某高层办公楼钢结构制作安装施工方案.doc

第一章 工程概况
第一节 编制依据
1、主要法律法规及标准
1.1 中华人民共和国、行业及地方建筑结构和建筑施工的各类规范、规程及验收评定标准。
1.2 中华人民共和国、行业和地方政府颁布的有关法律、法规及规定。
1.3 ISO9000质量管理标准、ISO14000环境管理标准、OSHMS18000职业安全健康管理标准。
第二节 建筑概况
建筑规模：工程建筑面积229732㎡（用地面积为31958㎡），地下部分53562㎡，地上部分176170㎡（其中：办公楼面积为133298㎡，商业面积为12714㎡，住宅面积为30158㎡）。
工程住宅地下室为2层，地上43层；办公主楼地下3层，地上66层，建筑总高300M（有效结构标高280M以内）;裙楼4层。
第二章 主塔楼钢结构制作方案
第一节 钢结构加工制作综述
主塔结构为钢框架－核心筒剪力墙结构，同时，工程钢结构施工主要分为工厂加工和现场拼装或安装两大阶段。
1. 钢结构工厂加工范畴概述
钢结构加工厂工作范畴与分项施工内容，主要有以下几个方面：
施工类别
具体工作
工厂实施单位
技术方面
实体建模、计算分析、结构优化、一次详图深化、二次零件图深化
技术研发部/深化部
加工制作分项方案、分段制作方案、焊接工艺评定、作业指导书等各项技术资料编制与实施
技术工艺部
构件加工方面
钢材对接、下料、开坡口、钻孔、成形等
准备/配送车间
型钢或箱型柱/梁组立、SAW焊接、端铣等
流水线车间
异型件等拼焊牛腿、筋板、耳板等
装焊车间/分厂
构件抛丸、喷漆、入库等
涂装车间
质量方面
原材料检验、构件检验、NDT、资料提交
质检部/品质部
进度方面
项目总体计划协调；原材料采购计划、资金需求计划、加工制作计划、发货计划等编制；发货等；现场安装协调等
计划部
材供方面
钢材、辅材等及时采购
供应部
管理方面
人员组织、场地、设备、产能协调
生产部
资金方面
工程资金需求协调
财务部
2. 钢结构加工重难点
通过分析和归纳，本工程钢构件加工制作的难重点主要集中在以下几个方面：
（1）重难点之一-----------------构件加工制作分段与现场安装的协调
首先是各种节点的分段问题，应根据现场起重能力，结合设计要求以及施工难度来最终确定。
（2）重难点之二-----------------焊接和残余应力消减
节点部位焊缝大多为全熔透的焊接，不但焊接变形大，影响节点的制作精度，同时全熔透的焊接，较大的热输入量对变形控制带来一定难度。
解决措施：对焊接接头进行优化，采取窄间隙小坡口焊接技术以及CO2气体保护焊施焊，减少焊接变形，保证焊缝质量；并通过设置临时刚性支撑、火工矫正等措施保证节点的制作精度。
另外，各种节点厚板全熔透焊接且焊缝较密集，焊接残余应力大，必须综合采取措施，对构件的振动时效（VSR）以及冲砂等工艺对构件进行残余应力的消减。
在焊接可达性方面，如何有效解决焊接可达性？有没有更好的优化方案？是工程制作与安装要解决的一个问题。
第二节 深化设计说明（略）
第三节 加工制作通用工序工艺与技术要求（略）
下面首先介绍钢结构加工的通用工艺，其主要包括前准备、中间加工制作和后期表面处理三个阶段。
1. 加工准备工艺与技术要求
1.1 钢材矫正
1） 对要进行加工的钢材，应在加工前检查其有无对制作有害的变形（如局部下绕，弯曲等）。如存在此类变形，根据实际情况采用机械冷矫正或用加热（线加热，点加热）矫正当采用机械矫正时，采用七辊校平机进行矫正，矫平机由泰安华鲁锻压机床有限公司制造，设备型号为WC43-80*2200，最大校平尺寸为80*2200mm，根据钢板宽度的不同，板厚可矫正到100mm，校平精度为平面度可达1.5mm以内。当采用热矫正时，应注意其热校正加热温度不超过820℃，矫正过程中严禁用水冷却。
2） 碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时不应进行冷矫正。
3） 矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，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。
4） 钢材矫正后的允许偏差下表规定：
钢材矫正后的允许偏差（mm）
项 目
允许偏差
图 例
钢板的局
部平面度
t ≤14
1.5

