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钢结构制作施工工艺标准概述

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2020年5月29日
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01、钢结构制作施工工艺标准
适用范围:适用于建筑钢结构的加工制作工序,包括工艺流程的选择、放样、号料、切割、矫正、成型、边缘加工、管球加工、制孔、摩擦面加工、端部加工、构件的组装、圆管构件加工和钢构件预拼装。
一、材料要求1
1钢结构使用的钢材、焊接材料、涂装材料和紧固件等应具有质量证明书,必须符合设计要求和现行国家产品标准的规定。
2进厂的原材料,除必须有生产厂的出厂质量证明书外,并应按设计要求和现行国家规范规定在甲方、监理的见证下,进行现场见证取样、送样、复验,其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求,做好检查记录。并向甲方和监理提供检验报告。
3重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验,复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求。
4材料代用应由制作单位事先提出附有材料证明书的申请书(技术核定单),向甲方和监理报审后,经设计单位确认后方可代用。
5在加工过程中,如发现原材料有缺陷,必须经检查人员、主管技术人员研究处理。
6严禁使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条、受潮结块或已熔烧过的焊剂以及生锈的焊丝。用于栓钉焊的栓钉,其表面不得有影响使用的裂纹、条痕、凹痕和毛刺等缺陷。
7焊接材料应集中管理,建立专用仓库,库内要干燥、通风良好。
8螺栓应在干燥通风的室内存放。高强度螺栓的入库验收,应按国家现行标准<钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程>JGJ82的要求进行,严禁使用锈蚀、沾污、受潮、碰伤和混批的高强度螺栓。
9涂料应符合设计要求,并存放在专门的仓库内,不得使用过期、变质、结块失效的涂料。
二、主要机具
1桥式起重机,塔式起重机,16T汽车起重机,10T运输汽车,叉车。
2型钢带锯机,数控、多头直条、型钢:半自动、仿形、圆孔、磁轮切割机,立式、卧式压力机,剪板机,滚剪倒角机,磁力电钻,电动空压机,喷砂机,喷漆机,卷板机,平梅机,锁口机,翼缘矫正机,矫直机,刨边机。
3车床,数控三维、摇臂钻床,端面铣床,坐标铿床,刨床。4直流焊机,交流焊机,CO焊机,埋弧烛机,焊条烘干箱,焊剂烘干箱,焊接滚轮架。
5超声波探伤仪,焊缝检验尺,磁粉探伤仪,数字温度仪,膜测厚仪,数字钳形电流表,温湿度仪,游标卡尺,钢卷尺。
三、作业条件
钢结构制作之前,应完成以下各项作业条件的准备工作。
1完成施工详图设计,并经原设计人员审核签字认可。
2制作工艺(施工方案)、作业指导书等。
3各种工艺评定试验及工艺性能试验。
4主要材料己进厂,并经复验。
5各种机械设备调试验收合格。
6所有生产工人都进行了施工前培训,取得相应资格的上岗证书。
四、操作工艺

(一)工艺流程:
施工详图

材料检验

加工工艺

标准

放样、号料

切割

矫正和成型

边缘加工

制 孔

磨擦面加工

组装

检查

焊接

N.D.T

外形尺寸检查

喷砂、油漆

清理、编号

验收

报告

不合格

合格

报告

不合格

合格

预拼装

报告

报告

(二) 操作工艺:
1 放样、号料。
(1) 熟悉施工图,发现有疑问之处,应与有关技术部门联系解决。
(2) 准备好做样板、样杆的材料,一般可采用薄铁皮和小扁钢。
(3) 放样需要钢尺必须经过计量部门的检验校准,合格后方可使用。
(4) 号料前必须了解原材料的材质及规格,检查原材料的质量。不同规格、不同材质的零件应分别号料。并依据先大后小的原则依次号料。
(5)样板样杆上应用油漆写明加工号、构件编号、规格,同时标注上孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。
(6)放样和号料应预留焊接收缩量(包括现场焊接收缩量)及切割、铣端等需要的加工余量:
铣端余量:剪切后加工的一般每边加3～4mm.气割后加工的则每边加4～5mm。
切割余量:自动气割割缝宽度为3mm.手工气割割缝宽度为4mm。焊接收缩量根据构件的结构特点由工艺设计人员给出。
(7)主要受力构件和需要弯曲的构件,在号料时应按工艺规定的方向取料,弯曲件的外侧不应有样冲点和伤痕缺陷。
(8)号料应有利于切割和保证零件质量。
(9)本次号料后的剩余材料应进行余料标识,包括余料编号、规格、材质及炉批号等,以便于余料的再次使用。
2切割。
下料划线以后的钢材,必须按其所需的形状和尺寸进行下料切割。

