钢结构切割与组装尺寸偏差的分析与研究.pdf.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流钢结构切割与组装尺寸偏差的分析与研究.pdf.doc.精品文档.长安大学硕士学位论文钢结构切割与组装尺寸偏差的分析与研究姓名：李沛霖申请学位级别：硕士专业：建筑与土木工程指导教师：颜卫亭20110617在钢结 构中， 各 种 钢构件 是 钢结 构最重 要的 组 成部 分， 钢构件 的 质 量 对 钢结 构的 性能起着决 定 性 的 作 用 ， 而钢构件 的 加 工工艺 决 定 着钢构件 质 量 的 好 坏。钢板 切 割 作 为钢构件 加 工过程中最基 本 的 工序， 其 质 量 与 组 装后 的 钢构件 截 面 特 性 密 切 相关， 同时 也 直接影响着工程的 整体 质 量 。由 于加 工尺 寸 偏差 和安 装误 差方面 的 原因， 结 构构件 的 尺 寸会 出 现 偏差 ， 加 工制 作 后 的 实际构件 与 设计 中预 期 的 构件 几 何特 征 会 有差 异， 这种 差异为构件 几 何参 数不 定 性 。目 前 ， 针 对 钢板 切 割 质 量 的 研 究仅 限 于对 设备 本 身 的 控 制 方 面 ，对 钢结 构构件 几 何参 数不 定 性 的 统 计 工作 还 不 够 全 面 。榧 羟 懈职 濉块 气割 钢板 和龊 附 親 型钢构件瑃 课题 研 究 背 景第 一章绪 论因此 越 来越 多地应 用在各 类 工 程当中 】。目前 ，国 内 钢 结 构 生产 安 装厂家和 施工 企 业 数 量 有 很 多，技 术 水 平也良 莠不齐 ，部分 资质 较 低的 钢 结 构 企 业 在制 作 安 装时并 没有 按照 现 行规 范 进 行安 装和 施工 ，其中 很 多钢 结 构 制 造 企 业 并 没有 意识 到钢 结 构 制 作 过 程中 的 质 量 控 制 对 钢 结 构 工 程的 重要性 ，这导 致很 多的 钢 结 构 工 程存 在着 质 量 安 全 隐 患 ，有 些隐 患 可能 直接 导 致钢 结 构 工 程事 故 的发 生。在钢 结 构 中 ，各 种 钢 构 件 是 钢 结 构 最重要 的 组 成部 分 ，钢 构 件 的 加工 工 艺 决定 着 钢构 件 质 量 的 好 坏，而 钢 构 件 的 质 量 则 对 于钢 结 构 的 性 能 起 着 决定 性 的 作 用 。 随 着 钢 结构 工 程的 发 展 ，钢 结 构 加工 工 艺 和 加工 设 备 也不断地改 进 、 更新 。 而 我 国 目前 对 于钢 结构 加工 工 艺 的 实 际 调查研 究相 对 较 少 ，因此 对 钢 结 构 加工 过 程中 质 量 控 制 的 研 究就 显 得尤为 重要。 问题 的 提 出 及 研 究意义现 代钢 结 构 都是 在专 业 化 的 钢 结 构 制 造 厂中 用热 轧 钢 材 或 冷弯型钢 加工 成构 件 或构 体 辜 慕 岷 咸 ，然后运 到工 地安 装而 成。 在钢 结 构 建造 过 程中 ，尤其是 加工 阶段，不可避 免 地要 对 钢 结 构 的 性 能 产 生影响 ，如 冷加工 硬化 和 焊接 热 效 应 等 。 而 在设 计以 及力 学 分 析 当中 ，一般 都把结 构 和 构 件 理 想 化 ，如 直线的 轴 线都是 几何 学 的 直线； 构 件 的长 度 完 全 符 合 设 计图的 尺 寸 ，不存 在误 差等 。 而 实 际 生产 出 来 的 构 件 ，显 然不可能 完 全第 一章绪 论针对 目 前国内 对 钢 结 构 加工过 程的 切割与 组 装 工序研 究 较 少 的 现 状 ， 通过 对 钢 结 构加工工艺 的 分 析， 重点对 钢 结 构 加工过 程中 的 剪 切、 气割和 组 装 过 程进 行 研 究 ， 控 制 钢结 构 在 加工第 一步的 误 差 ， 从而 减 少 加工过 程中 的 累 积 误 差 ， 在 钢 结 构 加工过 程中 对 质量进 行 有 效的 控 制 ， 促 进 钢 结 构 加工技 术 的 更新与 发 展， 提 高 钢 结 构 在 加工阶段 的 质 量，从而 保 证 整 个 钢 结 构 工程的 质 量。 