钢结构厂房制作安装工法.pdf
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1、钢结构工业厂房制作安装工法 编制:汪 斌 中国建筑第七工程局安装工程公司 目 录 1、前言 2、特点 3、适用范围 4、材料性能 5、工艺原理 6、工艺流程及操作方法 7、机具设备 8、劳动组织 9、质量标准及检验办法 10、安全措施 11、效益分析 12、工程实例 1 前言 钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点,伴随我国已成为钢铁大国,对建筑用钢已不再限制,所以其在现代建筑工程中已广泛应用。由于钢结构较混凝土结构有明显的优点,现在越来越多的工业厂房采用钢结构。我公司自 1998 年开始承接钢结构厂房工程以来,在借鉴其它企业经验的基础上,结合公司实际情况,不断实践、研究、改进
2、,在钢结构厂房制作、安装技术方面总结出了施工工艺合理、能保证工程质量和施工安全、缩短施工周期、不断降低施工成本的钢结构厂房施工工法。为便于统一管理,使钢结构工业厂房的施工工艺更趋规范化和标准化,特制定本工法。2 特点 钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点,钢结构工业厂房同样具有上述优点。钢结构工业厂房主体一般为单层,有的局部为二层或三层结构。由变截面焊接 H 型钢柱支撑型钢焊接成的屋架,屋面和围护结构采用双层彩板中间加保温层结构。3 适用范围 该工法可广泛应用新建、改建、扩建的各类钢结构工业厂房的制作、安装工程项目。4 材料性能 钢材的强度设计值(N/mm2)钢材 抗拉、抗压
3、和抗剪 端面承压 牌号 厚度或直径(mm)抗弯 f fv(刨平顶紧)fce Q235 钢 16 215 125 325 16-40 205 120 40-60 200 115 60-100 190 110 Q345 钢 16 310 180 400 16-35 295 170 35-50 265 155 50-100 250 145 Q390 钢 16 350 205 415 16-35 335 190 35-50 315 180 50-100 295 170 Q420 钢 16 380 220 440 16-35 360 210 35-50 340 195 50-100 325 185 5
4、工艺原理 钢结构工业厂房的施工分两部分,一是在工厂制作,二是在工地安装。对能批量加工,需要大型设备的部件制作都放在专业钢结构工厂制作,制作完成后运到工地现场安装。这是钢结构区别混凝土结构施工的重要一点。6 工艺流程及操作方法 细化设计 屋架放样 钢柱、支撑工厂分段制作 屋架工厂分段制作 涂防锈防火涂料 部件运输到工地 钢柱组对焊接 屋架组对焊接 钢柱吊装、连接支撑 屋架吊装、高强螺栓连接 屋架支撑连接 7 机具设备 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 备注 1 汽车吊 32T 台 1 2 履带起重机 QU50 台 1 3 门式起重架 10T 台 1 4 工具车 台 1 5 H 型钢自动组立机
5、 CH-1500 台 1 6 门式自动埋弧焊机 MZG-2*1000 台 1 7 H 型钢翼缘矫正机 JZ-40A 台 1 8 多条直条切割机 GZ-4000 台 1 9 自动切割机 台 2 10 磁吸钻 32 台 1 11 剪板机 3M 台 1 12 钻床 25 台 1 檩条安装 屋面板安装 围护结构安装 13 压力式自回收循环喷砂(丸)CMD-YHP 台 1 14 台钻 18 台 2 15 埋弧焊机 MZ-1000 台 2 16 交流焊机 BX-500 台 10 17 交流焊机 BX-400 台 5 18 直流焊机 AX-500 台 2 19 氧气切割设备 套 6 20 烘箱 500120