(1)切割时应注意以下要点:
①当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的切割线时,应预先安排好合理的切割程序后再进行切割。
②材料剪切后的弯曲变形,必须进行矫正;切割面粗糙或带有毛刺,必须修磨光洁。
③切割过程中,切口附近发生挤压和弯曲时,重要的结构件和焊缝的接口位置,应采用铣、刨或砂轮磨削等方法处理。
(2)锯切机械施工中应注意以下施工要点:
① 型钢应进行校直后方可进行锯切。
②单件锯切的构件,先划出号料线,然后对线锯切。成批加工的构件,可预先安装定位挡板进行加工。
③加工精度要求较高的重要构件,应考虑预留适当的加工余量,以供锯切后进行端面精铣。
④锯切时,应注意切割断面垂直度的控制。
(3)气割操作时应注意以下工艺要点:
①气割前必须检查确认整个气割系统的设备和工具全部运转正常,并确保安全。
②气割时应选择正确的工艺参数。切割时应调节好氧气射流(风线)的形状,使其达到并保持轮廓清晰,风线长和射力强。
③气割前,应去除钢材表面的污垢、油污及浮锈和其它杂物,并在下面留出一定的空间,以利于熔渣的吹出。
④气割时,必须防止回火。
⑤为了防止气割变形,应先从短边开始切割;应先割小件,后割大件;应先割较复杂的,后割较简单的。
3矫正和成型。
(1)矫正。
①成品冷矫正,一般可使用翼缘矫正机、撑直机、油压机、压力机等机械设备进行矫正。
②火焰矫正,加热方法有点状加热、线状加热和三角形加热三种。
a低碳钢和普通低合金钢的热矫正加热温度一般为600℃～900℃,而800℃～900℃为热塑性变形的理想温度,但不应超过900℃。
b中碳钢会因变形而产生裂纹,因此中碳钢一般不用火焰矫正。
c普通低合金钢在加热矫正后应缓慢冷却。
d工艺流程:
先矫正刚性及变形大的部位

