钢结构施工方案.docx
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钢结构施工方案
钢结构施工方案
一、工程概况
本说明为该子项钢结构框架及钢结构支架说明,1#框架层高30米,2#框架层高25米,变换框架层高10米,均无维护结构,建筑抗震类别,乙类,乙类建筑,抗震设防烈度7度,设计基本地震加速度值:
0.10g,设计特征周期0.45s,场地类别,Ⅲ类,结构安全等级,一级,设计合理使用年限25年,地基基础设计等级,丙级,混凝土结构的环境类别,二b类。
二,编制依据
1《工程测量规范》GB50026—2001;
2《钢结构设计规范》GBJ50017—2002;
3《钢结构工程施工及规范》GB50205—2001;
4《建筑钢结构焊接规程》JGJ81—91;
5《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923—88;
6《碳钢焊条》GB5117—85;
7《建筑施工安全检查评分标准》JGJ59—99;
8《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80—91;
9《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33—86;
10《钢结构用高强度大六角头螺栓》 (GB/T1228-91)
11《建筑钢结构焊接技术规程》 (JGJ81-2002)
12《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205-2001)
13《建筑抗震设计规范》(GBJ18-88)
14《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
15《建筑结构荷载规范》(GB500009-2001)
16《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221-95
三、钢结构制作施工工艺
3.1 技术准备
(1)汇集甲方、监理、设计人员进行图纸会审,解决图纸疑问,了解设计意图。
(2)审查施工图纸,检查图纸设计的深度是否满足施工要求,对图纸进行工艺审核。
检查构件的几何尺寸是否齐全,节点是否清楚。
(3)根据设计文件进行施工详图设计。
(4)根据施工图纸、钢结构质量、工期要求,编制总体加工工艺方案及重要工装方案并经公司总工程师及相关人员审核通过。
(5)对施工人员进行技术交底,贯彻设计意图,落实工艺措施。
3.2材料准备
(1)根据图纸编制材料采购计划,材料计划中要注明物资的品名型号、规格参数及国家标准或行业标准。
(2)如进行材料代用,必须经设计部门同意,并将图纸上相关规格、尺寸全部修改。
(3)选择国内外有资信的供应商三家以上,经合同评审后签定采购合同。
合同中必须明确原材料标准、质量要求、价格、交货方式、地点、时间及违约责任等。
提料时根据使用尺寸合理订货,以减少不必要的拼接和损耗。
(4)与业主和监理共同验收核对来料的规格、尺寸和重量,检查各项材质证明文件是否齐全。
(5)由试验员按原材料批量进行力学性能试验。
经检验合格的原材料,由质检组标识“合格”标志,并办理入库验收手续,建立台帐。
经检验发现不合格品,由质检组对其标识“不合格”标志,并做好记录,并将不合格品退回。
设备名称 设备型号 数量 用途
双梁桥式起重机 依据施工实际情况确定 依据施工实际情况确定 吊装
数控切割机 钢板切割
半自动切割机 钢板切割
砂轮切割机 切割
车床 内、外圆加工
端面铣床 端部加工
剪板机 钢板剪裁
直流焊机 焊接
交流焊机 焊接
CO2焊机 焊接
埋弧焊机 焊接干
电动空压机 构件喷涂
喷砂机 除锈
焊接滚轮架 焊接
翼缘矫正机 矫正
数字温度仪 测温
数字钳形电流表 测量电流
温湿度仪 环境检测
钢卷尺 测量
3.3 作业条件
(1)完成施工详图,并经原设计人员签字认可。
(2)施工组织设计、施工方案、作业指导书等各种技术准备工作已经准备就绪。
(3)各种工艺评定试验及工艺性能试验和材料采购计划已完成。
(4)主要材料已进厂。
(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。
3.4 材料要求
(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,并应按合同要求和有关现行标准在甲方、监理的见证下,进行现场见证取样、送样、检验和验收,做好检查记录。
并向甲方和监理提供检验报告。
(3)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。
(4)材料代用应由制造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。
3.5 技术要求
(1)放样和号料应预留收缩量(包括现场焊接收缩量)及切割、铣端等需要的加工余量。
(2)技术要求
1)放样、号料应根据加工要求增加工作余量。
2)制孔应注意控制孔位和垂直度。
3)装配工序应根据构件特点制定相应的装配工艺及工装胎具。
4)焊接工序应严格控制焊接变形。
(3) 质量要求
(1)样板、样杆应经质量检验员检验合格后,方可进行下料。
