钢结构构件制作与预拼装

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钢结构构件制作与预拼装 主要内容：熟悉钢结构制作过程；熟悉钢结构构件放样下料过程；掌握钢结构矫正成型以及边缘加工过程；熟悉钢结构构件预拼装施工过程。学习目标：通过理论教学，熟悉钢结构构件放样和下料的基本内容；掌握钢结构构件矫正成型和钢结构构件边缘加工过程，熟悉钢结构构件预拼装施工过程。 钢结构的制作钢结构制作的特点钢结构制作的特点:件优、标准严、精度好、效率高。钢结构制作的依据:设计图和国家规范。 钢材的准备钢材材质的检验：结构用钢的力学性能中屈服点、抗拉强度、延伸率、冷弯试验、低温冲击韧性试验值等指标应符合规范的要求。钢材外形的检验：对于钢板、型钢、圆钢、钢管，其外形尺寸与理论尺寸的偏差必须在允许范围内。辅助材料的检验：钢结构用辅助材料包括螺栓、电焊条、焊剂、焊丝等，均应对其化学成分、力学性能及外观进行检验，并应符合国家有关标准。堆放：检验合格的钢材应按品种、牌号、规格分类堆放，其底部应垫平、垫高，防止积水。钢材堆放不得造成地基下陷和钢材永久变形。 放样和下料加工余量:(1)自动气割切断的加工余量为3mm；手工气割切断的加工余量为4mm；气割后需铣端或刨边者，其加工余量为4～5mm。(2)剪切后无需铣端或刨边的加工余量为零。(3)对焊接结构零件的样板，除放出上述加工余量外，还须考虑焊接零件的收缩量，一般沿焊缝长度纵向收缩率为0.03%～0.2%；沿焊缝宽度横向收缩，每条焊缝为：0.03～0.75mm；加强肋的焊缝引起的构件纵向收缩，每肋每条焊缝为0.25mm。 顺序样板名称用途1平面样板在板料及型钢平面进行划下料2弧形样板检查各种圆弧及圆的曲率大小3切口样板各种角钢、槽钢切口弯曲的划线标准4展开样板各种板料及型材展开零件的实际长及形状5覆盖样板按照放样图上(或实物上)图形用覆盖方法所放出的实样(用于连接构件)6号孔样板以此为依据决定零件的孔心位置7弯曲样板各种压型件及制作胎模零件的检查标准 覆盖和过样项目容许偏差样板长度0－0.5宽度5.0－0.5两对角线长度差1.0样杆长度1.0两最外排孔中心线距离1.0同组内相邻两孔中心线距离0.5相邻两组端孔间中心线距离1.0加工样板的角度20′样板、样杆制作尺寸的允许偏差(单位：mm) 切割一般规定切割加工余量锯切剪切手工切割半自动切割精密切割切割缝14～53～42～3刨边2～32～33～411铣平3～42～34～52～32～3 各种切削方法分类比较类别使用设备特点及适用范围机械切割剪板机型钢冲剪机切割速度快、切口整齐、效率高，适用薄钢板，压型钢板、冷弯钢管的切削无齿锯切割速度快，可切割不同形状、不同对的各类型钢、钢管和钢板，切口不光洁，噪声大，适于锯切精度要求较低的构件或下料留有余量最后尚需精加工的构件砂轮锯切口光滑、生刺较薄易清除、噪声大，粉尘多，适于切割薄壁型钢及小型钢管，切割材料的厚度不宜超过4mm锯床功割精度高，适于切割各类型钢及粱、柱等型钢构件 切割面平面度示意图 切割面割纹深度示意图机械剪切面的边缘缺棱示意图剪切面的垂直度示意 剪切下料(1)在斜口剪床上剪切(2)在龙门剪床上剪切(3)在圆盘管剪切机上剪切(4)剪切对钢材质量的影响斜口剪床上、下刀片之间的间隙(单位：mm)钢板厚度<56～1415～3030～40刀片间隙0.08～0.090.1～0.30.4～0.50.5～0.6 冲裁下料冲裁1—凸模；2—板料；3—凹模；4—冲床工作台(a)(b)(a)倾斜式；(b)非倾斜式两种不同圆盘剪切的装置 气割下料(1)气割条件(2)手工气割操作要点1)气割前的准备2)气割操作(a)预热(b)上提(c)吹渣(d)切割图手工气割 矫正和成型1.