矫正准备

检查氧、乙块、工具、设备

选择合适的焊矩、焊嘴

了解材质、塑性、结构特性、刚性、技术条件、装配关系

验 收

测量变形尺寸

加热前准备

加热温度

检查矫正质量

热处理

加热顺序

是否需加外力

加热范围

焊接件退火温度为650℃

变形大的构件600℃～700℃

焊接件矫正700℃～800℃

设计有要求退火处理,消除应力

(2)成型。
①热加工:当零件采用加工成型时,加热温度应控制在900℃一1000℃,碳素结构钢和低合金结构钢应分别在700℃和800℃之前应结束加工,低合金结构钢,应自然冷却。加热温度在500℃一550℃时,钢材产生脆性,严禁锤打和弯曲,否则容易使钢材断裂。
②冷加工:钢材在常温下进行加工制作,大多数都是利用机械设备和专用工具进行的。
4边缘加工(包括端部铣平).
(1)常见边缘加工方法主要有:铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。
(2)气割的零件,当需要消除影响区进行边缘加工时,最少加工余量为2.Omm。
(3)机械加工边缘的深度,应能保证把表面的缺陷清除掉,但不能小于2.Omm,加工后表面不应有损伤和裂缝,在进行砂轮加工时,磨削的痕迹应当顺着边缘。
(4)碳素结构钢的零件边缘,在手工切割后,其表面应做清理,不能有超过1.Omm的不平度。
(5)构件的端部支承边要求刨平顶紧和构件端部截面精度要求较高的,无论是用什么方法切割和用何种钢材制成的,都要刨边或铣边。
(6)施工图有特殊要求或规定为焊接的边缘需进行刨边,一般板材或型钢的剪切边不需刨光。
(7)零件边缘进行机械自动切割和空气电弧切割之后,其切割表面的平面度,都不能超过1.Omm。主要受力构件的自由边,在气割后需要刨边或铣边的加工余量,每侧至少2mm,应无毛刺等缺陷。
(8)柱端铣平顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴,用0.3mm塞尺检查,其塞入面积不得大于25%,边缘间隙也不应大于0.5mm。
(9)关于铣口和铣削量的选择,应根据工件材料和加工要求决定,合理的选择是加工质量的保证。
(10)构件的端部加工应在矫正合格后进行。
(1)应根据构件的形式采取必要的措施,保证铣平端与轴线
垂直。
5制孔。
(1)构件使用的高强度螺栓(大六角头螺栓、扭剪型螺栓等)、半圆头铆钉自攻螺丝等用孔的制作方法有:钻孔、铣孔、冲孔、铰孔或钻孔等。
(2)构件制孔优先采用钻孔,当证明某些材料质量、厚度和孔径,冲孔后不会引起脆性时允许采用冲孔。
厚度在5mm以下的所有普通结构钢允许冲孔,次要结构厚度小于12mm允许采用冲孔。在冲切孔上,不得随后施焊(槽形),除非证明材料在冲切后．仍保留有相当韧性,则可焊接施工。一般情况下在需要所冲的孔上再钻大时,则冲孔必须比指定的直径小3mm。
(3)钻孔前,一是要磨好钻头,二是要合理地选择切屑余量。
(4)制成的螺栓孔,应为正圆柱形,并垂直于所在位置的钢材表面,倾斜度应小于1/20,其孔周边应无毛刺、破裂、喇叭口或凹凸的痕迹,切削应清除干净。
(5)精制或铰制成的螺栓孔直径和螺栓杆直径相同,采用配钻或组装后铰孔,孔应具有H12的精度,孔壁表面粗糙度Ra≤1五、μm。
6摩擦面加工。
(1)高强度螺栓连接摩擦面的加工,可采用喷砂、抛丸和砂轮机打磨等方法。(注:砂轮机打磨方向应与构件受力方向垂直,且打磨范围不得小于螺栓孔直径的4倍)
(2)经处理的摩擦面应采取防油污和损伤保护措施。
(3)制作厂和安装单位应分别以钢结构制造批进行抗滑移系数试验和复验。制作批可按分部(子分部)工程划分规定的工程量每 t为一批．不足 t的可视为一批。选用两种及两种以上表面处理工艺时,每种处理工艺应单独检验,每批三组试件。
(4)抗滑移系数试验用的试件应由制作厂加工,试件与所代表的钢结构构件应为同一材质、同批制作、采用同一摩擦面处理工艺和具有相同的表面状态,并应用同一性能等级同一直径的高强度螺栓连接副,在同一环境条件下存放。
(5)试件钢板的厚度,应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定。试件板面应平整、无油污,孔和板的边缘无飞边、毛刺。
(6)制作厂应在钢结构制造的同时进行抗滑移系数试验,并出具报告。试验报告应写明试验方法和结果。
(7)应根据现行国家标准<钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程>JGJ82的要求或设计文件的规定,制作材质和处理方法相同的复验抗滑移系数用的构件,并与构件同时移交。
7 管球加工。
(1)杆件制作工艺:采购钢管→检验材质、规格、表面质量(防腐处理)→下料、开坡口→与锥头或封板组装点焊→焊接→检验→防腐前处理→防腐处理。
(2)螺栓球制作工艺:压力加工用钢条(或钢锭)或机械加工用圆钢下料→锻造毛坯→正火处理→加工定位螺纹孔(M20)及其表面→加工各螺纹孔及平面→打加工工号、打钢号→防腐前处理→防腐处理。
(3)锥头、封板制作工艺:成品钢材下料→胎模锻造毛坯→正火处理→机械加工。
(4)焊接球节点网架制造工艺:采购钢管→检验材质、规格、表面质量→放样→下料→空心球制作→拼装→防腐处理。
(5)焊接空心球制作工艺:下料(用仿形割刀)→压制(加温)成型→机床或自动气割坡口→焊接→焊缝无损探伤检查→防腐处理～包装。
8组装。
(1)组装前,工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求,并根据施工图要求复核其需组装零件质量。
(2)由于原材料的尺寸不够,或技术要求需拼接的零件,一般必须在组装前拼接完成。
(3)在采用胎模装配时必须遵循下列规定:
①选择的场地必须平整。
②布置装配胎模时必须根据其钢结构构件特点考虑预放焊接收缩量及其它各种加工余量。
③组装出首批构件后,必须由质量检查部门进行全面检查,经检查合格后,方可进行继续组装。
④构件在组装过程中必须严格按照工艺规定装配,当有隐蔽焊缝时,必须先行施焊,并经检验合格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时,亦可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作。
⑤为了减少变形和装配顺序,可采取先组装成部件,然后组装成构件的方法。
(4)钢结构构件组装方法的选择,必须根据构件的结构特性和技术要求,结合制作厂的加工能力、机械设备等情况,选择能有效控制组装的质量、生产效率高的方法进行。
(5)典型结构组装。
① 焊接H型钢施工工艺。
H型钢制作流程:
下料→拼装→焊接→校正→二次下料→制孔→装焊其它零件
→校正打磨