T＞14
1.0
1.2 放样
1） 放样、切割、制作、验收所用的钢卷尺，经纬仪等测量工具必须经市、部级以上计量单位检验合格。测量应以一把经检验合格的钢卷尺（100m）为基准，并附有勘误尺寸，以便与监理及安装单位核对。
2） 所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行计算机放样，核定构件及构件相互连接的几何尺寸和连接有否不当。如发现施工图有遗漏或错误，以及其他原因需要更改施工图时，必须取得原设计单位签发的设计更改通知单，不得擅自修改；放样工作完成后，对所放大样和样杆样板（或下料图）进行自检，无误后报专职检验人员检验，放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。
3） 划线公差要求：
项 目
允许偏差
基准线，孔距位置
≤0.5mm
零件外形尺寸
≤0.5mm
4） 线后应标明基准线、中心线和检验控制点。作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。
1.3 号料
1）号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单、配料卡和零件草图进行号料。
2）号料的母材必须平直无损伤及其他缺陷，否则应先校正或剔除。
3）号料的允许偏差见下表
项 目
允许偏差（mm）
零件外形尺寸
±1.0
孔 距
±0.5
边缘机加工线至第一孔的距离
±0.5
4）号料后应标明基准线、中心线和检验控制点。作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。
5）号料质量控制
编号
质量控制
1
号料前，号料人员应熟悉下料图所注的各种符号及标记等要求，核对材料牌号及规格、炉批号。当供料或有关部门未作出材料配割（排料）计划时，号料人员应作出材料切割计划，合理排料，节约钢材。
2
号料时，针对工程的使用材料特点，复核所使用材料的规格，检查材料外观质量，制订测量表格加以记录。凡发现材料规格不符合要求或材质外观不符合要求者，须及时报质管、技术部门处理；遇有材料弯曲或不平度影响号料质量者，须经矫正后号料，对于超标的材料退回生产厂家。
3
根据锯、割等不同切割要求和对刨、铣加工的零件，预放不同的切割及加工余量和焊接收缩量。
4
因原材料长度或宽度不足需焊接拼接时，必须在拼接件上注出相互拼接编号和焊接坡口形状。如拼接件有眼孔，应待拼接件焊接、矫正后加工眼孔。
5
号料时应在零、部件上标注验收批号、构件号、零件号、数量及加工方法等。
6
下料完成后，检查所下零件的规格、数量等是否有误，并作出下料记录。
1.4 原材料的对接
对接
对接各项要求
板材
对接
对接焊缝等级：一级，对接坡口形式如下图所示：

坡口加工采用半自动火焰切割加工，并打磨露出良好金属光泽，所有切割缺陷应修整合格后方允许进行组装焊接；组装对接错边不应大于t/10且≤2mm；。对接焊缝焊后24小时进行100%UT检测，焊接质量等级一级。
型钢的对接
需要焊透，并进行探伤。接长段大于≥500mm，且错开附近的节点板及孔群100mm。焊缝视安装情况而定是否磨平。
板制钢梁原则上由整块板下料。若允许对接，则在梁的上下翼板在梁端1/3范围内避免对接。上、下翼板与腹板三者的对接焊缝不设在同一截面上，应相互错开200mm以上，与加劲板的孔群应错开100mm以上，且分别对接后才能组装成型。
2. 加工工序工艺与技术要求
2.1 切割和刨削加工
1）切割工具的选用
项 目
工 具
NC火焰
切割机
半自动火焰切割机
剪板机
圆盘锯，
冷锯角钢冲剪机
t＞9mm的零件板
√
√
－
－
t≤9mm的零件板
－
－
√
－
型钢、角钢、
√
－
－
√
2）切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气；切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去，剪切边应打磨。
3）气割的公差要求：
项目
允许偏差
零件的长度
长度±1.0mm
零件的宽度
板制H钢的翼、腹板：宽度±1.0mm零件板：宽度±1.0mm
切割面不垂直度e
t≤20mm，e≤1mm；t≥20，e≤t/20且≤2mm
割纹缺口深度
0.2mm
局部缺口深度
对≤2mm打磨且圆滑过渡
对≥2mm电焊补后打磨形成圆滑过渡
4） 切割后应去除切割熔渣，对于组装后无法精整的表面，如弧形锁口内表面，应在组装前进行处理。图纸中的直角切口应以15mm的圆弧过渡（如翼腹板切口）。H型钢的对接若采用焊接，在翼腹板的交汇处应开R=15mm的圆弧，以使翼板焊透。
5） 火焰切割后须自检零件尺寸，然后标上零件所属的工作令号、构件号、零件号，再由质检员专检各项指标，合格后才能流入下一道工序。
6） 需进行铣削部位，每一铣削边需放5mm加工余量；
7） 刨削加工的允许偏差
编号
项 目
允许偏差（mm）
1
零件宽度、长度
±1.0
2
加工边直线度
L/3000且不大于2.0
3
相邻两边夹角角度
±6°
4
加工面垂直度
≤0.025t且≤0.5
5
加工面粗糙度
Ra＜0.015
8） 端部铣平和半自动气割的允许偏差
编号
项 目
半自动气割
铣削
检查内容
允许偏差（mm）
允许偏差（mm）
1
加工后构件两端长度
根据附图公差
±2.0
2
加工平面平面度
--
±0.5
3
两端铣平时零件长度
2.0
0.8
4
加工平面轴线的垂直度
1.5H/1000
≤1/1500且≤0.50
5
表面粗糙度
0.2
0.015
9） 放样切割流程