型钢机械矫正(a)撑直机矫直角钢；(b)撑直机（或压力机）矫直工字钢机械矫正型钢1、2—支承；3—推撑；4—型钢；5—平台(a)(b)(a)扳弯器矫直工字钢(b)手扳压力机示意图手动机械矫直型钢(a)(b) 2.型钢半自动机械矫正扳弯器矫正型钢手扳压力机械矫正型钢千斤顶矫正型钢3.型钢手工矫正(a)大小面上下弯曲的矫正；(b)大小面侧向弯曲矫正千斤顶矫正槽钢(a)大于90°的矫正(b)小于90°的矫正手工矫正角钢角度变形 4.型钢火焰矫正法火焰加热的点状加热方式(a)点状加热布局；(b)用点状加热矫正吊车梁腹板变形1—点状加热点；2—梅花形布局 火焰加热的线状加热方式(a)线状加热方式；(b)用线状加热矫正板变形；(c)用单加热带矫正H型钢梁翼缘角变形；(d)用双加热带矫正H型钢梁翼缘角变形；t—板材厚度火焰加热的三角形加热方式(a)(b)角钢钢板的三角形加热方式；(c)(d)用三角形加热矫正H型梁拱变形和旁弯曲变形 边缘加工和制孔边缘加工边缘加工方法有：采用刨边机(或刨床)刨边、端面铣床铣边、电弧气刨刨边、型钢切割机切边、半自动机自动气割机切边、等离子弧纠割边、砂轮机磨边以及风铲铲边等焊接坡口加工形式和尺寸应根据图样和构件的焊接工艺进行。除机械加工方法外，对要求不高的坡口亦可采用气割或等离子弧切割方法。用自动或半自动气割机切割。对于允许以碳弧气刨方法加工焊接坡口或焊缝背面清根时，在保证气刨槽平直深度均匀的前提下可采用半自动碳弧气刨。 项目允许偏差项目允许偏差零件宽度、长度±1.0加工面垂直度0.025t，且不应大于0.5加工边直线度l/3000，且不应大于2.0加工面表面粗糙度相邻两边夹角±6′注：t构件厚度边缘加工的允许偏差(单位：mm) 制孔1.钻孔2.冲孔3.扩孔4.锪孔5.制孔精度6.孔距要求螺栓孔距范围≤500501～12001201～3000＞3000同一组内任意两孔间距离±1.0±1.5——相邻两组的端孔间距离±1.5±2.0±2.5±3.0 钢构件预拼装钢构件预拼装1.预拼装要求2.预拼装方法(1)平装法(2)立拼拼装法(3)利用模具拼装法 一、组装内容钢结构构件的组装是遵照施工图的要求，把已加工完成的各零件或半成品构件，用装配的手段组合成为独立的成品，这种装配的方法通常称为组装。组装根据装构件的特性及组装程度，可分为部件组装、组装、预总装。（1）部件组装是装配的最小单元的组合，它由两个或两个以上零件按施工图的要求装配成为半成品的结构部件。 （2）组装是把零件或半成品按施工图的要求装配成为独立的成品构件。（3）预总装是根据施工总图把相关的两个以上成品构件，在工厂制作场地上，按其各构件空间位置总装起来。其目的是直观地反映出各构件装配节点，保证构件安装质量。目前已广泛使用在采用高强度螺栓连接的钢结构构件制造中。 二、组装要求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，并具有足够的强度。（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、高层建筑钢结构和框架钢结构构件必须在工厂进行预拼装。 三、组装用典型胎膜1、H型钢结构组装水平胎膜组成：①下部工字钢组成横梁平台；②侧向翼板定位靠板；③翼缘板搁置牛腿；④纵向腹板定位工字梁；⑤翼缘板夹紧工具。工作原理：利用翼缘板与腹板本身重力，使各零件分别放置在其工作位置上，然后用夹具夹紧一块翼缘板作为定位基准面，从另一个方向增加一个水平推力至翼缘板和腹板三板紧密接触，最后用电焊定位三板翼缘点牢，H型钢结构即组装完成。 2、H型钢结构竖向组装胎膜组成：①工字钢平台横梁；②胎膜角钢立柱；③腹板定位靠模；④上翼缘板定位限位；⑤顶紧用千斤顶。