② 箱形截面构件的制作工艺。
材料检验

材料平整

施工详图

原材料

审 图

编制工艺文件

排 版

喷 丸

核对材料的尺寸编号、号料、划线、编号核对样板、样杆编号尺寸、划线精度检查

切割下料、开坡口、剪切下料、去毛刺切割变形平整、下料精度检查

小件的组合隔板,安装永久衬垫两侧精加工,钻透气孔

腹板划线安装垫板

翼板划线钻孔

内隔板及口型结构组合

内隔板及翼腹板焊接

口型结构组合

四条纵焊缝焊接

电渣焊及焊缝清理

UT

UT

UT

安装端垫板

半成品精度检查

箱型构件对接、焊接

焊接变形矫正

UT

按图安装各层牛腿及其它连接件并焊接

尺寸校核、放样制作样杆样板

端部精加工

成品精度检查

除锈油漆编号

摩擦而处理

包装发运

注:UT-超声波探伤
MT-磁粉探伤
③ 十字柱的制作工艺。
十字柱制作流程图如下:

组装柱上零件板

放样、下料

组装H型钢、T形钢

焊接H型钢、T形钢

NDT检查

工艺隔板铣端

校 正

H型钢、T形钢铣端、钻孔

组装十字柱

焊接十字柱

校 正

NDT检查

十字柱铣端

焊接零件板

清 理

④一般卷管制作工艺。
合格

图 纸

材料检验

加工工艺

下料(编号)

开坡口

卷管(点焊)

直接焊缝

N.D.T

矫 圆

组焊钢管(组缝)

N.D.T

外形尺寸检验

清理、编号

交验、运输

报 告

不合格

合格

报 告

不合格

⑤钢管相贯线制作工艺。
A平面支管切割。
在杆件的平面切割中,为满足对接焊缝的坡口要求,坡口应为下图所示。而一般车床加工一次成型的坡口为下图所示。为了一次完成此坡口,在编制切割程序时,设定纯边宽度,这样可一次完成设计要求的坡口。

图1.4.2-1
B交叉支管切割。
此类平面节点,输入主管与支管间的角度及中心长度后,关键在于杆端坡口角度。因为端头坡口大致可分为如下图(a)所示四个区域,而且各个区域坡口形状不同,如下图(b)。A区为钝角区

图1.4.2-2
域,施焊位置好,此区能基本做到熔透焊缝,而C区因为是锐角区域施焊,空间小,且焊缝作为角焊考虑,可将此区域坡口面与主管表面接触,在编制此端口程序时,把支管分为0°、90°、180°、270°四点分别设定坡口角度为60°、90°、α°、90°,在过渡区域,使坡口角度渐变,坡口面平滑过渡,为下一道工序拼装焊接提供质量保证。
C重复相交支管切割。
如下图,输入支管外径、壁厚和主管(1)、(2)外径、支管与主管(1)、(2)的交叉角度α、β及中心长度后,剖口角度输入按前所述,不再重复。

