浙江省钢结构金钢奖成果汇总范本.docx
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浙江省钢结构金钢奖成果汇总范本
呼和浩特海亮广场A号楼
工程项目创新成果总结
(杭州恒达钢构股份有限公司,浙江杭州311223)
摘要:
本文主要介绍呼和浩特海亮广场各种箱型、H型及其异性钢结构件的制作工艺和在钢结构、核心筒同时施工情况下,现场统筹组织对施工进度的重大影响。
关键词:
箱型柱统筹检验批制作工艺控制变形现场吊装
1、工程概况
海亮广场A号楼钢结构工程位于内蒙古自治区呼和浩特市锡林南路与中山西路交汇点,本工程地上41层,结构主体总高度为150m米,为超高层建筑,上部结构采用钢梁-钢管混凝土框架-混凝土核芯筒混合结构体系,下部层高不等,上部标准层层高为3.4m。
平面尺寸为46.25x52.25m,内筒尺寸为:
21.65x21.65m。
本工程钢管混凝土钢管采用Q345C焊接直缝钢管,焊缝质量等级为一级。
地面以上钢框架梁采用Q345B,其它部分结构采用国产钢材Q345-B牌号低合金高强度结构钢,其质量应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591-94的规定。
焊条的型号应与主体金属相匹配,当主体为Q345B时采用焊条采用E50xx型,并符合《低合金焊条》GB/T5118-95的要求。
采用焊接连接的节点,当板厚等于或大于50MM,并承受沿板厚方向的拉力时,钢板的厚度方向性能级别为Z15,其质量应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313的规定。
本工程钢结构的连接形式:
钢柱与钢梁连接采用高强螺栓和现场焊接作刚性连接,主框梁与次梁连接基本上均采用高强螺栓铰接。
连接构件的接触面的抗滑移系数不小于0.50。
2、施工技术难点
2.1、钢构件制作加工要求精度高。
本工程所用钢构件全部采用工厂化制作,工厂设备有多嘴式火焰自动切割机、U组立机、箱型组立机、隔板组立机、铣边机、龙门焊、电渣焊、端面铣、抛丸机、三维钻机、数控锯床、数控平面钻和锯床等。
为保证构件的加工精度,一是根据工程特点编制工艺流程,确定关键过程和质量控制点;二是针对不同构件的焊接编制焊接工艺,进行焊接工艺评定,制定焊接作业指导书,并实施焊前培训,焊中跟踪,焊后检测的工艺验证方式;三是严格执行首件检查,工序控制和出厂检查制度。
实现制作工艺流程化、标准化、产品检验程序化。
2.1.1、零部件切割下料控制:
钢柱及钢梁翼缘板下料采用多嘴式自动火焰切割,H型钢梁采用数控锯床,制孔用三维数控钻床。
由于采用了先进的工艺设备,使构件的部件几何尺寸加工偏差远远小于规范,为以后的构件组装打好了基础;
2.1.2、钢结构组装:
钢柱、钢梁及隔板组装采用组立机组装,隔板线下同一规格的钢柱组装制作一套装配模具,这样很好的减少了钢柱轴线、截面尺寸和螺栓孔距层的误差,同时保证了整体轴线和层高,防止了组装时的构件变形;
2.1.3、采用合理的焊接顺序:
最难控制的箱型柱隔板电渣焊及箱型柱主焊缝的焊接,我们采用对称焊接、合理的焊接层次和合理的焊接顺序。
2.2、钢构件的安装难度大,工程量大
通过组织专业人员分析研究,本工程钢结构安装质量控制重点是钢柱对接、整体垂直度和标高三个方面。
一是采用钢结构安装仿真技术:
在构件安装前,利用计算机1:
1比例制作钢构件的三维模型,用Inventor三维仿真软件,动态模拟钢结构安装的整个过程及安装过程中构件之间的相互干涉情况,从而制定出详细,切实可行的吊装方案和合理的安装顺序;根据结构设计特点合理划分安装标准单元,每标准单元安装调整结束后,安装区段间的钢梁,再进行整体校正消除各区段的累积误差,既保证了安装精度同时提高了工作效率。