6、KG 台 1 21 恒温箱 30060KG 台 1 22 焊条保温桶 只 8 23 冲击两用钻 台 2 24 角向磨光机 125 台 8 25 砂轮切割机 400 台 3 26 倒链 3T、5T 部 各 3 27 螺旋千斤顶 10T 部 2 28 超声波探测仪 CTS-22 台 1 29 标准电流表 T10 块 4 30 标准电压表 C19 块 3 31 水准仪 CSZ-1 台 1 32 经纬仪 JGJ2 台 1 8 劳动组织 9 质量标准及检验办法(1)中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范GB 500172003(2)中华人民共和国国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范GB 500182002
7、(3)中华人民共和国国家标准.钢结构工程施工质量验收规范GB 502052001(4)中华人民共和国行业标准.钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ 8291 (5)中华人民共和国行业标准.建筑钢结构焊接规程JGJ 812002 10 安全措施(1)进入 施 工 现 场 必 须戴 安 全 帽。(2)高 空 作业 必 须 拴安 全 带。(3)凡 参 加 吊 装 的 施 工 人 员 必 须 坚 守 岗 位,并 根 据 指 挥 者 的 命 令 进 行工作。项目经理 项目副经理 项目副经理 项目总工 施工技 术 质量安全 材料设备财务劳资 综合办公钢结构制吊装施工钢结构安彩板墙面涂装施工(4
8、)指 挥 者应 把 吊 装信 号 向 工 作人员 交 代清 楚,并要 进行 训练,指 挥的哨音 必须 准 确.响 亮,旗语 清 楚,工 作人 员 如对 信号不 明确 时,不 可随意操 作。(5)指 挥 者 应 站 在 所 有 施 工 人 员 全 能 看 到 的 位 置,同 时 指 挥 者 也 能 看到 吊 装 全 过 程.如 施 工 人 员 看 不 到 指 挥 者 时,指 挥 者 应 通 过 助 手 传 达 指 挥 信号。(6)吊 装 过 程 中,无 论 哪 个 岗 位 出 了 故 障,均 应 立 即 报 告 指 挥 者,没 有指挥 者的 命 令不 准 擅 自 离 开岗 位。(7)在 吊装过程
9、 中,如因故 中断施工,必须采取 安全措施,不准使重 物悬空过 夜。(8)雨 天 及五 级 风 以上 的 天 气 禁止吊 装(9)吊装 重 物 时 施 工 人员 不 能 在 重物下 面 及受 力索 具附近 停留。(10)吊装场 地 周 围 应设 置 安 全 警戒,严 禁非工作 人员 通过。(11)在进 行高 空作业 时,施 工人员 所带的 工具应 拴上 保险带 绳,防止脱手 坠落 伤 人。(12)高空作 业 人 员 不准 随 意 向 下扔物 件,应用麻 绳拴 好慢慢 放下。(13)起 重吊 装 过 程中 应 由 起 重工统 一 指挥。11 效益分析 根据已采用本工法施工的多座钢结构工业厂房工程
10、分析,施工周期一般可提前 15-20%,直接降低工程成本在 10%以上。12 工程实例 一、工程概况 本工程为陕西省飞机工业有限公司投资兴建,中国航空工业规划设计研究院设计的905#燃油系统试验室建筑安装工程。工程地址:陕西飞机工业(集团)有限公司南区厂区内。本工程分试验大厅及辅楼和配套设备辅楼。房屋建筑面积共计为3662m2,占地面积为3410m2。主厂房结构形式:门式刚架钢结构,厂房跨度为 42m,进深 60 m,柱距 m。厂房屋架下弦中心标高,面积2520m2。辅楼:辅楼面积418 m2。框架结构:局部三层长度,层高。配套设备辅楼一层:面积 480 m2。框架结构:长度60m,层高5m。