图1.4.2-3
在此类节点中,如果支管与主管(2)交叉角度较小,为保证与主管(1)的焊缝长度,在节点设计中可考虑将支管向外偏移一定的距离,以保证焊缝长度,因此在此类节点编制切割程序时需输入轴线偏置距离。如果支管与主管(1)、(2)不在同一平面内,是空间组合时,需输入交叉管子的二元(2D)交叉角度,且充分注意交叉角度的方向。
D三重相交支管切割。
此类节点切割即为一要支管与三根主管相贯切割,实际上是支管与主管的相贯切割,即三组交叉管切割的组合类型,如下图所示。

图1.4.2-4
在三重相交管子切割中,轴线与各杆件交点必须为一点,否则,相贯线计算会发生错误,考虑到空间相交时每根主管在交叉位置上的坡口角度不一样。且支管相对每根主管有一个相对始割位置,为保证切割数据输入时不发生错误,建议用一个固定角度来确定坡口角度,此坡口角度应能保证钝角区域能基本熔透．
E与弯管相交的支管切割。
很多工程中应用的弦杆为弯杆,且弯曲半径都较大,因此在每个节点处可认为主管为直管,这样,切割支管变得直观、简单。可是,当弦杆弯曲半径相对较小时,对支管的切割加工,应根据弯曲半径来计算其相贯线,如下图所示:

图1.4.2-5
⑥钢构件包装和运输。
A包 装。
a产品的包装是以运输和贮存为主要目的,它具有保障产品的安全,便于装卸、贮存、加强交接、点验的作用。
包装应根据产品的性能要求、结构形状、尺寸及重量、刚度和路程、运输方式(铁路、公路、水路)及地区气候条件等具体情况进行。也应该符合国家有关车、船运输法规规定。
b产品包装须经产品检验合格,随机文件齐全,漆膜完全干燥方可进行。
c产品包装应具有足够强度,保证产品能经受多次装卸、运输无损坏、变形、降低精度、锈蚀、残失,能安全可靠地运抵目的地。
产品包装设计的结构尺寸,选用形式应科学合理,重量适宜,便于封装、开户、搬运、堆放,并要求经济美观。
成台产品应以一台为一个包装单位,构件重量T≤5t, L≤12m,单件作为一个包装单位,同类、同层、段、节构件可合拼成一包装单位,但T总≤５ｔ(如下弦、支撑、吊杆、析架、托架等),杂件如扶梯、格栅、连接板、吊杆等可归拼成以批为一个包装单位。
d产品包装的类型,见下图