二是采用了箱形柱快速对接技术,改进了由粗调支撑杆和精调螺栓组成的钢柱安装定位器,用这种工具安装钢柱,比传统安装方法提高工效20-30%,柱对接焊口采用衬板焊接;三是采用内控轴线测量法,即在每一节柱安装完成后,将测量控制点由地面控制点上引,测出柱对轴线的偏差,将其控制在允许范围内,同时为下一节柱安装调整提供依据。
此外,本工程地处闹市区,人流量大,现场材料堆放场地不足,对于封闭施工的要求很高。
总体工作量大、工期短。
为保证在规定工期内完成任务需做到计划周密、加大投入、材料准备充分、制作保证供给、运输及时安全、安装有序准确。
3、制作工艺
3.1、钢结构制作工艺流程图
3.3.2主要钢构件的制作
3.2.1H型钢梁的制作工艺
3.2.1.1拼板、下料:
下料采用数控切割机如下图片所示。
下料时,如需拼板则拼缝位置宜放在构件长度1/3(弯矩最小)~1/2(剪力最小)的范围内,对同一梁,只允许翼缘或腹板一次拼接。
板板毛刺应清理干净。
所有拼接焊缝为一级焊缝,其它需熔透的坡口焊缝为二级焊缝。
角焊缝及非熔透坡口焊缝为外表按二级焊缝要求检查的三级焊缝。
3.2.1.2组立
组立机上组立T型、H型钢,组立前,板边毛刺、割渣必须清理干净,火焰坡口的还必须打磨坡口表面。
如图片所示:
点焊时,必须保证间隙<1mm,>1mm时必须用手工焊焊补。
腹板厚t<12mm时,用Ф3.2焊条点固,腹板厚t≥12mm时,用Ф4焊条点固。
焊点应牢固,一般点焊缝长20~30mm,间隔200~300mm,焊点不宜太高,以利埋弧焊接。
清除所有点固焊渣。
3.2.1.3自动埋弧焊
在门焊机上进行船形位置埋弧自动焊。
焊接T、H型的主角焊缝,严格按公司《埋弧自动焊》工艺要求执行,如下图片所示:
焊后,焊工自检,不得有缺陷,否则应按规定分别情况进行返修。
3.2.1.4矫正
转入矫正机上,对翼板角变形进行矫正,如下图片所示:
对T型、H型钢的弯曲变形进行矫正,火焰矫正温度为750~9000C,低合金钢(如Q345)矫正后,不得用水激冷,采用自然冷却法。
如下图:
3.2.1.5梁体组装
对H梁等的装焊应在H型钢制作完成后进行。
在H型钢腹板上划线,然后再将牛腿、加劲板、连接板等点焊在其上,点焊应两侧同时进行,保证互相垂直。
焊接时,一般由于空间狭小,无法埋弧焊,只有采用CO2气保焊。
为减小变形,可多名焊工分段两面对称焊接。
制孔、锯断、锁口
A制孔:
将H型钢转入三维钻,按图纸要求,将孔径、孔位,相互间距等数据输入电脑,对H型钢进行自动定位、自动三维钻孔。
如下图片所示:
针对梁中有加劲板,连接板,开孔补强或起拱的梁两端孔距离适应放长1~3mm。
(试件测定)
B锯断:
入端面锯,将三维钻上定位的梁两端多余量锯割掉。
如下图:
C锁口:
入锁口机,对梁两侧进行R=35铣孔及铣削上下翼板坡口。
如下图:
3.2.1.6梁连接板等装配:
(1)转入装配平台对梁中有次梁连接板,加劲板或开孔、开孔补强的进行装配作业,见下图:
(2)安装吊装用吊耳。
(3)装配完毕在梁上翼缘端部打上编号钢印后转入焊接工序。
(4)接板等装配件的焊接:
将构件四面反身使焊缝处于平角焊状态下进行CO2气保焊,同时注意检查焊缝的成型,焊接高度、焊缝的转角封口。
(5)清磨、校正。
清除所有的飞溅、焊疤,毛刺,对三维钻无法制孔的孔位进行补钻,同时对部件焊接造成的变形进行校正。
以上工作全部完成后进行制作的最后检查后转入预拼装或除锈工。
3.2.2箱型柱的加工制作工艺
3.2.2.1箱型柱制作加工工艺
(1)坡口加工在铣边机或坡口切割机上进行,应严格按图和工艺文件要求,保证坡口角度及有关尺寸的正确,清除飞溅、熔渣,打磨去表面氧化层。
(2)在模具上将经过加工的内隔板,焊槽衬板组装成内隔板组。
其内隔板组外形尺寸误差为:
0~-1,焊槽尺寸必须与电渣焊孔的尺寸大小一致。
(3)在组立机上(如下图片所示)进行组立,以一翼板为底板,先行划线,核对翼板的宽、长、坡口情况和内隔板外形尺寸情况(下道工序检查上道工序),在其上安装各隔板,保证其位置正确且与底板垂直。
