Z钢结构的施工工艺流程.doc

钢结构施工技术
1.加工工艺
本工程的钢结构主梁为大型工字钢，加工焊接工字钢显得特别重要，工字钢的流水作业生产工艺流程如图1所示。

放样

原材料
矫正

号料
剪冲锯
气割
零件平直
半成品库分类堆放
二次下料
拼接
焊接
矫正
小装配
焊接
矫正
端部铣平
总装配
焊接
矫正
端部铣平
成品钻孔
铲磨除锈
油漆
包装
退火解决
出厂
弯制煨
（滚圆）模压
边沿加工
（铣、刨、铲）
制孔
（冲、钻）

图1 工字钢流水作业生产的工艺流程
1.1材料拼接
钢板拼接必须在直条下料前完毕，先采用埋弧自动焊进行钢板的焊接，焊后按规定规定进行无损探伤，20%X射线探伤，符合GB标准中的Ⅲ级为合格。无损探伤合格后，钢板的调平采用滚板机进行。
钢板对接接头预放收缩量：
板厚δ8~16 mm时， 为1.5~2mm；
板厚δ20~40 mm时，为2.5~3mm。
1.2下料
直条下料采用多头切割机，将平直的钢板用行车吊至多头切割机工作台上，根据图纸规定调整好纵向割炬的间距，然后进行切割。连接件、肋板等的下料采用仿形切割机切割，按制作好的样板先切割一件，检查合格后进行批量生产。型钢下料采用机械切割。
下料应预留加工余量、焊接受缩量：
所有机加工边的加工余量一般预留为5mm；接口焊缝每一个接口为1.0mm；纵长焊缝焊接受缩量每米0.1～0.5mm。
1.3组对
将翼缘板置于组对专用设备上，使之对中；然后把腹板立放对中，将翼缘板和腹板压紧点焊固定，组对成┻形；最后将另一块翼缘板组对点焊好成Ⅰ形。定位焊时在两侧每隔200mm点焊50mm长、3～5mm高的间断焊。
1.4焊接
对组后的工字型钢运至焊接工作台上（如图2-a所示），置于船形位置，采用埋弧自动焊进行平角位置的焊接，焊缝两端设立长100mm的T形引出板，引出板处焊缝长度不得少于50mm，焊接顺序如图2-b所示。
1
2
3
4

(a) 焊接位置 (b) 焊接顺序
图2

焊接材料选择如表：
材料
Q235
Q345
A304
焊条
E4303
E5016
E0-18-10-Nb-16
焊丝
H08Mn
H08Mn2SiA
KTS304

埋弧自动焊焊接工艺规范如表：
焊缝高度
焊接层次
焊丝直径
焊接电流
焊接电压
焊接速度
≤12mm
1
4
500~550
34~36
26~30m/h
＞12mm
2层3道
4
550~600
36~38
28~30m/h
1.5调校
焊接后的H钢的翼缘板会产生菌状变形，并且翼缘板与腹板的垂直度也有偏差，必须采用工字钢矫正机进行矫正。其原理如图3所示，导辊布置在图剖面的前后，以校正垂直，采用矫正辊两侧下压进行。矫正时必须先试校一段（约500mm长），检查合格后方可正常进行。当板厚较大时，应分几次调校。
B
B
矫正辊
工件

图3 矫正原理图
通过工字钢矫正机矫正后的H钢有时也还存在扭曲、弯曲变形等，必须采用火工矫正，其矫正原理如下：扭曲变形、翼板不平采用线加热方式进行；弯曲变形采用点加热或三角形加热进行，如图4所示。

(a) 扭曲变形加热方式 (b) 翼板不平加热方式

(c) 侧向弯曲变形加热方式 (d) 起拱弯曲变形加热方式
图4

火焰矫正注意事项:
对于变形较大部位的矫正，宜采用中性焰矫正。
对于变形较小部位的矫正，宜采用氧化焰矫正。
线状加热时加热宽度为板厚的0.5～2倍左右。
加热深度一般控制在钢材厚度的40%以下。
若一次加热未达成矫正较果，则需要做第二次加热，此时加热温度应略高于前次。同一部位加热矫正不得超过两次。