图1.4.2-6
箱装—暗箱、格子箱、夹头箱、花篮箱
敞装—集箱
捆装—捆扎、捆夹
裸装
局部包装
托盘组合装
类型由全同规定或包装设计决定
e包装材料包括木材、钢材、麻袋布、塑料薄膜、沥青纸、油毛毡、包装钢带、混凝土滑木等由包装设计人员选用。
包装用木材一般为松木(需经处理)。国内产品可用杂木、柳木或其它成材木,不作限定。
f带螺纹产品应对螺纹部涂上防锈剂,并加包裹,或用塑料套管护套。传力铣加工平面,法兰盘连接平面,销轴和销轴孔、管类端部内壁均应加以保护。
g对特长、特宽、特重、特殊结构形状及高精度要求产品应做专用设计包装装置。
h包装标志:大型包装的重心点、起吊位置、防雨防潮标记、工程项目号、供货号、货号、品名、规格、数量、重量、生产厂号、体积(长X宽X高)、收发地点、单位、运输号码式等。
i标志正确、清晰、整齐、美观、色泽鲜明,不易退色剥落．一般用油漆与构件色泽不同,在规定部位进行手刷或喷刷。标志文字、图案规格大小,应视所包装构件而定。
包装同样需经检验合格方可发运出厂。包装清单应与实物相一致,以便接货、检查、验收。
B运输。
a运输构件应按收货地点(市内、市外、境外)及构件几何形状、重量确定运输形式(铁路、公路、水路)。
b按合同规定计划制订运输计划,根据钢结构的安装顺序分单元成套(批、节、段、区域)运输至工地。
c一般市内运输,根据构件的长度、重量、形状选用车辆。分路运输过程中应采取有效措施,绑捆稳固,构件不发生变形,不损伤涂装。
d特殊构件运输,应事先作路线踏勘,对沿途路面、桥梁、涵洞公共设施作有效防护、加固、避让,以便使车辆顺利经过。
e必须遵守国家对水、陆路运输管理的各项规定、法则、法令。
9预拼装。
(1) 拼装数按设计要求和技术文件规定。
(2)预拼装组合部位的选择原则:尽可能选用主要受力框架、节点连接结构复杂、构件允差接近极限且有代表性的组合构件。
(3) 预拼装应在坚实、稳固的平台式胎架上进行。其支承点水平度:
面积A≤300-l000允差≤2mm
面积A≤1000-5000允差<3mm
①预拼装中所有构件应按施工图控制尺寸,各杆件的重心线应交汇于节点中心,并完全处于自由状态,不允许有外力强制固定。单构件支承点不论柱、梁、支撑,应不少于两个支承点。
②预拼装构件控制基准,中心线应明确标示,并与平台基线和地面基线相对一致。控制基准应按设计要求基准一致,如需变换预拼装基准位置,应得到工艺设计认可．
③所有需进行预拼装的构件,制作完毕必须经专检员符合质量标准的单构件。相同单构件,宜能互换,而不影响整体几何尺寸。
④在胎架上预拼装全过程中,不得对构件动用火焰或机械等方式进行修正、切割,或使用重物压载、冲撞、锤击。
⑤大型框架露天预拼装的检测时间,建议在日出前、日落后定时进行。所使用卷尺精度,应与安装单位相一致。
(4)高强度螺栓连接件预拼装时,可采用冲钉定位和临时螺栓紧固。试装螺栓在一组孔内不得少于螺栓孔的30%,且不少于2只。冲钉数不得多于临时螺栓的1/3。
(5)预装后应用试孔器检查,当用比孔公称直径小1.0mm的试孔器检查时,每组孔的经过率不小于85%;当用比螺栓公称直径大0.3mm的试孔器检查时,经过率为100%,试孔器必须垂直自由穿落。
(6)按本规程(5)规定检查不能经过的孔,允许修孔(铰、磨、刮孔)o修孔后如超柳范,允许采用与母材材质相匹配的焊材焊补后,重新制孔,但不允许在预装胎架进行。
五、质量标准
详见<钢结构工程施工质量验收规范>GB50205- 中有关质量要求。
六、成品保护
1在制作过程中的各工序间都要有成品保护措施,上工序移交给下道工序必须符合有关规范和设计要求。
2边缘加工的坡口,需要涂保护膜的应涂好,并注意不要碰撞。
3矫正和成型零件、组装好的半成品,堆放时,垫点和堆放数量合理,以防压弯变形。
4经处理的摩擦面应采取防油污和损伤保护措施。
5已涂装防腐漆的零部件、半成品(空心球、螺栓球和附件)和组装件,要防止磕碰,如有磕碰,再用防腐漆补上。
七、应注意的问题
(一)技术质量:
1当对钢材有疑义时,应按设计要求和现行国家规范规定抽样复验,只有试验结果达到现行国家产品标准的规定和技术文件的要求时,方可采用。
2制作放样使用的钢尺必须与土建、安装等有关方面使用的钢尺经法定计量单位,按同一标准进行鉴定,应具有相同的精度等级。
3用火焰矫正时,对钢材的牌号Q345、Q390, 35、45的焊件不准浇水冷却,一定要在自然状态下冷却。
4高强度螺栓孔径及孔距必须符合规范要求,它直接关系到安装质量的大问题。
5处理后的摩擦面应妥为保护;自然生锈,一般生锈期不得超过90天,摩擦面不得重复使用。
(二)安全措施:
1认真执行各工种的安全操作规程。
2对用电设备采取漏电保护措施,以防触电。
3对起重机要严禁超载吊装。
4各工种操作时,要佩带好劳动保护用品。