施工技术交底
下料工场
细部设计图纸
计算机放样
编套料图

校 对
画零件草图
送制造车间
编制数控程序
制作样板
手工下料
数控下料
光电下料
焊接坡口切割
钢管相贯线数控切割
型钢数据专用机床切割
钢板下料

2.2 坡口加工
1） 构件的坡口加工，采用半自动割刀或铣边机加工（厚板坡口尽量采用机械加工）。坡口形式应符合焊接标准图要求。
2） 机械加工
编号
机械加工
1
钢板滚扎边和构件端部不需进行机加工，除非要求它们与相邻件精确装配在一起。包括底板在内的对接构件，在使用磨床、铣床或能够在一个底座上处理整个截面的设计机床制作完后，其对接面应进行机加工，火焰切割的边缘宜用磨床将表面磨光。
2
拼接受压构件的端部、柱帽后底板，应符合所有现行相关法规和规范要求。
3
用于重加劲肋的角钢或平板切割、打磨、以保证边缘和翼缘紧密装配
3） 坡口面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷。坡口加工后，坡口面的割渣、毛刺等应清除干净，并应除锈露出良好金属光泽。除锈可采用砂轮打磨及抛丸进行处理。
4） 坡口加工的允许偏差应符合下表的规定：
项目
允许偏差
坡口角度
±5°
坡口钝边
±1.0mm
坡口面割纹深度
0.3mm
局部缺口深度
1.0mm
2.3 制孔
1） 高强度螺栓孔、普通螺栓孔的加工采用数孔钻床加工；
2） 地脚锚栓孔采用划线后摇臂钻床加工，划线孔位偏差控制在0.5mm以内，孔心用样冲标识，并应标明孔径大小，划线后必须对划线进行检查确认合格后方允许加工。
3） 钻孔后应清理孔周围的毛刺、飞边。
4） 零件钻孔并检查后方允许转入下道工序（装配）。
5） 钻孔检验项目及允许偏差应符合GB50250-2001，如下表:
钻孔检验标准
项目
允许偏差
孔壁表面粗糙度Ra
Ⅰ类孔
≤12.5μm
Ⅱ类孔
≤25μm
Ⅰ类孔孔径允许偏差
φ10~18
0~+0.18
φ18~30
0~+0.21
φ30~50
0~+0.25
Ⅱ类孔允许偏差
直径
0~+1.0
圆度
2.0
垂直度
0.03t且≤2.0
同组螺栓孔孔距允许偏差
≤500
±1.0
501~1200
±1.5
相临两组的端孔间距允许偏差
≤500
±1.5
501~1200
±2.0
1201~3000
±2.5
＞3000
±3.0
说明：
1、在节点中连接板与一根杆件相连的所有螺栓孔为一组；
2、对接接头在拼接板一侧的螺栓孔为一组；
3、在两相邻节点或接头间的螺栓孔为一组，但不包括上述两款所规定的螺栓孔；
4、受弯杆件翼缘上的连接螺栓孔，每米长度范围内的螺栓孔为一组。
2.4 焊接与矫正
1）组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。
2）组装用的平台和胎架应符合构件装配的精度要求，并具有足够的强度和刚度，经验收后才能使用。
3）构件组装要按照工艺流程进行，板制BH型钢四条纵焊缝处30mm范围以内的铁锈、油污等应清理干净。劲板的装配处应将松散的氧化皮清理干净。
4）对于在组装后无法进行涂装的隐蔽面，应事先清理表面并刷上油漆。
5）构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发现问题，应及时向上反映，待处理方法确定后进行修理和矫正。
拼焊平台及胎架组立
6） 构件组装精度
项次
项 目
简 图
允许偏差（mm）
1
T形接头的间隙e

