建筑钢结构制作工艺 课程设计

1、建筑钢结构制作工艺学课程设计班级:姓名:学号:指导老师:6-1图为某工程箱型钢柱,箱型柱规格为1400×1400×40,厚度40mm材质为Q345GJC-Z15,其他材质为Q345C,箱型柱主焊缝、隔板与箱型柱及牛腿与箱型柱的焊缝均为全熔透一级,箱型柱内部纵向劲板为部分熔透焊缝,牛腿翼缘板与腹板之间的焊缝为角焊缝,请编制该箱型柱的制作工艺。 一、箱型柱制作总体工艺流程连接板连接H型钢牛腿内隔板箱型柱本体 钢柱制作工艺总体流程图二、构件深化设计详图包括:模型图、主视图、各剖面视图、各板详图、材料表(见图纸中三、箱型柱制作工艺细则1 翼板、腹板和纵向劲板下料(1下料钢柱翼板、腹

2、板和纵向劲板钢板厚度均为40mm,下料后零件板形状为条形,下料可采取直条切割机或数控直条切割机切割。下料时应预放焊接收缩和二次加工余量;例如腹板下料,长度尺寸应为8990mm+20mm+ 9mm;其中20mm为二次加工余量(上端面铣削,9mm为焊缝收缩余量(每1000mm收缩1.0mm考虑;宽度尺寸应为1320mm-8mm+4mm,其中8mm为焊接间隙,4mm为焊缝焊接收缩余量(每接头预放2mm。再如纵向劲板下料,纵向劲板与横隔板和壁板焊缝为部分熔透,组装要求顶紧装配,下料尺寸为428(760mm×260mm;(2下料检验上述翼板、腹板和劲板下料后需要按设计图纸及相关规范进行检验,检

3、测项及允许偏差如下表: 2 纵向劲板、腹板坡口加工坡口采取半自动气割切割机加工。按图纸要求坡口尺寸进行坡口加工,加工后的坡口尺寸满足下表,并用砂轮机磨去坡口表面的氧化皮至金色本色。3 钢柱本体箱形组立装配(1 组装前准备检查腹板、垫板的标记/标识,核对材质、规格、编号及外观尺寸、形状的正确性,发现问题及时反馈。划线:在翼板、腹板上均划出中心线、端部铣削加工线;翼板上以中心线为基准划出腹板定位线、坡口加工线;腹板、翼板上以柱顶铣削加工线为基准划出内隔板等组装定位线位置,无误后打样冲眼进行标识,如下图示意: (2 腹板衬垫板安装在箱形柱的腹板上装配焊接衬垫板(垫板规格选用10×30mm

4、的钢板,并进行定位焊固定,定位焊要求应符合现行相关国家规范,要求如下; 定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊,所用焊接材料应与正式施焊相当。 定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。钢衬垫的定位焊宜在接头坡口内焊接,定位焊焊缝厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3(5mm,定位焊焊缝长度宜大于60mm ,间距宜为200400mm(300mm,并应填满弧坑。 定位焊预热温度应高于正式施焊预热温度。 当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时,必须清除后重焊。 垫板安装应严格控制两垫板外边缘之间的距离,如下图示: (3钢柱本体箱型U 型组立 1 内隔板加工题目给出的钢柱本体箱型构件截面为1400×40mm ,

5、根据确定的钢柱隔板焊接工艺,隔板四条与壁板连接焊缝采取CO 2气体保护焊接方法,且焊缝质量要求全熔透一级,所以隔板与壁板焊缝坡口采取双面对称坡口形式,见下图。为保证箱体截面形状和尺寸符合组装要求,隔板四条与壁板接触面需进行铣削加工,加工后隔板外形尺寸如下图示。垫板焊接,保证根部间隙将箱型柱腹板置于平台上定位点焊位置线 其中:L 1、L 2为隔板对角线尺寸,且对角线差L 1-L 2<1.5mm (对角线差控制隔板产生平行四边形2 内部隔板、纵向劲板组装把划好线的下翼板水平放置于胎架(或组立机平台上,按照定位线把已装配好的内隔板组装在下翼板之上,调整内隔板与下翼板垂直度,合格并顶紧后进行定位