同 时 对 现 行 规 范 中 的 切割允许 偏 差 值 进 行 了统 计分析， 提 出 了允许 偏 差 的 合理 建 议 值 ， 为今 后 规 范 的 修订 提 供 了参 考。 并 对 组 装 后 的 构 件几何 参 数 进 行 了统 计分 析， 给出 了钢 结 构 构 件 几何 尺 寸 的 统 计参 数 和 概 率分 布 模 型 ， 为今 后 钢 结 构 构 件 抗 力 统 计参 数 的 修改 提 供 了参 考， 并 对 钢 结 构 加工制 作 企业 的 质 量控 制起 到一定的 指 导 作 用。 论 文 研 究 内 容和方 法量 控制 ，从而 为整 个钢 结 构工程 提 供 有 效 的 质量 保 证 ，提 高 整 个钢 结 构工程 的 质量 。随 着科 技的 进步和 工 业的 发 展 ， 制 造 工 艺 和 加 工 设 备 也 不断 地 改 进、 更新 。在 加 工工 艺 及质 量保 证中 采用 了 高新 技术， 在 各 工 序中 采用 了 程控自动机 具 ， 大 大 加 快 了 制 造过 程， 保 证了 产 品 质 量， 提 高了 生产 率 。生产 结构的 类 型 也 从中 小 跨 度的 平 面 结构发 展到 大 跨 度空 问 结构及超高层 钢 结构等 。加 工 材 料 的 种 类 也 有 角钢 、 槽 钢 、 工 字 钢 等 品 种扩展 到 圆 钢 管、 方 钢 管、 宽翼 缘 透帧 型 钢 及冷 轧 薄 壁型 钢 等 多种 类 型 ， 因 此 对 制图 钢 结构加 工 制 作流 程图 钢 结 构加 工 制 作前 的前 期 准备签证的手 续 。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 放 样 应 从 熟悉 图纸 开始 ， 首 先 看 清施工 技 术 要求， 并逐 个 核 对 图纸 之间 的尺寸和 相 互 关 系 ， 并校对 图样 各部 尺寸 。放 样 和 样 板 蜓 的允 许 偏 差见 表 。表 放 样和 样板 蜓 的允 许 偏 差表 号 料的允 许 偏 差 表允 许 偏 差 长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文切 割 速 度 快、切 口整 齐 、效 率高， 适 用于薄钢板、压型 钢板、冷弯 檩 条 的 切 割 。切 口光 滑、毛刺 较 薄易 清 除 。 噪声 大 ， 粉 尘多 。 适 于切 割 薄气 割 温 度 高， 冲 刷 力 大 ， 切 割 边 质量好， 变 形 小 ， 可 以切 割任 何 高熔 点 金 属 ， 特 别 是不锈 钢， 铝 、铜及 其 合 金 等 唬 剪切圆 盘 剪 切机上 进 行 剪 切之 前 ，首 先要 根据 被剪 切钢板 厚 度调 整 上 、 下 两 只 圆 盘 剪 刀 的 距钢材剪 切质量 允许偏差见表 。表 机械剪 切的 允许偏差允许偏差 气割 的 质量 允许偏差 见表 。表 气割 的 允许偏差允许偏差 且 不大 于 长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 钢 构件的组 装士 占第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析 数据 的 统 计 分析 方法图 质量统 计 推断 工作过 程长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文在收集 的数 据 基 础上 ，需要 寻 找 一种 简 便 的判 断 生产 过程是 否正常的方法 。目 前 常用的数 据 统 计 分析方法 有调查 表 法 、 分层法 、 排列图 法 、 因 果 图 法 、 直 方图 法 、 控制 图法 与 相 关 图 法 等 。其 中 前 五 种 方法 属 于静 态分析法 ，它所分析的是 产 品的质量 在某 个 时间点 的静 止 状 态。但是 在钢 构 件 加 工过程中 构 件 的形 成过程是 动 态的，所以 ，对 于钢 结构 加 工过程的质量 控制 应 该采用静 态与 动 态相 结 合的方法 ，这样 才能 更 直 观了解 到 加 工和 直 方图 法 来 分析钢 结 构 过程中 的质量 控制 。第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析态 。 