e≤1.5
2
搭接接头的间隙e长度△L

e≤1.5
L：±5.0
3
对接接头的错位e

e≤T/10且≤3.0
4
对接接头的间隙e
（无衬垫板时）

-1.0≤e≤1.0
5
根部开口间隙△α（背部加衬垫板）

埋弧焊：
-2.0≤△α≤2.0
手工焊、
半自动气保焊：
-2.0≤△α
6
隔板与梁翼缘的错位e

Bt≥Ct时：
Bt≤20 e≤Ct/2
Bt＞20 e≤4.0
Bt＜Ct时：
Bt≤20 e≤Bt/4
Bt＞20 e≤5.0
7
焊接组装件端部偏差α

-2.0≤α≤+2.0
8
型钢错位

△≤1.0（连接处）
△≤2.0（其他处）
9
组合BH的外形

-2.0≤△b≤+2.0
-2.0≤△h≤+2.0
10
BH钢腹板偏移e

e≤2mm
11
BH钢翼板的角变形

连接处
e≤b/100且≤1mm
非连接处
e≤2b/100且≤2mm
12
腹板的弯曲

e1≤H/150且e1≤4mm
e2≤B/150且e2≤4mm

采用特种设备和特种工艺，有效保证加工的质量和构件加工的效率。

7） 矫正
矫正方法
矫正措施
机械矫正
一般应在常温下用机械设备进行，如钢板的不平度可采用七辊矫平机校平，H梁的焊后角变形矫正可采用翼缘矫正机，但矫正后的钢材，表面上不应有严重的凹陷凹痕及其他损伤。
火焰矫正
火焰矫正是材料的被加热温度约为850℃（Q345材料），冷却时不可用水激冷。热加工时在赤热状态（900—1000℃）下进行，温度下降到800℃之前结束加工，避开蓝脆区（200—400℃）。热矫正时应注意不能损伤母材。
2.5 钉焊
1） 焊接环境：
焊接作业区域的相对湿度不得大于90％。
焊接作业环境温度低于0℃时，应将构件焊接区域内大于或等于三倍钢板厚度且不小于100㎜范围内的母材加热到50℃以上。
2） 焊前准备：
栓钉焊接时，应配备具有与其焊接难度相当的焊接持证人员，严禁无证人员上岗。

栓钉焊接前，应有针对性的进行焊接程序试验试验。
焊接前由栓钉焊工对栓钉进行检查，保证无锈蚀、氧化皮、油脂、受潮及其他会对焊接质量造成影响的缺陷。在栓钉施焊处的母材附近不应有氧化皮、锈、油漆或潮湿等影响焊接质量的有害物质，且母材表面施焊处不得有水分，如有水分必须用气焊烤干燥。焊接用的陶瓷护圈应保持干燥，陶瓷护圈在使用前进行烘干，烘干温度为120℃，保温2小时。
施焊前应对焊枪的性能进行检查。焊机距离墙体及其他障碍物应不低于30mm，焊机周围要保持气体流通，要利于散热。
3） 焊接技术参数的选择：
焊接方法：SW（栓钉焊）；
焊接电流选择如下：
在正式施焊前，应选用与实际工程要求相同规格的焊钉、瓷环及相同批号、规格的母材（母材厚度不应小于16mm，且不大于30mm），采用相同的焊接方式与位置进行工艺参数的评定试验，以确定在相同条件下施焊的焊接电流、焊接时间之间的最佳匹配关系。
螺
柱
直
径mm
焊接能量Ws
螺柱直径与焊接能量关系
焊接时间 s
电流强度A
电流强度与焊接时间的关系

提升高度
伸出长度
~200mm/s
~100mm/s
螺柱下送速度
0.7
0.5
0.9
1.2
0.1
200
600
1000
1400
1800
2400
螺柱直径
0.3
电流强度 A
焊接时间 s
-10%
+10%

平焊位置栓钉焊接规范参考值
栓钉规格
（mm）
电流（A）
时间（s）
伸出长度（mm）
非穿透焊
穿透焊
非穿透焊
穿透焊
φ13
950
900
0.7
1.0
3-4
φ16
1250
1200
0.8
1.2
4-5
φ19
1500
1450
1.0
1.5
4-5
φ22
1800
--
1.2
--
4-6
2.6 端面加工
在端铣机有效加工范围内，及时安排采用端面铣床对箱体两端面进行机加工，保证构件的几何长度尺寸，从而提供钻孔基准面，有效地保证钻孔精度。
3. 表面处理工艺
表面处理部位
处理措施
磨光顶紧部
需磨光顶紧的部位，在数控端面铣上铣平，确保顶紧面光洁，无毛刺，以求得紧密结合。
涂装前基底面
涂装前，必须保证构件已经过抛丸或喷沙处理，构件表面清洁度达到Sa2.57EA7，构件表面不得有油污或其他污染。

