[重庆]大剧院工程钢结构制作方案(h型构件、箱型屋面梁等).doc

重庆大剧院建安工程

钢结构制作方案

浙江******股份有限公司

目 录

（一）钢结构制作 …………………………………………………… 2
（二）一般加工制作工艺 ……………………………………………3
（三）H型构件的加工制作 …………………………………………7
（四）H型钢梁制孔、锯断、锁口 …………………………………9
（五）箱型层面梁构件加工………………………………………… 11
（六）大跨度桁架加工 ………………………………………………17
（七）SRC的厚板焊接………………………………………………19
（八）除锈、涂装、编号……………………………………………21

项目简介：本项目为特大型空间建筑，建筑面积10万余平方米，图纸显示的构件截面最大高度为2300，构件钢板应用的最大厚度为100mm。使用的钢材类型：当钢板厚度＜34mm时，采用Q235B、345B，当钢板厚度≥34mm时，采用345GJ-C。且当钢板厚度≥25mm时，须附加板厚方向断面收缩率Z15的最低保证要求。
项目制作的特点以及难点：本项目的特点在于舞台剧场的开阔空间结构，其难点首先在于箱形屋面梁，由于宽度极其狭窄成为本项目钢结构加工的最大难点，其次翼缘厚度为100mm的预埋钢骨成为本项目焊接的最大难点。
（一）钢结构制作
一、 钢结构工程主要规范及依据：
1. 《建设工程施工质量验收统一标准》GB50300－2001
2. 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
3. 《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002
4. 《低合金高强度结构钢》GB/T 1591-94；
5. 《结构用冷弯空心型钢 尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T 6728-2002
6. 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88
7. 施工图纸。
二、公司工厂制作本工程所用设备功能：
直条切割机：切割直条钢板用。
数控直条切割机：切割直条、非直条钢板用。
直条坡口机：对直条钢板两边缘同时进行坡口加工。
8m铣边机：对钢板边缘进行铣削坡口。
端面铣：进行最大为1200×1200外形构件的端面加工及柱-柱对接时的坡
口加工，能控制柱的长度尺寸。
连接板抛丸机：专门对连接板的抗滑移磨擦面进行抛丸打磨除锈等，（为引进的日本产品）。
数控三维钻：对H型梁进行自动定位、三维钻孔等，尺寸精确、互换性强。（为引进日本产品）。
数控平面钻：对连接板进行自动钻孔，尺寸精确、互换性强，（引进的日本产品）。
端面液压带锯：锯割梁两端的余量，速度快、质量好。(为引进的日本产品）
锁口机：铣削梁端焊接用R=35的切角及翼缘板坡口。（为引进的日本产品）。
单丝门焊机：单丝自动埋弧焊机进行H钢的处于船形位置腹板与翼板T型连接焊。
抛丸机：6~8抛头对工件四面进行抛丸除锈。
焊钉机：焊接焊钉（栓钉）高效、优质。（为引进的德国产品）
CO2气保焊机：KR500型为半自动二保焊机。（唐山松下产品）
高频焊接方、矩形管生产线设备：生产冷弯焊接空心型钢专用设备。（引进美国色马图产品）
方、矩形钢管加工生产线设备：用于方、矩形钢管结构加工生产。
方、矩形钢管成品涂装生产线：用于方、矩形钢管结构件涂装生产
（二）一般加工制作工艺：
1．加工制作的基本要求：
⑴拼板: 钢柱翼腹板需在腹板下料前进行拼板、焊接，焊缝要求一级。
⑵放样、切割：
① 放样、切割流程图

细部设计图纸

施工技术交底

计算机放样

画零件草图

编制数控程序
编套料图

校 对

制作样板
下料工场

钢材预处理

数控下料
手工下料
门切下料

焊接坡口切割

型钢数据专用机床切割
送制造车间

⑶放样
①、号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料清单、零件草图和电脑实样图进行号料。
②、号料装配等使用的钢卷尺必须定期经计量部门校核，合格后才能使用。
③、号料的母材须平直无损伤及其它缺陷，否则应先矫正或剔除。
④、划线精度：