加热线宽度对钢板弯曲的影响（700℃）
变形

钢板厚(mm)
弯曲量(mm)
加热深度
(mm)
20
30
40
60
80
20
3.8
5.3
6.6
8.0
—
2~3
30
—
3.2
4.1
5.6
6.5
2~3
60
—
2.1
2.5
3.2
3.7
3~5
火焰矫正程序:
做好矫正前准备，检查氧、乙炔、工具、设备情况，选择合适的焊矩、焊嘴。了解矫正件的材质，及其塑性、结构特性、则性，技术条件及装配关系等，找出变形因素。用目测或直尺、粉线等测量变形尺寸，拟定变形大小，并分析变形的类别。拟定加热位置和加热顺序，考虑是否需加外力。先矫正刚性大的方向和变形大的部位。拟定加热范围、加热温度和深度。对于变形大的大工件，其加热温度为600~800℃，焊接件的矫正加热温度为700~800℃。
检查矫正质量，对未能达成质量规定的范围进行再次的火焰矫正。矫正量过大的应在反面进行火焰矫正，直至符合技术规定。有退火解决规定的矫正件，需消除矫正应力。焊接件的退火温度为650℃。
1.6组装
拼装必须按顺序进行，当有隐蔽焊缝时，必须先予施焊经检查合格方可覆盖。布置拼装胎具时，其定位必须考虑预放出焊接受缩量及齐头、加工余量。为减少变形，尽量采用小件组焊，经矫正后再大件组装。胎具及装出的首件必须通过严格检查，方可大批进行装配工作。组装前，零件、部件的连接接触面和沿焊缝边沿每边30~50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪等应清除干净。组装时的点固焊缝长度须大于40mm，间距为300~400mm，点固焊缝高度不宜超过设计焊缝高度的2/3。板材、型材的拼接，应在组装前进行；构件的组装应在部位组装、焊接、矫正后进行，以便减少构件的焊接残余应力，保证产品的制作质量。构件的隐蔽部位应提前进行涂装。装配时规定磨光顶紧的部位，其顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴，用0.3mm的塞尺检查，其塞入面积应小于25%，边沿间隙不应大于0.8mm。拼装好的构件应立即用油漆在明显部位编号，写明图号、构件号和件数，以便查找。工地现场拼装成整体，必须保证腹板与翼缘的拼接焊缝错开200mm以上。
1.7表面解决及油漆
钢构件防腐施工方式为喷涂，具体程序为：在工厂涂装环氧富锌底漆一道，在工地补涂底漆后，再涂面漆一道，保证总厚度≥120μm。
在未喷砂解决前拟定钢材表面质量级数。
A级：钢板表面全被轧制铁鳞盖着，只有很少或甚至没有锈斑可以看到。
B级：钢板表面被轧制铁鳞盖及锈斑盖着。
C级：钢表面全被锈斑盖着，只有很少或甚至没有锈蚀小孔可以看到。
D级：钢表面全被锈斑盖着，可以看到大量锈蚀小孔。
材料准备：晒砂、选砂。喷砂选用干燥的石英砂，粒径为1.5～4.0mm，喷嘴直径φ10mm，喷嘴距离钢材表面100～150mm，加工解决后的表面呈现灰白色为最佳。
喷砂施工环节：
①启动空压机，并将压力控制在0.6MPa到0.8MPa之间。
②将空气通过油水分离器后送到砂罐入口处，由气压使干砂从喷嘴喷出，喷嘴最小直径为8mm，喷嘴出口端的直径磨损量超过起始内径的20%时，需更换喷嘴。
③控制喷嘴在金属表面均匀移动，喷嘴距金属表面为8 -35cm，角度与金属表面构成30-70°。
④通过喷砂的金属表面所有露出金属本色，没有明显的阴影条纹、斑痕等，并显出一定的粗糙度，达成国家标准Sa2.5级。
⑤砂罐停止供砂，用空压机吹出的高压气流吹净金属表面的砂尘，特殊部位用溶剂清洗。
⑥自检合格后，请监理和业主检查，合格后方可进行涂漆。
注意事项：
①油漆涂敷采用喷涂，个别位置可采用刷涂。
②在正式喷涂前先试喷，检查喷枪是否正常，将空压机输送压力定为0.3～0.55MPa。
③保持配漆工具的清洁，配漆前检查涂料各组牌号，严格按规定的比例进行调配，并充足搅拌均匀，并经200目/英寸的滤网过滤。
④喷涂施工条件规定：环境温度应高于5℃或基体金属表面温度应比露点高3度，一般温度值为15～30度，相对湿度不宜大于85%。涂层表面必须无水份、油、油脂、松散铁锈及其它污染物。
⑤经喷砂解决后的金属表面，喷涂层表面(中间层)不得污染或用沾有油脂的手触摸。
⑥经喷砂后的金属表面应尽快进行喷涂底漆，在晴天和不太潮湿的天气，间隔时间不得超过12小时，在雨天潮湿或有雾的环境，间隙时不得超过2小时。
现场补涂
在安装完毕后，先将碰损修补部份用钢丝球除去锈蚀及周边涂层，进行补涂最后面漆。
1.8技术规定
钢结构制作必须严格执行图纸技术规定和有关标准的规定。除钢架梁的主材工厂拼接焊接、工地安装拼接焊缝按GB50205-2023中二级规定外，其余均按三级标准。
钢结构制作的工序较多，对加工顺序要周密安排，尽也许避免或减少工件倒流，以减少往返运送和周转时间。
施工过程各工序具体控制规定见下表