6、焊接(定位焊缝要求应符合相关规范要求。内隔板与下翼板的间隙不得大于0.5mm ,隔板与下翼板的垂直度不得大于1mm 。按照同样方式组装柱顶板;当箱体内容隔板间距较大时(>3000mm ,宜增设工艺隔板,组装如下图示。中心线纵向劲板隔板工艺隔板隔板、纵向劲板组装3 两侧腹板组装使内隔板对准腹板上所划的隔板定位线,调整翼板与腹板之间的垂直度不得大于b/500(b 为边长;将腹板与翼板、隔板顶紧,并检查截面尺寸及腹板与翼缘板的垂直度,合格后进行定位焊接,如下图所示。顶板腹板两侧腹板组装(4盖板(上翼缘板组装将已形成U型的箱体吊至箱型组立机平台上,组装上翼板、组装时截面高度方向加放焊接收缩余量。

7、利用行车将制作好并检验合格的上翼板吊上组装平台,与腹板、内部隔板顶紧装配(顶紧装配要求应符合现行相关规范:其顶紧接触面应有75%以上的面紧贴,用0.3mm 的塞尺检查,其塞入面积应小于25%,边缘最大间隙不应大于0.8mm;并检查箱型截面截面尺寸、腹板与翼板错位偏差、扭曲量等,合格后进行定位焊接,盖板组装如下图示。盖板箱体盖板组装(5焊接箱型柱本体焊缝焊接包括三部分:(1内部隔板与翼、腹板焊缝焊接,(2纵向劲板与隔板和翼、腹板焊缝焊接,(3纵向主焊缝焊接。其中(1、(2两部分焊缝焊接采取CO2气体保护焊,而(3纵向主焊缝焊接则采取埋弧自动焊施焊。1隔板焊缝焊接隔板焊缝焊接采取CO2气体保护焊对

8、称是施焊,焊接工艺参数如下表;为有效保证焊缝质量,在进行立焊缝施焊时,宜选取由下向上顺序施焊。 2纵向劲板焊缝焊接纵向劲板与壁板焊缝要求为部分熔透焊缝,焊缝坡口采取双面对称坡口,焊接采取CO2气体保护焊施焊,其工艺参数同隔板焊接。3纵向主焊缝焊接箱型本体纵向主焊缝焊接翼腹板厚度均为40mm,接头形式采取了厚钢板窄坡口,如下图示;焊缝焊接采取埋弧自动焊施焊,焊接工艺如下: 纵向主焊缝接头形式焊丝和焊剂的选用:埋弧自动焊焊丝的各项性能指标,应符合熔化焊用钢丝(GB/T14957的各项规定。被选用的焊丝牌号必须与相应的钢材等级、焊剂的成分相匹配;埋弧自动焊的焊剂应符合低合金钢埋弧焊用焊剂(GB124

9、70标准的有关规定,被选用的焊剂牌号必须与所采用的焊丝牌号和焊接工艺方法相匹配,焊剂在使用前应严格按照要求烘干。引熄弧板的设置:引熄弧板材质应与母材相同,其坡口尺寸形状也应与母材相同。埋弧焊焊缝引出长度应大于60mm,其引熄弧板的板宽不小于100mm,长度不小于150mm。焊接位置及顺序:平焊位置焊接,为了控制焊接变形,采用两台埋弧焊机同向同规范焊接,焊接如下图示 (上述焊接工艺为涉及焊接所需的相关措施,如焊前预热、层间温度控制、焊后缓冷等相关措施,请参考书本第五章钢结构焊接相关内容焊接工艺参数此焊接工艺参数是根据焊接工艺试验评定而确定的。参数见下表,为埋弧自动焊工艺参数(埋弧自动焊打底、填充