真 产 品质量 特 性值 的 波动是 有 一定规律的 ， 即质量 特 性值 分布服从正 态 分布。 控制保 证 生 产 过 程处 于 控制状 态 【 】。控制图 和直 方 图 的 基本 形 式如 图 和图 所示 。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文用比较 广 泛。 剪 板 机 型号 及 调 查 过 程详 见 图 和图 。图 鬣图 剪 切 实 际 调 查 过 程剪 切 钢板 的 规格 尺 寸调 查 表第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析表 剪 切 钢 板的 规格尺 寸调 查 表尺 寸 图 图 图 图 表 总 数量百 分比 钢 板实 际 尺 寸分布图 钢 板实 际 尺 寸分布图第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析 厚度 为 母 职 迨导食 叽绲 亩 植 纪技 。长 安 大学 硕 士 学 位 论 文钢 板 尺寸 偏差分 布 统 计 表钢 板 尺寸 偏差分 布 统 计 表第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析 偏差月矿 第 三章 切割与 组装实 际 数据 的 统 计 与 分 析便 且 速度 快 的 切割方 法， 但 质 量 不 好； 因 为 钢 板 在 剪 切过 程 中 ， 一 部分 是 剪 切而另 一 部尺 寸的 主 要 因 素有：剪 切 的 压 痕 发生 在 剪 切 过 程 中 ，是由于剪 床的 压 脚 对剪 切 材料 下 压 作 用产 生 的 变形 ，这 种 变形 是由于剪 板机 工 作 台与 下 剪 刃高 度 差 的 存 在 和 剪 板机 的 压 力过 大 ，或 者 被剪 切 材料 较 薄引起 的 ，应 严 格控 制在 被 剪 切 钢 板变 形 的 允 许 范 围之 内。下 剪 刃普遍 存 在高 于剪 床工 作 台的 现 象 ，可以 通 过 对剪 床工 作 台表 面 加保护垫 的 方 法 ，消除剪 床工 作 台与 下 剪 刃存 在 的 高度 差 。 钢 板气 割尺 寸 偏差 的 分析 与 研 究在 我国 的 钢 结 构 制作 厂对钢 结 构 主材进 行 气 割时 ，普遍 采 用直条 火焰 切 割机 。次 调 查 的 气 割机 为 数 控 直条 火焰 切 割机 ，气 割机 型号 及 调 查 过 程 详见图 屯 。第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析规 格 际 尺 寸 的 动 态 分布图 如 图 煌 。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 钢 板 实 际 尺 寸 分 布图 钢 板 实 际 尺 寸 分 布图 钢 板 实 际 尺 寸 分布图 钢 板 实 际 尺 寸 分布图第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析 钢 板实 际 尺 寸 分 布 表规 律： 甇 钢 板尺 寸 偏差分 布 统 计 表 钢 板尺 寸 偏差分 布 统 计 表 咖 钢 板尺 寸 偏差分 布 统 计 表 钢 板尺 寸 偏差分 布 统 计 表气割后 钢 板的 质 量 要 求 ， 可 以 得出 如 下 几 点 结 论：第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析或 者 不予 重 视 ， 直 至组立 、焊 接 工 序 完成后由 矫直 和 精 整 工 序 进行 处 理， 将 会 浪 费 大 量人 力、物 力。 弯曲第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析明显 低 于 边 缘未经 气割或剪切 的 钢 材 。气割的 弯 曲 随着 气割的 宽度 增加 而降 低 ， 随气割的 长度 增加 而增加 。控制 弯 曲 变 形可采 用 双 侧同时气割， 也 称 多 头气割。