气割的允许偏差(mm)
项目
允许偏差
零件宽度，长度
±3.0
切割面平面度
0.05t，且不大于2.0
割纹深度
0.3
局部缺口深度
1.0

焊脚尺寸K值(mm)
焊接方法
尺寸偏差
K＜12
K≥12
埋弧焊
+4
+5
手工电弧焊及气体保护焊
+3
+4

焊缝宽度及余高值(mm)
焊接方法
焊缝形式
焊缝宽度c
焊缝余高h
cmin
cmax
埋弧焊
Ⅰ形焊缝
b+8
b+28
0～3
非Ⅰ形焊缝
g+4
g+14
手工电弧焊
Ⅰ形焊缝
b+8
b+8
平焊：0～3
其余：0～4
非Ⅰ形焊缝
g+4
g+4

钢材矫正的允许偏差(mm)
项次
偏差名称
示意图
允许偏差
1
钢板扁钢的局部挠曲矢高f
尺子
1000
δ
f

在1m范围内δ＞14，f≤1.0 δ≤14, f≤1.5
2
角钢、槽钢、工字钢的挠曲矢高f

长度的1/1000但不大于5
3
角钢肢的垂直度△
Δ

△≤b/100
但双肢铆接连接时角钢的角度不大于90°
4
翼缘对腹板的垂直度
槽钢
Δ
Δ

△≤b/80(槽钢)
工字钢
H型钢
△≤b/100,且不大于2.0(工字钢)(H型钢)
构件的各项技术数据经检查合格后，对加工过程中导致的焊疤、凹坑应予补焊并铲磨平整。对临时支撑、夹具应予割除。
铲磨后零件表面的缺陷深度不得大于材料厚度负偏差值的1/2。对梁的受拉翼缘特别应注意光滑过渡。