工作原理：利用各定位限值使H型钢结构翼缘板、腹板初步到位，然后用千斤顶产生向上顶力使翼缘板和腹板顶紧，最后用电焊定位组装H型钢结构 组焊一体机 四、典型结构组装（1）焊接H型钢施工工艺工艺流程下料→拼装→焊接→校正→二次下料→制孔→装焊其它零件→校正打磨（2）组装方法 实腹式H结构组装，用水平组装。 组立机 由于受运输、吊装等条件的限制，有时构件要分成两段或若干段出厂，为了保证安装的顺利进行，应根据构件或结构的复杂程序和设计要求，在出厂前进行预拼装；除管结构为立体预拼装，并可设卡、夹具外，其他结构一般均为平面拼装，且构件应处于自由状态，不得强行固定。预拼装的允许偏差应符合表8-12的规定。预拼装要求 1）预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：A≤300～1000m2允差≤2mmA≤1000～5000m2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、粱、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验收并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，每组孔的通过率不小于85%；当用比螺栓公称直径大0.3mm的试孔器检查时，通过率为100%，试孔器必须垂直自由穿落。 在施工过程中，错孔的现象时有发生，如错孔在3.0mm以内时，一般都用绞刀铣或锉刀锉孔，其孔径扩大不超过原孔径的1.2倍；如错孔超过3.0mm，一般用焊条焊补堵孔或更换零件，不得采用钢块填塞。预拼装检查合格后，对上、下定位中心线、标高基准线、交线中心点等应标注清楚、准确；对管结构、工地焊接连接处，除应标注上述标记外，还应焊接一定数量的卡具、角钢或钢板定位器等，以便按预拼装结果进行安装。 北京电视台桁架整体预拼装现场图 预拼装施工1.修孔2.工字钢梁、槽钢梁拼装3.箱形梁拼装4.钢柱拼装5.钢屋架拼装箱形梁拼装(a)箱形梁的底板；(b)装定向隔板；(c)加侧立板；(d)装好的箱形梁工字钢梁、槽钢梁组合拼装(a)工字钢梁；(b)槽钢梁1—撬杠；2—面板；3—工字钢；4—槽钢；5—龙门架；6—压紧工具 钢柱的拼装(a)平拼拼装点；(b)立拼拼装法1—拼接点；2—枕木钢柱拼装示意图1—定位角钢；2—柱底板；3—柱身；4—水平垫基 屋架拼装示意图(a)拼装底样；(b)屋架拼装H—起拱抬高位置1—上弦；2—下弦；3—立撑；4—斜撑 6.梁的拼接7.框架横梁与柱的连接框架角的螺栓连接(a)柱到顶与梁连接；(b)梁延伸与柱连接；(c)梁柱的角中线连接 框架角的工地焊缝连接(a)柱到顶与梁连接；(b)梁延伸与柱连接；(c)梁柱的角中线连接 框架顶的工地拼装(a)焊接连接；(b)螺栓连接 构件类型项目允许偏差检验方法多节柱预拼装单元总长±5.0用钢尺检查预拼装单元弯曲矢高l/1500，且应不大于10.0用拉线和钢尺检查接口错边2.0用焊缝量规检查预拼装单元柱身扭曲h/200，且应不大于5.0用拉线、吊线和钢尺检查顶紧面至任一牛腿距离±2.0用钢尺检查梁、桁架跨度最外两端安装孔或两端支承面外侧距离＋5.0－10.0接口截面错位2.0用焊缝量规检查拱度设计要求起拱±l/5000用拉线和钢尺检查设计未要求起拱±l/20000节点处杆件轴线错位4.0划线后用钢尺检查管构件预拼装单元总长±5.0用钢尺检查预拼装单元弯曲矢高l/1500，且应不大于10.0用拉线和钢尺检查对口错边t/10，且应不大于3.0用焊缝量规检查坡口间隙＋2.0－1.0构件平面总体预拼装各楼层柱距±4.0用钢尺检查相邻楼层梁与梁之间±3.0各层间框架两对角线之差H/2000，且应不大于5.0任意两对角线之差H/2000，且应不大于8.0