11、二、钢结构制作方案 1)总则(1)本工艺施工方案针对 905号厂房燃油系统试验室钢结构厂房制定,为保证制造质量和解决运输困难,决定在施工现场加工。(2)适用资料及依据标准:该项目业主提供的钢结构工程施工图。钢结构高强螺栓连接的设计、施工和验收规范(JGJ82-91)。钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)。建筑钢结构焊接规程(JGJ81-91)。(3)如果对本制造工艺的内容有疑义,要求变更内容,或需要追加记载重要事项时,必须经技术部门认可后,方能实施。2)材料(1)钢材 钢材必须附有钢材质量证明书。钢结构选用的钢板、型钢、连接件、紧固件等,其钢材的抗压强度、延伸率、屈服强度和化
12、学成分均应符合国标 GB1591-88 和GB/T700-88 标准,每批货物均有完整的出厂证明及检验报告。进料后应逐一核对材质规格尺寸及有关证件,并将质保书提交业主及监理认可。钢结构的钢柱、钢梁檩条及墙梁采用 Q345B 级钢,门式柱间支撑所用钢材强度等级不应低于 Q345B。檩条和墙梁均采用冷弯成型的 C 型薄壁型钢。钢材应放置在规定的场所。不允许将不同种类、不同规格的材料或构件混放,为避免产生较大的变形,应整齐地放在台架上保管。焊接材料和涂装材料分别见“焊接”和“涂装”方案。3)加工图及工艺流程(1)加工图 加工图应根据业主提供的技术设计施工图,并做好设计图纸的自审和互审。加工过程中不得
13、任意修改、变更图纸内容。如加工再审图中提出修改意见,必须得到原设计单位认可签证。(2)工艺流程 根据本工程钢架系统及屋面梁系统的设计,H 型钢结构占有很大比重,所不同的是钢立柱为异型截面,屋架上下弦各为同截面。垂直支撑与斜拉杆均为管板连接。结合现场的加工能力,在 H 型钢生产线上进行网络自动化加工,其工艺流程如图三所示:现场制作用的钢卷尺采用统一标定的一级计量用尺进行效核,并标贴上修正值方可供制作使用,标准测定拉力为 5kgf(49N)。加工放样由施工技术人员根据设计要求进行真形放样,并根据需要加放焊接收缩余量及刨边等的工艺余量。4)加工(1)材料矫正 根据需要,原材料的变形及因加工产生的变形
14、要矫正。矫正时原则上采用机械的方法(压力机等),但超过机械能力或机械无法矫正的材料可采用加热法矫正,热矫正时尽可能局部加热,温度不得超过 900,并严禁用强制降温措施。(2)放样和号料 根据施工详图以 1:1 的比例在样板台上弹出实样,求取实长,根据实长制成样板(样杆)。放样应采用经过计量检定的钢尺,并将标定的偏差值计入量测尺寸。尺寸划法应先量全长后分尺寸,不得分段丈量相加,避免偏差积累。其允许偏差应符合下表的规定。样板、样杆制作尺寸的允许偏差 项 目 允 许 偏 差 样 板 长 度 宽 度 两对角线长度差 样 杆 长 度 两最外排孔中心线距离 同组内相邻两孔中心线距离 相邻两组端孔间中心距离
15、 加工样板的角度 20 样板、样杆可采用厚度为的薄钢板制作。放样时如发现与图纸所示尺寸或孔位不符,及时与业主、监理和设计院联系,取得正确数据后方可下料。下料时要首先确认材质标记,然后根据零件加工清单和排版图在数控切割机进行号料,同时还要核对各零件的规格尺寸和数量。号料是以样板为依据,在材料上划出实样并打上各种加工记号。号料应使用经过检查合格的样板(样杆),避免直接用钢尺所造成的过大或看错尺寸而引起的不必要的损失。号料的允许偏差应符合下表的规定。号料的允许偏差如下表(mm)。项 目 允 许 偏 差 零件外形尺寸 孔 距 号料预留的焊接收缩余量及切割、边缘加工等加工余量应符合下表的规定。切割余量