第四节 钢结构加工工艺专项方案
1. 钢板焊接工艺
1.1 焊前准备
根据JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》的有关规定，施工单位首次用于钢结构工程的钢材（包括钢材的牌号于标准相符但微合金强化元素类别不同和供货状态不同或国外钢号国内生产）必须进行焊接工艺评定。通过工艺评定试验结果，编制详细的焊接工艺规程，以确保工程施工焊接质量。
1.1.1. 焊接设备
本工程主要用到下列焊接设备
焊接方法
焊接设备
电流和极性
电流和极性
电流和极性
手工电弧焊
ZX-500
直流反接
单弧
手工
CO2气体保护焊
CPX-350
直流反接
单弧
半自动
埋弧焊 MZ-1250
直流反接
单弧
单弧、多弧
自动
1.1.2. 焊接材料
1）焊接材料的选择
焊接方法
母材牌号
焊丝或焊条牌号
焊剂或气体
适用的场所
手工电弧焊
Q345、Q345GJ
E5015
--
定位焊；对接；角接
CO2气体保护焊
Q345、Q345GJ
ER50-6
CO2（99.99%）
定位焊；对接；角接
埋弧焊
Q345、Q345GJ
H10Mn2
SJ101
对接；角接
电渣焊
Q345、Q345GJ

角接
2）材料的烘焙和储存
焊接材料在使用前应按照材料说明规定的温度和时间进行烘焙和储存，若材料说明不详，则按照下表要求执行：
材料名称
焊条药皮或焊剂类型
使用前烘焙条件
使用前存放条件
焊条：E5015
低氢型
330℃~370℃：1小时
120℃
焊剂：SJ101
烧结型
300℃~350℃：1小时
150℃
1.2 厚板焊接工艺技术
本工程所有的材料大部分为Q345和Q345GJ，厚度最厚达100mm，很大一部分在45、50、60、70不等，而且节点复杂。焊接中主要难点是焊接裂纹问题，其次为层状撕裂等问题。
1.2.1. 焊接变形的控制
1）角变形控制
在焊接过程中，厚板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形，往往先焊正面的一部分焊道，翻转工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻转工件，这样如此往复，一般来说，每次翻身焊接三至五道后即可翻身，直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况，注意随时准备翻身焊接，以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。另外，设置胎夹具，对构件进行约束来控制变形，此类方法一般适用于异形厚板结构，由于厚板异形结构造型奇特、断面、截面尺寸各异，在自由状态下，尺寸精度难以保证，这就需要根据构件的形状，制作胎模夹具，将构件处于固定的状态下进行装配、定位，焊接，进而来控制焊接变形。
2）采取合理的焊接顺序
选择与控制合理的焊接顺序，即是防止焊接应力的有效措施，亦是防止焊接变形的最有效的方法之一。根据不同的焊接方法，制定不同的焊接顺序，埋弧焊一般采用逆向法、退步法；CO2气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法；编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度”。
3）采用补偿加热法
补偿加热法实则亦是求得焊缝焊接时热量“对称、均匀”的辅助手段。当厚板结构整体焊接存在不对称时，极易造成构件扭曲、旁弯等变形，且难以进行矫正，采用补偿加热法对结构的整体焊接效果颇佳。
1.2.2. 焊接裂纹及防止措施
1）焊缝裂纹的形成

