2651)规定了金属材料焊接接头横向拉伸试验和点焊接头的剪切试验方法;国标金属拉伸试验方法(GB228)和国标金属高温拉伸试验方法(GB4338)规定了拉伸试验的方法;国标焊接接头弯曲及压扁试验方法(GB2653)规定了焊接接头正弯及背弯试验,横向侧弯试验,纵向正弯及背弯试验,管材压扁试验等的方法;国标焊接接头冲击试验方法规定了焊接接头的夏比冲击试验方法,以测定试样的冲击吸收功。化学成分分析:是对焊缝的化学成分分析,是测定熔敷金属化学成分,我国的焊条标准中对此做出了专门的规定。 金相组织测定,是为了了解焊接接头各区域的组织,晶粒度大小和氧化物夹杂,氢白点等缺陷的分布情况,通常有宏观和微观方法之分。扩散氢测定:国标电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法(GB3965)适用于手工电弧焊药皮焊条熔敷金属中扩散氢含量的测定。耐腐蚀试验方法:国标不锈钢耐腐蚀试验方法(GB4334)等规定不同腐蚀试验方法,不同
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