10、及盖面,打底厚度根据板厚而定,一般为10-20mm。 1焊缝检验所有焊缝焊接后,按现行相关国家规范JGJ81-02进行外观和内在质量的检验。熔透焊缝内在质量采用超声波检测,检测具体要求如下:a全熔透焊缝,按GB11345标准执行b焊缝级别,全熔透和部分熔透c一级焊缝100%,检验等级B级,评定等级II级合格二级焊缝20%,检验等级B级,评定等级III级合格d焊缝返修对检测不合格的焊缝(特别是全熔透一级焊缝,则需严格按相关规定进行返修,返修焊接应由合格焊工担任;一次返修按常规工艺,第二次返修必须编制专门返修工艺,严格按照工艺执行,本箱型钢柱,同一部位返修不宜超过两次。e矫正钢柱本体箱型构件焊缝数

11、量多,使用钢板厚度厚,焊缝熔敷金属填充量大,大量焊缝焊接使构件发生扭曲和旁弯变形;所以需要对变形箱型进行矫正,由于构件截面大(1400×40mm,焊接后的刚性非常大,一般的冷弯或冷压矫正方法很难实现,通常采取局部加热并辅助外力等综合矫正法;因此,局部加热视变形扭曲情况大小,用一条或数条斜线来校正,斜线方向和扭曲方向成八字形;即相反方向。加热温度750850°C,加热宽度为板厚的12倍,深度(侧面视板厚的1/22/3。斜线的斜坡在30º50º之间。斜坡越大,校正量越大。为提高校正效果,局部可借助机械外力,如在钢柱拱面上用千斤顶加力,使旁弯部位按预定要求矫直

12、。(7端面铣削加工检验焊接箱型柱端面铣削前应先确认箱体已经过矫正并且合格,同时对设备的完好性进行检查确认。对箱型柱上端面进行铣削加工,粗糙度要求12.5µm,垂直度要求0.5mm,如下图示:12.5 箱型柱端面铣示意图(注:t1为箱体柱身板厚度,t2为箱体顶板厚度,a为铣削厚度,b为铣削宽度。铣削完毕后,对端面垂直度利用大角尺进行检测,同时对铣削范围利用直尺检测;要求顶板与柱身板之间焊缝处熔合应良好,若存在局部熔合缺陷应将缺陷清除后补焊并进行重新打磨。(8钢柱二次组装钢柱连接牛腿均为焊接H型钢构件,对焊接H型钢构件的制作工艺这里省了,直接介绍钢柱上焊接H型钢的装焊,装焊工艺如下:1钢

13、柱装配前,应首先确认箱型柱的本体已检测合格,局部的补修及弯扭变形均已调整完毕。2将钢柱本体放置在装配平台上,确立水平基准;然后,根据各部件在图纸上的位置尺寸,进行划(弹线,其位置线包括中心线、基准线等,各部件的位置线应采用双线标识,定位线条应清晰、准确,避免因线条模糊而造成尺寸偏差。3待装配的部件(如牛腿等,应根据其在结构中的位置,先对部件进行组装焊接,使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，实现部件焊接质量的有效控制。 4）在装配胎架上，按其部件在钢柱上的位置进行组装，如下图示： 牛腿 箱型柱本体 钢柱牛腿组装 （9）除锈、涂装 钢柱除锈采取自动抛丸机抛丸除锈，除锈表面质量等级不得低于设计要求的

14、 Sa2.5 级，除锈 磨料选用参考书本第九章相关内容。 常用喷射磨料品种、粒径及喷射工艺参数 磨料名称 磨料粒径（mm） 压缩空气动力 （MPa） 石英砂 3.20.63 0.8 筛余量不小于 40% 硅质河砂 3.20.63 0.8 筛余量不小于 40% 金刚砂 2.00.63 0.8 筛余量不小于 40% 钢线砂 线粒直径 1.0，长度等 于直径，其偏差不大于 直径的 40% 铁丸或钢丸 1.60.63 0.8 筛余量不小于 40% 磨料的选择，除要满足喷射或抛射工艺要求外，还要考虑消耗成本和综合的经济效益。 如河砂价格低廉， 但它一般只能使用一次， 而且喷射质量较差， 粉尘又大。 钢丸