(2)大批量制孔时,应采用钻模制孔。
钻模应经质量检验员检查合格后,方可使用。
(3)装配完成的构件应经质量检验员检验合格后,方可进行焊接。
(4)焊接过程中应严格按照焊接工艺要求控制相关焊接参数,并随时检查构件的变形情况;如出现问题,应及时调整焊接工艺。
3.6 施工工艺
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)核对图纸的安装尺寸和孔距;以1∶1的大样放出节点;核对各部分的尺寸;制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。
样板、样杆的材料,采用薄铁皮和小扁钢制作。
3)用作计量长度依据的钢盘尺,特别注意应经授权的计量单位计量,且附有偏差卡片,使用时按卡片的记录数值校对其误差数。
4)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。
项目 允许偏差
平行线距离和分段尺寸 ±0.5mm
对角线差 1.0mm
宽度、长度 ±0.5mm
孔距 ±0.5mm
加工样板的角度 ±20′
5)样板和样杆应妥善保存,直至工程结束以后方可销毁。
6)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。
7)放样和号料应预留收缩量(包括现场焊接收缩量)及切割、铣端等需要的加工余量,钢板或型钢采用气割切割时,割缝宽度可按表1.1.6.2-2所给出的数值考虑。
切割余量表
切割方式 材料厚度(mm) 割缝宽度留量(mm)
气割下料 ≤10 1~2
10~20 2.5
20~40 3.0
40以上 4.0
注:
焊接收缩量根据构件的结构特点由工艺给出。
8)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。
9)号料应有利于切割和保证零件质量。
号料所画的石笔线条粗细以及粉线在弹线时的粗细均不得超过1mm;号料敲凿子印间距,直线为40~60mm,圆弧为20~30mm。
项目 允许偏差
零件外形尺寸 ±1.0
孔距 ±0.5
10)号料工作完成后,在零件的加工线和接缝线上,以及孔中心位置,应视具体情况打上錾印或样冲;同时应根据样板上的加工符号、孔位等,在零件上用白铅油标注清楚,为下道工序提供方便。
11)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
钢材下料的方法有氧割、机切、冲模落料和锯切等。
施工中应该根据各种切割方法的设备能力、切割精度、切割表面的质量情况,以及经济性等因素来具体选定。
一般情况下,钢板厚度在12mm以上的直线切割,12mm以下采用剪切下料。
①剪切
a.当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时,应预先安排好合理的剪切程序后再进行剪切。
b.剪刀间隙应根据板厚调整,除薄板应调至0.3mm以下,一般为0.5~0.6mm。
c. 材料剪切后的弯曲变形,必须进行矫正;剪切面粗糙或带有毛刺,必须修磨光洁。
d.剪切过程中,切口附近的金属,因受剪力而发生挤压和弯曲,重要的结构件和焊缝的接口位置,一定要用铣、刨或砂轮磨削等方法。
e.剪切力计算
直剪刀剪断时:
P=1.4Fσb
斜剪刀剪断时:
P=0.55δσb/tanβ
式中F——切断材料的断面积,mm2
δ——厚度,mm
σb——抗拉强度,N/mm2(因为考虑到料的厚度不均、刃口变钝等因素,所以不用抗剪强度而用抗拉强度);
β剪刀倾斜角。
β增大,剪切力降低,但材料变形增加。
当β超过14°时,P的分力会将材料推出,造成剪切困难。
因此,对于短剪刀:
β=10~20°;长剪刀:
β=5~6°为宜。
f.机械剪切的允许偏差(mm)见表1.1.6.2-4。
机械剪切的允许偏差(mm)
项目 允许偏差
零件宽度,长度 ±3.0
边缘缺棱 1.0
型钢端部垂直度 2.0
②锯切机械施工中应注意以下施工要点:
a.型钢应进行校直后方可进行锯切。
b.单件锯切的构件,先划出号料线,然后对线锯切,号料时,需留出锯槽宽度,锯槽宽度为锯片厚度加0.5~1.0mm。
成批加工的构件,可预先安装定位挡板进行加工。
c.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。
d.锯切时,应注意切割断面垂直度的控制。
③气割
a.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。
b.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。
c.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,割炬的移动应保持匀速,割件表面距离焰心尖端以2~5mm为宜,使其达到并保持轮廓清晰,风线长和射力高。
d.气割时,必须防止回火。
造成回火的原因有:
①皮管太长,接头太多或皮管被压住。
②割炬连续工作时间过长或割嘴过于靠近钢板,使割嘴温度升高,内部压力增加,影响气体流速,甚至混合气体在割嘴内自燃。
③割嘴出口通道被熔渣或杂质阻塞,氧气倒流入乙炔管道。
④皮管或割炬内部管道被杂物堵塞,增加了流动阻力。