如下图:
(4)然后安装二侧腹板,组成U型柱,保证U型柱的宽度尺寸,如下图组装腹板:
(5)如柱板有拼接则注意检查拼接焊缝与内隔板的距离需保证20倍厚度且>200。
同时不允许其它的侧面同一部位有板拼接。
(6)CO2气保焊焊接隔板上二条焊缝,保证焊透,如下图:
(7)UT探伤隔板焊缝,该焊缝为一级焊缝。
GB11345-89,B级、Ⅱ级合格,100%UT。
(8)组立机上,将U型柱组立成箱形柱,点固焊缝应点在两侧坡口底部,保证
焊透,不得有缺陷,焊点不宜过高。
如下图:
(9)隔板二条电渣焊机进行焊接,用非熔化极焊机(如下图片所示)进行,严格按《非熔化极电渣焊工艺守则》执行。
(10)焊后割去引弧,引出帽口。
如下图:
(11)对箱形柱四主角焊缝进行双弧双丝焊(如下图片所示),保证全熔透焊缝根部焊透,焊接中,应严格遵守公司《双弧双丝埋弧自动焊工艺守则》的规定。
焊接应同时、同向、同工艺参数焊接两条主角焊缝。
对于板厚较大的焊缝,还应按工艺要求采用多层多道焊法。
(12)将工件翻身交替焊接,防止过大的变形。
如下图:
(13)加工工艺过程中构件应始终处于水平状态。
以防止钢柱的扭曲变形。
(14)焊接过程始终保持双侧同步,防止焊接收缩不均而造成的侧弯扭曲。
(15)焊工自检焊缝,对于两侧咬边,凹坑等进行焊补,并清磨。
(16)对四主角焊缝全熔透部分进行UT探伤,100%检验,GB11345-89,Ⅱ级合格。
(17)箱形柱的直线度、扭曲度,并在隔板处进行火焰矫正,使其符合要求。
(18)超长柱的校正:
对超长柱的弯曲变形需进行火焰加热校正。
标准柱身弯曲矢高H/1500,≤5mm。
针对超长柱的变形要尽量在制作过程中加以工艺预控。
拼装、焊接工序进程保持柱构件的水平,焊接对称。
半成品的弯曲变形可以将柱体两端搁置,中间加压重,在距中间隔板~500mm处进行火焰烘烤,温度控制750℃~900℃,自然冷却收缩,严禁加水激冷。
(19)工件转至端面铣,对箱形柱的封板端进行铣削,将预留的加工余量铣削掉。
铣削时应先检查柱身与端面铣刀的90度,以保证加工后的端面水平精度。
铣削箱形柱的另一端,并铣出坡口角度,加焊垫板条。
控制柱长尺寸,由于柱-柱对接时,焊缝要收缩,柱还有弹性压缩变形,故一般柱长公差应取其正值,使安装后,柱顶标高能符合要求。
如若安装时,发现柱长应作修正,这时应及时将要求反馈工厂,并在箱形柱铣削另一端时,将其长度尺寸予以修正。
(20)装配工序
当箱形柱两端铣削好后,即转入装配工序。
这时应以柱顶封板端为基准,在距柱高下端1m处划出各面的十字中心线,并作出标记,确定N面,作为安装时的依据。
根据各面的十字中心线,划出各面的牛腿、连接板、耳板等装配位置线,并进行安装。
牛腿二翼板与柱刚接要求全熔透,故安装前,应先将牛腿在H型钢生产线加工完成H成型、制孔、锁口、坡口后装焊在柱体上(如下图),以减小变形。
梁柱接点坡口侧焊后,另一侧应用碳弧气刨清根,保证熔透,清磨干净。
对牛腿全熔透焊缝进行UT,100%探伤,GB11345-89,B级、Ⅱ级合格。
在柱体钻孔时(浇砼透气孔)注意部分钢柱为不浇砼柱,柱体为密闭型的,所以不允许柱体钻孔,同时检查柱端封板的密闭性。
(21)栓钉焊
需要焊焊钉的柱,清除油污、铁锈、氧化皮、油漆等,划出各柱面的焊钉
位置线,用ELOTOP-3002型焊钉机焊接各焊钉。
按公司《栓钉焊接工艺规程》要求,检查所有焊钉,并按规定抽查1%焊钉,
进行锤击弯曲30度检查焊接质量,同时清除栓钉根部磁环残渣。
钢柱进入抛丸前必须对柱两端内隔板中开孔处进行封闭,保证柱内清洁无
异物。
(22)成品检验
焊接全部完成,焊接冷却24小时后,全部做外观检查并做出记录。
用高强螺栓连接时,须将构件磨擦面进行喷砂处理,并做六组试件,其中三组出厂时发至安装地点,供复验磨擦
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