焊接工字钢的允许偏差

项目
允许偏差(mm)
图例
截面高度(h)
h＜500
±2.0
h
b

500≤h≤1000
±3.0
h＞1000
±4.0
截面宽度(b)
±3.0
腹板中心偏移
2.0
e

翼缘板垂直度(△)
b/100
3.0
△
b
h
b
△

弯曲矢高
l/1000
5.0

扭曲
h/250
5.0

腹板局部
平面度(f)
t≤14
3.0
b
1000
1
1
f
1 1
f
1000

t≥14
2.0

2.钢结构安装
2.1安装前的准备工作
1．技术准备
认真熟悉图纸，组织学习有关的技术质量规范和施工安全操作规程，明确本工程质量验收标准。
做好施工组织设计和各工序技术安全交底工作。做好焊接工艺评估工作。与监理密切联系，按监理和规范规定做好技术资料表格准备。积极参与现场协调会议，及时做好技术交底工作。根据方案进一步设计、绘制安装辅助用品加工图。
2．劳动力和机具准备
根据劳动力和机具需要计划，调配高空素质好，技能水平高的精干人员参与本工程施工，并配备性能良好的机具，满足施工需要。按照该工程施工特点，制作和购置必要的专用工具、吊具、索具。制作登高爬梯，安装操作平台和高空悬空作业脚手架以及吊装校正可调刚性撑杆。校对测量仪器及量具等。
3．现场施工准备
进行测量控制网的交接，并办理好相关手续。根据测量控制网，测出柱顶位置，并做好标记。
4．现场构件验收和堆放
构件验收：制作方要按照根据吊装顺序提供的计划及时配套供应构件，且将构件运送到指定地点，按规定堆放，相关技术资料要提前送达。检查构件要根据货运清单，核对构件数量，规格和编号，若发现有误及时回执清单，以便构件更换或补齐。检查构件的几何尺寸、节点、孔位、坡口、磨擦面、涂装等是否符合设计规定和规范规定，中线、标高是否有对的明显的标记。检查构件有无损伤，外观缺陷、变形等。
构件堆放：按吊装划分区域，并将构件按安装顺序进行分类堆放。较重构件应堆放在汽车吊工作半径较小的地方，较轻的构件可放置在汽车吊工作半径较大的地方。构件堆放应用枕木垫放，枕木的位置应对的，重叠堆放的构件上下枕木要对齐，以免构件变形。钢柱堆放重叠层数不宜超过2层，钢梁不宜超过3层，其它构件不宜超过4层。
2.2钢结构吊装
1．吊装的准备工作
(1)技术准备：认真研究施工图纸，进行图纸审查和汇审，核对构件的空间就位尺寸和互相间的关系，计算所有吊装构件的数量、重量和安装就位高度，进行细致的技术交底。
(2)构件检查和弹线：构件的检查涉及检查构件的完整性（如有无漏焊等其他缺陷），外形尺寸、形状等，并在构件上根据就位校正需要，弹好轴线、中心线。同时检查建筑的轴线和跨度是否符合设计规定，找好柱顶标高。
(3)安装接头准备：准备和分类清理好各种安装用连接板，并清除连接部位的垃圾、污物、铁锈。
(4)安装用品准备：准备好吊装用工具设备，如高空用脚手架、上人扶梯、撬棒、钢楔、垫木等。检查吊索，卡环等吊具的强度和数量。检查吊装用的工具、设备、机具和绳索等完好情况。
(5)环境检查：吊车开行和汽车运送道路是否平整、坚实、畅通。起重机吊杆及尾部回转范围内有无高压线及其它障碍物等。水电是否接通，场地是否平整。根据钢梁吨位，分别采用25T、50T吊装。
吊装机具、索具选用：选用6×37+1-Φ15mm钢丝绳为起重工作吊装绳用。
选用6×37+1-Φ21.5mm钢丝绳作吊点绑扎绳扣。
2．吊装施工技术措施
吊装机具必须具有合格证明，无合格证明者，须由有关部门检查鉴定认为合格后方能使用。使用吊装构件必须通过强度和稳定性核算，其结果认为安全后，方能使用。构件连接螺栓必须按照规定配置，并须有合格证。在施工中由于机索具缺少，需要代用者，必须通过研究，同时征得方案制定者的批准后，方可代用。并要做出记录。
钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量规定高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完毕影响重大。内蒙古自治区政府礼堂维修钢结构工程中采用了大量的大型“H”工字柱。此类结构不仅处在结构的重要部位，并且大都处在内向、斜向及悬空部位，安全操作与施工防护都比较困难。特别是相对紧迫的工期与浩大的焊接工程量之间的矛盾，这是对我公司施工技术水平的考验。我们气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺，从主线上解决焊接施工的需要。一方面我们拟定目的，找出影响质量的因素，并分析，针对这些问题找出相应的对策措施；并建立了有效的质量保证体系，制定了完善的工艺指导书，施工中完全按工艺执行。
钢梁安装在所有钢结构安装过程中由于其工程量大，施工不便，精度规定高，因钢梁的自重，容易变形，钢梁安装占有极重要的地位。假如钢梁安装完，则整个工程进度都较易控制了，故此作业无论从技术上还是管理上都要分外重视。
3．安装工艺流程：
测量定位 → 检查钢梁型号、规格数量 → 对号就位 → 固定钢梁底端 → 顶部固定 → 调整 → 焊牢固定。
（1）检查钢梁规格：安装前先要熟悉图纸，同时要熟悉订料图，准确了解各部位使用何种钢梁，避免张冠李戴。检查涉及以下几个方面：
①型号是否对的；
②截面是否与设计的相符（涉及截面高度、角度、壁厚等）；
③长度是否合规定。
（2）对号就位：按照作业计划将要安装的钢梁吊运送指定位置，同时注意其表面的保护。
（3）钢梁安装后，对照上步工序测量定位线，对三围方向进行初调，点焊，调整保持误差1mm，焊牢加固，待安装完后在下道工序中就不能调整。注意误差控制，最后去焊渣，防腐，成品保护。
内蒙古自治区政府礼堂维修改造屋顶钢结构工程施工顺序，主次钢梁的焊接吊装交叉进行，即先组焊吊装两榀主钢梁，再进行次钢梁的吊装焊接，形成一个稳定结构后，再按主钢梁、次钢梁依次组对，直至钢结构主体完毕。
2.3防锈解决
主钢结构先除锈，刷红丹防锈底漆二道，环氧铁中间漆二道，外露主钢结构构件面漆采用氟碳涂层二道，主钢结构于屋内部分面漆采用防火涂料。
2.4质量标准
分项工程合格质量标准应符合下列规定：
1．分项工程所含的各检查批均应符合规范合格质量标准；
2．分项工程所含的各检查批质量验收记录应完整。
分项工程的验收在检查批的基础上进行，分项工程的各检查批的验收资料文献完整，并且均已验收合格，则分项工程合格。
3．当钢结构工程施工质量不符合本规范规定期，应按下列规定进行解决：
经返工重做或更换构（配）件的检查批，应重新进行验收；
不符合规定的现象在最基层的验收单元检查时就应发现并及时解决，否则影响续检查批和相关的分项工程、（子）分部工程施工。因此，所有质量隐患必须尽快消灭在萌芽状态，这也是我公司以强化验收促进过程控制原则的体系。