16、单位:mm 加工余量 锯切 剪切 半自动切割 精密切割 切割缝 1 34 23 刨 边 23 23 1 1 铣 平 34 23 23 23 焊接收缩量 结构形式 收缩余量(mm)H1000 长度方向每米收缩 板厚25 H 收缩 每对加劲板 h1 收缩 H1000 长度方向每米收缩 板厚25 H 收缩 每对加劲板 h1 收缩 H1000 长度方向每米收缩 各种板厚 H 收缩 每对加劲板 h1 收缩 对接焊缝 L 方向每米收缩 H 方向收缩 格构式结构 轻型桁架:接头焊缝每个接口收缩 搭接焊缝每米收缩 重型桁架:搭接角焊缝每米收缩 H h H L 圆筒型结构 板厚16 直焊缝一条缝周长收缩 环焊缝
17、一条缝长度收缩 板厚16 直焊缝一条缝周长收缩 环焊缝一条缝长度收缩 本工程中所有主要钢构件,除设计图上另有规定外,一律不采用拼接,其主要应力方向应与钢板轧制方向保持一致。如遇材料尺寸原因或其它原因需拼接,一律由技术部门认可。(3)切割 材料的切割,使用下述机械 钢材种类 使用机械 钢板 数控切割机(NC)、龙门式火焰切割机 角钢、钢管等型材 自动式带锯机、半自动火焰切割机 锁口切割、坡口加工可采用坡口开铣机进行机械切削加工,也可根据情况采用自动或半自动气割。气割的允许偏差应符合下表的规定 气割的允许偏差(mm)项 目 允 许 偏 差 零件宽度、长度 切割面平面度 且不大于 割纹深度 局部缺口
18、深度 机械剪切的允许偏差(mm)项 目 允 许 偏 差 零件宽度、长度 边缘缺棱 型钢端部垂直度 (4)制孔 高强螺栓孔,螺栓孔和锚固螺栓孔原则上都采用数控钻孔机,连接板制孔在数控平面钻床上进行。BH 和 RH 型钢上轻轻打上定位孔(即洋冲眼),以便后续组装和连接板等零部件定位用。制成的螺栓孔为圆柱状,并垂直于该位置的钢料表面,倾斜度小于,孔缘均匀而无破裂或凹凸的痕迹,除设计图上另有规定者外,一般标准空之孔径较螺栓直径大。孔径大小的允许偏差为,每群螺栓孔中的误差,应在 10%以内。制孔后的孔径允许偏差如下:序号 名 称 允许偏差(mm)1 孔的偏心L L+2 孔间距偏移P P1+-1P2+1
19、3 孔中心至边缘的距离a a1-1 a2-1(5)精加工 柱接头的受压面,按照设计图纸进行端面加工,加工在端面铣床上进行,受压接触面积75%。(6)高强螺栓连接部位磨擦面及螺孔处理 高强度螺栓孔应用钻磨钻成。摩擦面处理采用抛丸机去处轧制氧化皮及加工、焊接等残留物,摩擦面表面处理的范围为整个连接板,并保证在垫圈直径的 2 倍以上。摩擦面处理的粗糙度应为 95-110m,摩擦系数应达。5)组装(1)组装前的准备和处理事项 组装前认真检查组装用零件的编号、材质、尺寸和数量,将连接接触面和沿焊缝边缘 30-50mm 范围内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净。H 型钢在组装前拼接,加筋板和连接板最后组装。(2
20、)H 型钢柱和钢梁组装顺序如下:微机放样数控切割H 型钢自动组对自动埋弧焊接翼缘矫直三维数控制孔自动带锯机切断坡口开铣机 H 型钢坡口加筋板和连接板组装焊接H 型钢柱矫正喷砂除锈油漆包装发运。(3)焊接连接组装的允许偏差必须按照焊接工艺卡执行,满足 GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范的要求。(4)所有底板、拼接板、盖板和加强板在加工厂焊接到结构构件上,并打好螺栓孔。腹板的工厂预制应在拉杆支撑及翼缘支撑的冲孔定位。(5)“焊接”见焊接方案。6)构件验收(1)构件验收工作必须在制作完成后,由专职质检员进行验收。(2)专职质检员必须严格按照加工工艺卡、焊接工艺卡、涂装工艺卡的要求,进