⑤割嘴的环形孔道间隙太大,当混合气体压力较小时,流速过低也易造成回火。
e.发生回火时,应及时采取措施,将乙炔皮管折拢并捏紧,同时紧急关闭气源,一般先关闭乙炔阀,再关氧气阀,使回火在割炬内迅速熄火,稍等片刻,再开启氧气阀,以吹掉割炬内残余的燃气和微粒,然后再点火使用。
f.为了防止气割变形,在气割操作中应遵循下列程序:
①大型工件的切割,应先从短边开始。
②在钢板上切割不同尺寸的工件时,应先割小件,后割大件。
③在钢板上切割不同形状的工件时,应先割较复杂的,后割较简单的。
④窄长条形板的切割,长度两端留出50mm不割,待割完长边后再割断,或者采用多割炬的对称气割的方法。
气割的允许偏差
项目 允许偏差
零件宽度、长度 ±3.0
切割面平面度 0.05t且不应大于2.0
割纹深度 0.3
局部缺口深度 1.0
注:
t为切割面厚度
3、边缘和端部加工
①常用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2.0mm。
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2.0mm,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1.0mm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1.0mm。
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)柱端铣后顶紧接触面应有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。
根据构件的形式采取必要的措施,保证铣平端与轴线垂直。
11)边缘加工的质量标准
项目 允许偏差
零件宽度、长度 ±10mm
加工边直线度 l/3000,且不大于2.0mm
相邻两边夹角 ±6´
加工面重度 0.025t,且不大于0.5mm
加工面表面粗糙度 50
4、弯制成型
在钢结构制作中,弯制成型的加工主要是卷板(滚圆)、弯曲(煨弯)、折边和模具压制等几种方法。
1)卷板滚圆
①在冷卷前必须清除板料表面的氧化皮,并涂上保护涂料。
②卷板设备必须保持干净,轴辊表面不得有锈皮、毛刺、棱角或其他硬性颗粒。
③当板料有拼接焊缝时,必须将拼接焊缝修磨至光滑平整,然后再进行卷制加工。
④板料位置对中后,严格采用快速进给法和多次进给法滚弯,调节上辊(在三辊卷板机上)或侧辊(在四辊卷板机上)的位置,使板料发生初步的弯曲,然后来回滚动而弯曲。
⑤冷卷时,由于钢板的回弹,卷圆时必须施加一定的过卷量,在达到所需的过卷量后,还应来回多卷见次。
⑥对于高强度钢板,由于回弹较大,在最终卷弯前最好进行退火处理。
⑦卷制圆柱形筒身时,常见的外形缺陷主要有过弯、锥形、鼓形、束腰、边缘歪斜和棱角等缺陷。
造成外形缺陷的原因分别如下:
a轴辊调节过量。
b锥形:
上下辊的中心线不平行。
c鼓形:
轴辊发生弯曲变形。
d束腰:
上下轴压力和顶力太大。
e边缘歪斜:
板料没有对中。
f棱角:
预弯过大或过小。
卷弯过程中,应根据上述缺陷形成的原因,分别采取相应措施予以解决。
2)弯曲(煨弯)
①弯曲件的圆角半径不宜过大,也不宜过小。
弯曲件圆角半径过大的,因回弹的影响使构件精度不易保证,而圆角半径过小则容易产生裂纹。
②一般薄板材料弯曲半径可取较小数值,弯曲半径≥t(t为板厚);厚板材料弯曲半径应取较大数值,弯曲半径=2t(t为板厚)。
③热煨时一定要调好温度,碳素结构钢在温度下降到700℃之前,低合金结构钢在温度下降到800℃之前,应结束加工。
④影响弯曲质量,常见的缺陷、产生的原因及消除的方法如下:
a.弯裂。
产生原因:
上模弯曲半径过小,板材的塑性较低,下料时毛坯硬化层过大。
消除方法:
适当增大上模圆角半径,采用退火或塑性较好的材料。
b.底部不平。
产生原因:
压弯时板料与上模底部没有靠紧坯料。
消除方法:
采用带有压料顶板的模具,对毛坯施加足够的压力。
c.翘曲。
产生原因:
由变形区应变状态引起横向应变(沿弯曲线方向),在外侧为压应变,内侧为拉应变,使横向形成翘曲。
消除方法:
采用校正弯曲方法,根据预定的弹性变形量,修正上下模。
d.擦伤。
产生原因:
坯料两面未擦刷清理干净,下模的圆角半径过小或间隙过小。
消除方法:
适当增大下模圆角半径,采用合理间隙值,消除坯料两面脏物。
e.弹性变形。
产生原因:
由于模具设计或材质的关系等原因产生变形。
消除方法:
以校正弯曲代替自由弯曲,以预定的弹性回复来修正上下模的角度。
f.偏移。
产生原因:
坯料受压时两边摩擦阻力不相等,而发生尺寸偏移;不对称形状工件的压变尤为显著。
消除方法:
采用压料顶板的模具,坯料定位要准确,尽可能采用对称性弯曲。
g.孔的变形。
产生原因:
孔边距弯曲线太近,内侧受压缩变形,外侧受拉伸变形,导致孔的变化。
消除方法:
保证从孔边到弯曲半径R中心的距离大于一定值。
h.端部鼓起。
产生原因:
弯曲时,纵向被压缩而缩短,宽度方向则伸长,使宽度方向边缘出现突起,这以厚板小角度弯曲尤为明显。
消除方法:
在弯曲部位两端预先做成圆弧切口,将毛坯毛刺一边放在弯曲内侧。
3)折边
①折弯板料的表面不得有焊疤与毛刺。
②保证上、下模之间有间隙,间隙值的大小,按折板的要求决定,但不得小于被折板料的厚度,以免发生“卡住”现象,造成事故。