项 目
允许偏差（mm）
基准线、孔距位置
≤0.5
零件外形尺寸
≤1.0
⑤、划线后应标明基准线、中心线和检验控制点，作记号时不得使用凿子一类工具。少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。
⑥、号料后按质保体系文件规定做好材质标记移植工作。
⑷切割和铣削、刨削：
①、切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气，切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和飞溅物应除去。
②、气割的精度要求：
项 目
允许偏差（mm）
零件的宽度和长度
±1.0
切割面不垂直度
0.05t且≤2.0
割纹深度
0.2
局部缺口深度
1.0
③、切割后须矫直板材由于切割引起的旁弯等，然后标上零件所属的工件号零件号后，才能流入下道工序。
④、坡口加工的精度：
1
坡口角度α
Δα=±2.5
2
坡口钝边p
Δp=±1.0
2．矫正；
钢材的矫正，一般应在常温下用机械设备进行，但矫正后的钢材表面不应有凹陷、凹痕及其它损伤。热矫正时应注意不能损伤母材，加热的温度应控制在900℃以下，低合金钢（如Q345）严禁用水激冷。

3．型钢、钢板拼接：
①、制作时应尽量减少型钢、钢板拼接接头，轧制型钢拼接采用直接头，制作型钢拼接采用阶梯接头，相互之间错开200mm以上，焊缝等级为一级,100%UT，探伤等级GB11345-95, B级、Ⅱ级合格。
②、型钢的对接采用直接的对接型式，焊缝为一级焊缝,100%UT，探伤等级GB11345-95，B级、Ⅱ级合格。
4．焊接
⑴钢结构焊接应符合《建筑钢结构焊接规范》（JGJ81-2002）,《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）等的规定。
⑵焊接前，应对钢材、焊接材料、焊接方法、焊前预热、焊后热处理等进行焊接工艺评定。焊接工艺评定应符合《建筑钢结构焊接规范》（JGJ81-2002）的规定，并根据工艺评定报告，确定焊接工艺。
⑶焊工应持证上岗从事焊接作业。焊工资质应与施焊条件及焊接质量等级相适应，严禁低资质焊工施焊高质量等级的焊缝。
⑷焊条、焊剂应按规定进行烘干。焊条应有专门的保温筒放置，随用随取，严禁乱放。点焊用焊条等级应与正式施焊时所用的焊条等级相一致。
⑸焊接顺序的选择应考虑焊接变形，尽量采用对称焊接。对收缩量大的部位应先焊接，焊接过程中，应平衡加热量，使焊接收缩量小。
⑹加劲板点焊时应注意，用Φ3.2焊条进行点焊，在点焊牢固的前题下，焊脚不宜过大，为CO2气保焊创造有利条件。
⑺CO2气保焊的焊接电流、电压应根据焊接工艺评定结果来选择。
⑻所有拼接焊缝要注意焊缝余高，余高不得超过2mm。
⑼钢结构焊接质量等级要求：
所有拼板焊缝为全熔透焊缝，焊缝等级为一级。
其余特殊部位焊缝要求按设计图纸的详细说明。

（三） H型构件的加工制作：
（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1/3~1/4的范围内，对同一柱，只允许翼缘或腹板一次拼接）。板边毛刺应清理干净。

（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）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：

门式焊机

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。
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。
（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。
（四）H型钢梁制孔、锯断、锁口
1、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应放长1~3mm。（试件测定）
2、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：

3、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

4、清磨：对钻孔毛刺、锁口毛刺等进行清磨。

(五) 箱型屋面梁构件加工
1. 柱体下料：箱形柱板采用双定尺。原则上不拼接。下料时其宽度公差， 板的对角线公差必须预以保证。如需拼板时，对柱子只允许在楼面1/3高度处用拼接板，高层柱子原则不用拼接板。下料采用数控切割机如下图片所示。

2. 腹板槽焊口开槽可以采用NC火焰加工，而横向筋板的焊缝转换点采用R30半圆锁口断开。
3. 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。
4. 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~-1mm，焊槽尺寸必须电渣焊孔的尺寸大小一致。
5. 在组立机上(如下图片所示)进行组立，以二腹板为底板，先行划线，核对腹板的宽、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），在其上安装各纵、横筋板，保证其位置正确且与底板垂直，然后焊接。如图1：