21、行过程监督、检查,实现“过程精品,动态管理,节点考核,严格奖罚”。(3)成品的外形和几何尺寸的允许偏差必须符合加工工艺卡焊接工艺卡涂装工艺卡的要求,并满足设计图纸和 GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范中有关构件验收的要求。(4)构件安装前,提供如下技术文件:钢结构加工图纸;所有钢材焊接材料的质量证明书及要求的试验报告;高强度螺栓抗滑系数的实测报告;焊接工艺评定报告;焊缝的无损检验报告,涂层检测资料;其他需要提交的资料。三、钢结构焊接方案 1)总则 为了确保能够达到要求的焊接接头,焊接前应认真确定下列内容:钢材种类和特性;焊接方法、坡口形状、焊接材料类型及特性;切头表面的切割精度
22、、装备要求及焊接部位清洁和干燥情况;焊接材料的焙烘;焊接条件及工艺;2)焊工资质 从事钢结构工程焊接工作的焊工必须经过该工程规定的考核标准考试合格后持证上岗。焊工考核合格的等级应不小于其从事焊接工作内容的对应等级。焊工至少有两年从事焊接工作的经历,并在本工厂内至少连续六个月从事焊接工作。3)焊接设备 焊接设备及辅助工具应适合于焊接接头、焊接材料的使用。焊机应配备电流表、电压表、焊速表等仪表,并经鉴定合格,规范调节灵活可靠。4)焊接材料 焊接材料的选用如下表:钢材型号 焊接方法 焊材种类 焊材型号 生产厂家 Q345B 手工电弧焊 焊 条 E5016 天津大桥 Q345B 埋弧自动焊 焊 丝 H
23、08MmA 上海锦泰 焊 剂 焊剂 HJ431 上海锦泰 5)焊接材料的焊前处理 焊条在使用前应放置烘干箱内进行烘干,不同的焊材在烘干箱中标记清楚,分类放置,确保不发生混淆。焊接材料的烘焙要求如下表:焊材种类 焊条种类 烘焙温度 烘焙时间 焊 条 J506 350380 至少 2 小时 焊 条 J422 150180 12 小时 焊 剂 焊剂 HJ431 100150 至少小时 焊丝在使用前应除净油、锈等脏物。6)焊接工艺规范 焊接工艺规范要求如下表:手工电弧焊焊接工艺参数 焊条 直径 J422(电流 A)J506(电流 A)90130 90120 160210 140180 220270 1
24、70210 埋弧焊对接焊缝焊接工艺参数 板厚(mm)正面焊 反面焊 电流(A)电压(V)速度(cm/min)电流(A)电压(V)速度(cm/min)812 470650 2933 3750 55620 333 3750 1325 500650 3034 3550 57650 335 3550 埋弧焊填角焊缝焊接工艺参数 焊角长(mm)焊丝直径(mm)电流(A)电压(V)速度(cm/min)5 380450 2729 4060 6 420500 2729 4060 7 500570 2831 3550 8 520620 2931 3550 9 520650 3033 3247 10 580670
25、 3033 3045 7)焊接方法 埋弧自动焊:1 用于大于 8mm 的重要构件板的拼接;2 用于拼 BH 梁填角焊接;3 用于处于平焊位置,且焊缝较长的坡口焊接接头。手工焊:筋板、连接板与梁连接的填角焊;小于 8mm 构件的拼接,处于非水平位置的对接焊缝;受空间位置限制的其他接头。8)引弧板 引弧板的材料采用 Q345B 材质,其厚度应等于接头中最薄的板厚。对于对接接头,引弧板对口要求及准备同母材接头;对于填角焊、T 型接头的引弧板应为 80100mm 宽。电弧的引弧和熄弧应距正式焊缝 50mm 以上进行操作。焊接完成后,应割去引弧板并对接口进行打磨。焊工完成焊缝后,需按要求打上钢印号,以便
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