15、虽然价格高， 0.50.6 45 3575 100300 0.50.6 45 3575 100300 0.350.45 45 3570 100200 0.50.6 68 3570 100200 0.50.6 喷嘴直径 （mm） 68 喷 射 角 （°） 3570 喷距 （mm） 100200 但它可使用 500 次以上，除锈质量好，且无粉尘。 由于各种涂料的性能不同，涂料对钢材的附着力也不同。因此，涂料的选用和采用涂装方法 等应参考书本相关内容去选择确定。 概述：在高层建筑钢结构中，箱型截面柱（简称箱型柱）用量很大。箱型柱由四块钢板焊接 而成，柱子一般要求都不比较长，要贯穿若干层楼层

16、，每层均与横梁或斜支撑连接。为了提 高柱子的刚度和抗扭能力，在柱子内部设置有横向肋板（又叫隔板） ，一般都设置在柱子与 梁、斜支撑等连接的节点处。在上、下节柱连接处，下节柱子顶部要求平整。箱型柱四个角 接接头的坡口形式应按要求选择。当板厚大于 40mm 时，应采用防止层状撕裂的坡口形式。 在全熔透部位可设置永久性钢垫板。 四条焊缝一般可采用 CO2 气保焊或埋弧焊焊接。 当壁厚 较大，或在较低气温下焊接时，应按照钢结构焊接规范要求采取预热及后热措施。内隔 板与面板的四条焊缝，由于柱内空间小，只能在焊期中三条，最后一面的焊缝可采用电渣焊 方法解决，但由于电渣焊的热输入大，单侧焊会引起柱体的弯曲变

17、形，所以在实际生产中采 用在内隔板两侧用电渣焊对称焊接。按制作过程，进行构件制作：施工详图设计，原材料采 购，零件与部件的加工、组装、焊接、矫正、预拼装，表面处理，涂装，包装，运输等。在 每个制作过程中，按照国家有关要求进行严格的执行（如GB 50205-2001 钢结构工程施工 质量验收规范 ， GB-T1591-2008- 低合金高强度结构钢 ， GBT 700-2006 碳素结构钢 ， GB50661-2011 钢结构焊接规范 ） ，确保钢结构的质量和安全生产。 四、课程总结 建筑钢结构制作工艺学在这个学期中， 由刘工和金小群老师指导我们学习， 在这个过程 中，我们认识到这是一个实践和认

18、识较强的学科，其中有大量的专业知识，例如：建筑钢结 构材料以及性能、 施工详图设计、 构件的加工、 焊接与螺栓的连接、 钢结构的预拼装与涂装、 构件的质量检验、包装及运输等相关知识。 在这个学期中， 我们多次参观了一些钢结构厂房车间和杭奥中心。 让我们有了直观的认 识不再是纯粹的课本知识， 在厂房车间的参观中， 让我更加形象具体地认识到了钢结构制作 工艺在处理钢材上的运用。跟着制作流程参观，也让我对加工工序有了更深刻的印象。杭州 奥运体中心主体育场的参观则让我见识到了真正的钢结构应用实例， 在工地中所有的钢结构 都是在钢构工厂里经过一系列的加工和处理的， 并且在运送到现场之前还要经过一道重要的 工序钢结构的预拼装。 钢结构的预拼装也是众多制作工艺中的一种， 也是必不可少的一 道工序。在工地上，我还亲眼看到了工地焊接、工地吊装等难得一见的制作工艺，可谓是收 获颇丰。 在刘老师这种书本结合实践的教学方式下， 让我学习钢结构制作工艺学这门课程变 得更加得心应手。 施工详图的设计也是钢结构制作的一