③专用模具应考虑构件加热后的膨胀系数和冷弯材料的回弹率,对易磨损的模具,应及时更换和修复。
④在弯制多角的复杂构件时,事先要考虑好折弯的顺序。
折弯的顺序一般是由外向内依次弯曲,如果折边顺序不合理,将会造成后面的弯角无法折弯。
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、铰孔或锪孔等。
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)划线钻孔。
钻孔前先在构件上划出孔的中心和直径,在孔的圆周上(90°位置)打四只冲眼,可作钻孔后检查用,孔中心的冲眼应大而深,在钻孔时作为钻头定心用。
划线工具一般用划针和钢尺。
5)当批量大,孔距精度要求较高时,采用钻模钻孔。
钻模板材料一般为Q235,钻套使用材料可为T10A(热处理HRC55~60)。
6)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。
7)锪孔采用专用锪孔钻头,也可用普通钻头磨成需要角度。
角度确定以后,锪孔的大小由深度控制。
8)用麻花钻扩孔,须将后角修小。
避免横刃所引起的一些不良影响,提高孔的表面光洁度。
9)铰孔时,必须采用适当的冷却润滑液,工件要夹正,铰刀的中心线必须与孔的中心保持一致。
手铰时用力要均匀,转速约为20~30r/min,进刀量大小要适当,并且要均匀,可将铰削余量分为二、三次铰完,铰削过程中要加适当的冷却润滑液,铰孔退刀时仍然要顺转。
铰刀用后要擦干净,涂上机油,刀刃勿与硬物磕碰。
10)精制或铰制成的螺栓孔直径和螺栓杆直径相等,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≤12.5μm。
其允许偏差应符合表1.1.6.2-8的规定。
精制螺栓孔径允许偏差(mm)
序号 螺栓公称直径、螺栓孔直径 螺栓公称直径允许偏差 螺栓孔直径允许偏差
1 10~18 0.00,-0.18 +0.18,0.00
2 18~30 0.00,-0.21 +0.21,0.00
3 30~50 0.00,-0.25 +0.25,0.00
6、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。
了解产品的用途结构特点,以便提出装配支承与夹紧等措施;了解各零件的相互配合关系,使用材料及其特性,以便确定装配方法;了解装配工艺规定和技术要求,以便确定控制程序及主要控制数值。
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,并具有足够的强度。
胎具应有足够的强度和刚性,并应画出中心线、位置线、边缘线等基准线,以便于找正和检验。
②布置装配胎模时,其定位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组装前,零件、部件的连接接触面沿焊缝边缘每边30~50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪等应清除干净。
④组装时的点固焊缝长度不于40mm,间距宜为500~600mm,点固焊缝高度不宜超过设计焊缝高度的2/3。
⑤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。
⑥构件的隐蔽部位应提前进行涂装。
⑦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。
⑧为减少变形,尽量采取小件组焊,经矫正后再大件组装。
⑨装配时要求磨光顶紧的部位,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%,边缘间隙不应大于0.8mm。
⑩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。
⑾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。
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,结合制造厂的加工能力、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)典型结构组装工艺流程
①焊接H型钢施工工艺流程
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箱形截面构件的加工工艺流程
放样、下料→开坡口→铣端→矫正→组装槽形→焊接工艺隔板和加劲板→组装盖板→箱体焊接→装焊零件板→清理挂牌→构件的最终尺寸验收、出车间
③劲性十字柱的加工工艺流程
放样、下料→组装H型钢、T形钢→焊接H型钢、T形钢→校正→H型钢、T形钢铣端、钻孔→组装十字柱→焊接十字柱→校正→十字柱铣端→组装柱上零件板→焊接零件板→清理
6)焊接结构拼装的允许偏差
焊接结构拼装的允许偏差
项目 允许偏差(mm) 图例
对口错边(△) t/10且不大于3.0
间隙(a) ±1.0
搭接长度(a) ±5.0
缝隙(△)
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