焊接裂纹是焊接构件施工过程中最为严重的缺陷，轻则返修，重则构件报废。焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹，有表面或内部贯穿裂纹，有弧坑或焊址或焊缝根部裂纹，有层状撕裂等。
以焊缝冷却结晶时出现的时间阶段分，有热裂纹和冷裂纹或延迟裂纹。
A.热裂纹的成因
影响热裂纹形成的因素有：焊缝在冷却结晶过程中，由于快速冷却凝固收缩，晶粒截面间的液态金属补充不足，致使液态薄层开裂；母材热影响区和多层焊的根部焊缝易产生低熔点共晶物的熔解（即硫酸偏析），产生裂纹。
B.冷裂纹的成因
影响冷裂纹形成的因素有：焊接接头中金相组织的硬度、脆性较高；焊接接头中焊缝扩散氢的含量较高；焊接接头的拘束应力较大。
2）焊接裂纹的防止措
A.控制焊材的化学成分
由于钢材化学成分已经选定，因此焊材选配时应选硫、磷含量低、锰含量高的焊材。使焊缝金属中的硫磷偏析减少，改善部分晶体形状，提高抗热裂性能。
B.控制焊接工艺参数、条件
控制焊接电流与速度，使每一焊道的焊缝成形系数达到1.1～1.2，减少在焊缝中心形成硫磷偏析，提高抗裂性能;避免采用小角度、窄间隙的焊缝坡口，致使焊缝成形系数过小;加强焊前预热，降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度;采用合理的焊接顺序，使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接，减少焊缝收缩拉力。
C.提高根部焊缝质量
焊缝根部焊接是厚板焊接的起始点；是保证焊缝质量的根基；亦是产生裂纹的敏感区，因此焊缝根部的焊接措施必须慎之又慎。加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。使用小直径手工焊条打底，确保根部焊透；控制焊层厚度，适当提高焊道成形系数；控制焊接速度，适当增加焊接热输入量。控制熔合比：在确保焊透的前提下，控制母材熔化金属在焊缝金属中的比例，减少母材中有害物质对焊缝性能的影响。根部焊材可选用低配：根据根部焊缝的施焊条件与要求，在保证焊缝力学性能的条件下，根部焊缝的焊材可选用韧性好，强度稍低的焊材施焊，以增加其抗裂性。严格控制线能量：根据本工程所用钢材特性，焊接线能量宜控制在2400～3000大卡以内，据此通过焊接电流，电压，速度三大参数的选配，保证焊层的厚度与焊料道的成形系数。
D.控制焊缝金属在800℃-500℃之间冷却速度（t8/5值）
厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中，焊缝热影响区由于冷却速度较快，在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织，从而使焊接时钢材变脆，产生冷裂纹的倾向增大。因此在厚板焊接过程中，一定要严格控制t8/5。即控制焊
缝热影响区尤其是焊缝熔合线处，从800℃冷却到500℃的时间，即t8/5值。
t8/5过于短暂时，焊缝熔合线处硬度过高，易出现淬硬裂纹；t8/5过长，则熔合线处的临界转变温度会升高，降低冲击韧性值，对低合金钢，材质的组织发生变化。出现这两种情况，皆直接影向焊接结头的质量。
对于手工电弧焊，焊接速度的控制：在工艺上规定不同直径的焊条所焊接的长度，规定焊工按此执行，从而确保焊接速度，其它控制采用电焊机控制，从而达到控制焊接线能量的输入，达到控制厚板焊接质量之目的。当钢材、焊材选定，即碳当量CE已确定前提下，唯有控制t8/5速度方可降低焊缝中冷脆组织的出现。控制方法有焊前预热、适当增大焊接热输入、焊后后热和缓冷，都达到增大t8/5降低冷裂纹敏感性的效果。
E.焊后消氢处理：
焊后对焊缝进行消氢（H）处理，降低焊缝中H的含量，将对减少冷裂纹的发生起到很大的作用。焊后消氢处理应在焊缝完成后立即进行。消氢处理的加热温度应达到200～250℃，保温时间为1.5分/1mm～2.0分/1mm，且不小于1h，而后缓冷至常温。具体温度与保温时间应通过试验给予确定。
F.提高焊缝清根要求：
对采用双面坡口的全熔透焊缝，一面焊后，另一面清根结束必须达到下列要求：
坡口内表面应光顺、无凸变，根部应圆滑，R≥6mm；
坡口内表面应打磨，清除碳弧气泡时遗留下的全部碳（C）分子。
1.2.3. 防止厚板层状撕裂的工艺措施
1）原材料Z向性能的要求
根据层状撕裂经验公式计算层状撕裂危险性指数，若层状撕裂危险性指数计算结果介于10～20者，采用+Z15钢板，介于20～30者，采用+Z25钢板，若有更大风险，甚至考虑采用+Z35钢板。
2）焊接坡口减小，垫板间隙加大
在本程中，所选用的钢板材料大部分为Q345、Q345GJ，板材厚度高达100mm，如果按照常规焊接工艺方法进行制作， 坡口面宽，必然导致整体热输入量巨大，焊缝表面裂纹的倾向性增加，增大了层状撕裂危险性
3）焊材的选择（要保证—30℃以下的冲击韧性）
焊接材料的选择受许多因素的影响，概括起来主要有三个方面的因素，即焊接性、工艺性和经济性。
4）焊接工艺参数确定
A.预热温度确定
预热的目的是减小焊缝冷却速度，防止钢材在焊接时产生冷裂纹。预热温度并非越高越好，不适当地提高预热温度会降低焊缝的强度，同时还会增大熔合比，
对焊缝产生不良影响。应该首先确定最低预热温度，实际的预热温度只要不低于最低预热温度即可。
B.后热温度确定
后热的目的是减少扩散氢，防止延迟开裂，即：在冷裂纹尚在潜伏期未起裂前实施的焊后加热。后热一方面可以减少扩散氢，另一方面也可以减少残余应力和改善接头组织
2. 消残工艺
本工程构件，尤其是外框矩形柱节点，厚板全熔透焊接且焊缝较密集，焊接残余应力大，构件内部残余应力得不到有效的消减，将给工程带来较大的潜在危险，因此残余应力的消减至关重要；针对本工程构件的特点，将使用以下的几种消残方法：
2.1 振动时效（VSR）消残法
2.1.1. 振动工艺设备及应用实例
VSR 时效振动工艺设备：主要由激振器，电脑控制器，传感器和打印输出等几部分组成。设备是将带有偏心轮的激振器牢固地夹持在被振工件上，激振器电动机带动偏心轮转动，产生沿垂直方向的周期激振力，使被振工件在其固有频率下振动20至30分钟，电脑控制器可使系统进入智能工作程序，即自动扫频，自动选择工艺参数，自动时效处理，结束后打印工艺参数和绘制工艺曲线。设备图片和使用工况见下图：