适 用 于 在一 张 钢 构 件 组装尺 寸偏 差 的 分析 与研 究长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文生薯· 嗌 矿 竺 簦 纳 ¨一一图 孛 娓 叨 蹾 衄 的 统 计 直 方 图四 、截面 惯性 矩的 数 据 统 计截面 强轴惯性 矩的 统 计 直 方 图第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析根 据 统 计 数据 ，将截 面 抵抗矩 分 为截 面 强轴抵抗矩 和 截 面 弱轴抵抗矩 。强轴抵抗矩的 样本容 量 畲 笾 滴 ，最 小 值 为蝗 踔 峁咝 跃 氐 难 救 萘 縩 ，最 大 值 为钚 滴 。得 到直 方 图 如 图 。根 据 统 计 数据 ，将截 面 回转半径 分 为截 面 强轴回转半径 和 截 面 弱轴回转半径 。强轴缈 澹式 中心 结 构构件几何 参 数的 平 均 值 ；乞 结 构构件几何 参 数的 变异 系数【 】 。一、 截 面 高度 统 计 参 数的 计 算对 表中收 集 到的 结 构构件分 别 进行计 算 ，可 以 得 到构件截 面 高度 的 均 值 和 变异 系数，取 其 平 均 值 得 到钢结 构构件截 面 高度 的 统 计 参 数为：二 、 截 面 宽度 统 计 参 数的 计 算第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析面 宽度 的 均 值 和 均 方 差 为心 ； 吒 ： 进而 得 到该 构件截 面 宽度 的 统 计 煌 。三、 截 面 面 积统 计 参 数的 计 算万 。：一骸焕 忌椋后 盟 慷 ：堕：慷 ：堕二 丝 堕吒 截面 宽度 平 均 值 标准差 ；吒 截面 高度 平 均 值 标准差 ；气 腹 板 厚度 平 均 值 标准差 ； 翼 缘 厚度 平 均 值 标准差 ；位化删 鉥； 万 。其 平 均 值 得 到钢结 构构件截 面 面 积的 统 计 参 数为： 煌 。四 、 截 面 惯 性 矩 统 计 参 数的 计 算第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析以 坏 ； 心； ； 吼 ； 煌 。计 算 截 面 弱轴惯 性 矩 的 统 计 参 数所用 到的 公 式 为：其 中一截面 弱轴惯 性矩 标准值 ；所 截面 弱轴惯 性 矩 平 均 值 ；盯 ， 截面 弱轴惯 性 矩 均 方 差 ；其 它 参 数含 义 同上 。心； 煌 。五 、 截 面 抵抗矩 统 计 参 数的 计 算甄：生其 它 参 数含 义 同上 。例 如 ： 一焊 接 透 止 辜 浣孛娴纳 杓 瞥叽 缥 # 篽 唬 痶 火担 贿第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析 鱛； 万 。计 算 截 面 弱轴抵抗矩 的 统 计 参 数所用 到的 公 式 为：饥 截面 弱轴抵抗矩 平 均 值 ； 截面 弱轴抵抗矩 均 方 差 ；其 它 参 数含 义 同上 。例 如 ：一焊 接 透 止 辜 孛娴纳 杓瞥叽 缥 # 篽 ； 籺 籺 ；对 表中收 集 到的 结 构构件分 别 进行计 算 ，得 到构件截 面 弱轴抵抗矩 的 均 值 和 变异 系 煌 。变异 系数万结 合 图 表分 析 可 以 看 出 一些 规 律 如 下 ：第 三章 切 割与组 装实 际 数据 的 统 计 与分 析装 ， 严 禁 超应力组 装 。工 余 量 的选择 和 对 于 气 割机 的控 制就 显得相当 重 要。参 ：本 章 针对 目前 常 用的钢 板 切 割与 钢 构 件组 装 工 艺 ， 采用多 阶 段抽 样 和 全 数 检验 的方法 ， 在 钢 结 构 加 工 企业 对 切 割钢 板 和 焊 接 透止 辜 惺 档 厥 占 煅 椋 玫 剪切 钢 板 、 槠 罡 职 搴 个 钢 构 件的实 际 尺寸数 据 ， 运 用控 制图 法 和 直方 图 法对 实 际 数 据 进行 了图 表分 析 ， 并 利用数 理统 计 的方 法 对 其 尺寸偏 差进行 了探 讨 与 分 析 ，得到在 号料操作 时不 同 板 厚的钢 板 预 留 加 工 余 量 和 钢 构 件截 面几 何 参 数 的统 计 分 布规律及 统 计 参 数 ， 并 对 影 响 尺寸偏 差的主要因 素 进行 了探 讨 及分析 ， 可 为 今后 规 范的修订提 供 参 考。