2.1.2. 振动时效的效果及优缺点
通过实验证明时效振动处理后，降低和均化了工件内部的残余应力，提高了尺寸的稳定精度。
优点：降低工件内残余应力（峰值）30%-80%，与传统的热时效（TSR）相当，工件无氧化脱碳现象，无需清理氧化皮，减少了辅助工时。
与TSR相比提高了工件抗载荷变形能力，VSR工艺的应用使工件抗静载变形能力提高30%以上，抗动载变形能力提高1-3倍多。
VSR是目前超大型结构件和多种材料组合的结构件唯一时效方法，还适用于二次时效（一般在半精加工后），是唯一不受场地、环境、工序和工件形状限制
的处理方法。
运行费用低，VSR时效振动工艺的耗能仅为TSR热时效的1-2%，需人工0.1-0.2工时／吨，
可有效降低工程施工成本。
缺点：对残余应力的消减更多意义上是“削峰平谷”，对内部的平均残余应力并没有过多消减。
2.2 超声波冲击振动法
2.2.1. 超声波冲击时效工艺特点
超声冲击原理超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力工艺的特点：
（1）超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果，在采用对焊道全覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对2～4mm深度层消应力效果可达34～55％。
（2）采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中。并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击焊缝的残余应力，下降率达19％，对提高接头的疲劳寿命有明显作用。
（3）仅可以用于冲击工具可达的外表面，其工作效率约为1200mm/min。
2.2.2. 超声波时效设备及应用实例
冲击工艺是以点接触、压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。
如局部的焊接修复、大构件的组配焊接以及在厚壁结构上焊小构件，其焊缝处承受较大的拘束应力，且焊后易产生延迟冷裂纹等情况。可作为其它消应力工艺的补充工艺。
冲砂除锈法消除应力
冲砂除锈时，喷出的铁砂束高达2500MP/cm2，用铁砂束对构件焊缝及其热影响区反复、均匀的冲击，除了达到除锈效果外，对构件的应力消除亦将会起到良好的效果。
3. 涂装工艺
3.1 涂装工具
KQ3256C无气喷漆机

设备简介：
型号：KQ3256C无气喷漆机
制造厂商 ：重庆长江涂装机械厂
功 能：主要适用于构件的表面喷漆。
技术指标：压力比：32：1
空载稳态工作排量：56 L/min
空气消耗量：50~1200 L/min

高压无气喷漆室

设备简介：
高压无气喷漆室
喷漆室内配2台德国瓦格纳尔高压无气喷漆机
技术指标：压力比: 33:1
最高压力: 264Pa

3.2 涂装
3.2.1. 涂装前检查
1） 领料检查：核对所领材料是否为待施工部位油漆配套中规定的材料，双组份油漆看基料和固化剂是否一致。检查油漆桶密封是否完好，若有破损、渗漏、涨桶现象，应在征得油漆供应商许可的情况下才能使用。
2） 开桶检查：若发现有凝胶、结块、变色等现象，则基本断定涂料已变质，应当废弃。但轻微的沉淀结块经充分搅拌均匀后仍可使用。
3） 开桶：用风动搅拌机把基料、固化剂分别搅拌均匀，按照产品说明书中的混合比例把固化剂加入到基料中，搅拌均匀。如有需要，再按产品说明书中的要求加入适量配套稀释剂，搅拌均匀。
4） 喷涂施工前对待焊接的焊缝、不需涂漆的构件及设备进行保护。
5） 涂装工作应尽可能在清洁和干燥的室内进行，相对湿度不大于80%，构件表面温度高于露点5度。若在室外作业，当环境温度低于5度或高于35度，或遇雨、雪、霜和大风天气均应停止作业。检验指标为涂装作业的环境因素。
3.2.2. 涂装