钢结构工程 质量 的 特 点 ：且波动 较 大 。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文板 等 ，这 些 制 作大 部分为方形 和 长 方形 ，归 纳连 接 在 一起也 是 条 状 。 在 下料前 应 该 由 专 组装 质量 控 制组装 应按 工 艺方 法 的 组装 次 序 进行。 当 有 隐 蔽 焊缝 时， 必须 先 施 焊， 经验 收 合格 后方 可覆 盖 。当 复 杂 部 位 不 易 施 焊时， 也 需 按 工 艺次 序 进行组装 。组装 前 ， 连接 表 面及 焊缝 每 边 范 围 内的 铁 锈 、 毛刺 、 污垢 、 冰雪 等必须 清除 干 净 。为 减 少 大 件 组装焊接 的 变 形， 一 般 应先 进行小 件 组焊， 经矫 正 后， 再组装 大 部 件 。胎 具 及 组装 出的 首个成 品 必须 经过 检验 合格 后方 可大 批进行组装 。板 材 、 型 材 的 拼 接 应在 组装 前 进行， 构件的 组装 应在 部 件 组装 、 焊接 、 矫 正 后进行。 组装 好 的 构件 应立即用 油漆 在 明显 部 位 编 号 ，写明图号 、 构件 号 、 件 数 等， 以 便 查找 。 将 上翼 缘 板 放 置于 平 台 上，周 围 靠紧 止 档 ，画出 中心 线以 及拼 装 的 定 位线。再将以 上拼 装 成 型 的 “上 筒 考 。，使 得 下翼 缘 板 在 上，腹 板 在 下。 用 天车 吊住 拼 装 成 型 的 “ 型 部件 ，使 腹 板 下端 对 准 上翼 缘 板 的 中心 线以 及拼 装 的 定 位线的 位置，吊放 在 上翼 缘 板 上，用 直角 尺测 量 上弧 形 翼 缘 板 和 腹 板 的 垂 直度，进 行 定 位焊接 。用 拉 筋 撑 住 上弧 形 翼 缘 板 和 腹 板 ，保 证 垂 直度。长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文 植煌 孛 娴 暮 附親型钢 构件进 行 了实地收集 检 验，得 到 龊 附親型钢 构件的实际尺 寸数 据 ，并 采用直 方 图 法 对 数 据 进 行 了统 计 ，得 到 钢 构件截 面 几何参数 的统 计 分 布 规律 为正 态 分 布 ，利 用误差 传递 公 式对 钢 构件截 面 几何参数 的统 计 参数 进 行 了计 算 分 析，得 到 构件截 面 高 度 、宽度 、截 面 面 积 、惯 性 矩 、抵 抗 矩 等的统 计 参数 ，并 结 合 尺 寸平 均偏 差 分 析对 数 据 进 行 了对 比 分 析，为规范 的修 订 提供 了参考。更 好 的阐明 这个问 题，建 议 收集 更 加全 面 的数 据 和资料 ，对 其进 行 更 进 一步 的分 析。没 有对 因素 之 间 的联 系 进 行 分 析，建 议 以后 通 过相 关资料 和数 据 ，对 其进 行 进 一步 的讨造成 了很 多的问 题。 因此 ，建议 进 一步 完善钢 结 构施工 方 面 质量 问 题的统 计 资料 ，为以后 的质量 研 究提供 更 多可靠 的数 据 资料 。【 课 好 髦 樱 鞴溃纸 峁 筟 武 汉： 武 汉理 工 大 学 出 版 社 ， 】 弓 晓 芸 轻 钢结 构 建 筑 的 应用 及发 展 【 浚到 ： 【 】 刘 海 涛 河 南地 区 住宅 钢结 构 构 件的 可 靠 性 分 析】 郑 州 ： 郑 州 大 学 ， 【 】 官 兵 钢结 构 ， 撼淌 弧辏 合 浮 疘 讼 杲 狻 綧 】 北 京： 机 械 一 出 版 社 ， 【 】 闰 仲 儒 钢结 构 透 质 丶 由仙璞 浮 綣 】 科 技资讯， ， 【 】 张 爱 国， 贾海 真 厚 板 焊 接透 稚 械 谋 湫 慰 刂 啤 綣 】 工 程 力学 ， ， 长 安 大 学 硕 士 学 位 论 文【 】 张 明 轩 钢结 构 工 程 的 施 工 质 量控 制【 浚纸 峁 梗： 一 【 】 弓 晓 芸 ， 严 虹 国外 工 业 化钢结 构 住宅 应用 探 讨【 浚到 ： 一 攻 读 硕 士学 位 期 间 完成 的 研 究成 果