1） 施工人员必须在掌握一定的涂装工艺、安全防护和消防知识后才允许进行涂装操作。
2） 采用KQ3256C无气喷漆机及在高压无气喷漆室内进行喷涂。
3） 涂漆层数和漆膜厚度按设计要求，合格的漆膜厚度面积应不少于90%。检验指标为漆膜的合格面积大小。
4） 涂装时构件应搁置在高度不低于0.5米的置架上，保持较好的视线和防止在喷涂时将地面尘埃和油漆滴反溅到工件的表面上。检验指标为涂装操作时构件的摆放要求。
5） 无论采用何种涂装工艺方法，每道漆膜必须均匀、丰满、不得有漏涂、流挂和堆涂现象。
6） 喷嘴距离构件表面的距离一般为30um左右，尽量使喷枪与被涂构件表面保持垂直，运行速度均匀。
7） 喷涂过程中应经常使用湿膜卡，用于控制干膜厚度。
8） 喷涂过程中要随时检查刚刚喷过的漆膜是否存在针孔、汽泡、鱼眼、流挂等缺陷
3.2.3. 涂装后
1） 喷涂结束后应及时用清洁剂清洗喷漆设备，尤其是喷漆泵和喷枪，防止油漆留在其中固化导致设备无法正常使用。
2） 漆膜干透后应用可靠的干膜测厚仪，测出干膜厚度并作出记录，没有达到规定拟分段线
时及时进行补涂。涂Z2巨型斜撑在腰桁架及中间取点，漆膜面积≤10m2时，应不少于3点；＞10m2时，每4 m2测一点，且不少于4点，所测点90%以上应达到规定的漆膜厚度，最小厚度值应不小于规定值的70%。检查指标为漆膜厚度的合格标准。

3） 漆膜检查合格的构件，应检查构件编号和定位标志是否遗漏和错误。检查指标为涂装合格构件的标识。
4. 运输方案及成品保护措施（略）
第五节 检测方案与质量控制措施
1. 检测内容概述

本工程检测主要包括原材料的检测，各种构件外形尺寸、涂装、无损检测及制作过程检测。
2. 原材料检测方案
原材料采购质量除需严格按照设计要求外，还须在公司内部建立整套的检验程序、标准及方法，同时建立完善的保管和领用程序，各相关部门必须严格把好材料质量关，杜绝不合格的材料投入工程中使用。
2.1 钢材验收
检验工具: 万能试验机、半自动冲击机、布氏硬度机、冲击试样缺口手动拉床、微机CS分析仪、RB-1试块、钢尺、游标卡尺等。
检验内容：核对材质证书、炉批号、产品名称、数量、规格、重量、品质、技术条件、主要标志等是否符合要求；检查钢板尺寸、厚度、钢板标记、表面质量。
检验过程：钢材到厂后，材料采购部提供一份材料到货清单及检验通知单给质检部。质检部接到通知单后，根据检验内容逐项组织钢材验收；钢材的复验按炉批号分批进行；Z向钢板将组织监理、政府质监部门赴钢厂进行出厂检验，进行事前控制。
合格产品的资料整理、保管：钢材外观及复验检验合格后，填写《钢材验收清单》，对采购的材料需将产品证书、《材料来货报验单》、复验报告及《材料验收清单》由质检部一并整理成册，以便备查。材料来货验收确认后，由仓管员作好验收标记，并按规定进行保管和发放。
2.2 焊材验收
检验内容: 检验焊材证书的完整性，是否与实物相符，检验包装情况，焊丝、焊条是否有生锈等现象。
检验过程：焊材到货后，材料采购部将‘焊材到货清单’及‘检验通知单’送质检部，质检部接到通知单后应根据检验内容逐项验收，验收合格后填写《焊材验收清单》。焊材的复验分批次进行，每批焊材复验一组试样。
合格产品：焊材的各项指标符合设计要求和国家现行有关标准的规定。不符合标准的焊材不能使用。
2.3 涂料验收
检验内容: 检验涂料证书的完整性，是否与实物相符，检验包装情况。
检验过程：涂料到货后，材料采购部将‘涂料到货清单’及‘检验通知单’送质检部，质检部接到通知单后应根据检验内容逐项验收。按有关规定按批进行复验，复验应送达国家法定检测机构进行复验，复验采用见证制度，在持见证员证书的监理工程师见证下共同取样送检。
3. 构件检测方案
构件外