图1 组装腹板和纵横隔板

6. 然后组装二侧腹板，组成开放口型柱，保证口型柱的宽度尺寸，如下
图组装腹板

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。
7. CO2气保焊焊接横向隔板焊缝，保证满足图纸要求，如下图：

or

8. 组立机上，将开放口型柱组立成箱形构件，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。如下图安装上翼板：

在盖板前须对柱体内进行彻底清扫，不得有异物
9. 隔板二条电渣焊缝进行焊接，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，如图5：

注：为看得清楚，图中 5 、 6 焊缝仅画了一台焊机
焊后割去引弧，引出帽口，如图6：

图6 箱形柱电渣焊缝
对二条电渣焊缝进行UT探伤、一级焊缝,GB11345-89，B级、Ⅱ级合格。
10. 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，

11. 将工件翻身交替焊接，防止过大的变形。如图7：
图7 箱形柱主角焊缝焊接
注意：
（A）从第⑤至⑨的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。
（B）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。
（C）焊工自检焊缝，对于两侧咬边，凹坑等进行焊补，并清磨。
（D）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。
12. 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。如下图片所示：铣削时应先检查柱身与端面铣刀的900，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。
(五) 大跨度桁架加工
1． 大跨度桁架的H、BOX形上下弦杆、腹杆、支撑斜杆采用上述工艺手段进行加工。提供合格的原料杆件。
2． 桁架的各杆件连接节点设计有全焊接和螺栓连接两种形式。两种形式的工厂加工和现场拼装工作量有根本的区别，全焊连接形式工厂加工的主要工作是下料、组配、除锈油漆。螺栓连接形式工厂加工的主要工作是下料、组焊、拼装、除锈油漆。
3． 螺栓连接形式：工厂加工拼装是在钢平台上放大样后按样进行拼装，焊接完成后对各杆件进行编号然后分拆成杆件，成套进行除锈油漆、打包运输。

3．1、根据放样尺寸预加工各连接部件，装焊合格后进入拼装工序。
3．2、拼装
（1）拼装在坚实、平稳的强式胎架上进行。其支承点水平度：
A≦3000—5000mm 2<允许偏差≦2mm；
A≦5000—10000mm 2<允许偏差≦3mm；
A、拼装中所有构件按施工图控制尺寸，在胎架上进行1：1的放样。各杆件的中心线交汇于节点中心，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、梁、支撑，应不少于二个支承点。
B、拼装构件控制基准、中心线明确标示，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，如需变换拼装基准位置，应得到工艺设计认可。
C、所有需进行拼装的构件必须部件加工制作完毕经专业检验员验收并符合质量标准的单构件。
（2）高强螺栓连接件拼装时，可使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。
（3）拼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。不能过的孔可以修孔。
修孔后如超过规范，采用与母材材质相匹配的焊材焊补后重新制孔，但不允许在预装胎架进行。
（4）装配焊接完毕在各杆件上翼缘端部打上编号钢印后转入下道工序。
（5）连接件等装配件的焊接：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。
4、全焊连接形式：工厂加工主要工作是下料、组配、除锈油漆。
（1） 在胎架上进行1：1的放样，复核各杆件的下料尺寸。
（2） 根据各杆件的下料尺寸进行下料、编号。各杆件装焊加劲板。
（3） 将下料、装焊加劲板后的各杆件在大样上检查长度、角度、编号。
（4） 除锈油漆。
(六)、SRC的厚板焊接
1． 结构形式：
为预埋钢柱悬挑一对BH型钢梁，见图示。其中SRC1组件的截面尺寸达到H1000x500x50x100，为保证厚板焊接的顺利进行，厚板焊接将组织实施下述措施。

2． 对焊接区域的母材在焊前进行超声波检查，及时发现、修复母材中可能引起层状撕裂的缺陷
3． 选择标准的小截面坡口形式，降低焊接填充量。并做好坡口清洁、修补工作；
4． 钢板的厚度过渡采用火焰切割辅助机械修整，使过渡连续，并清除淬硬层

5． 采用低氢焊接填充材料，彻底清除焊接区域的油、锈、氧化皮，降低焊缝的扩散氢含量；
6． 预热：采用电加热设备，对焊接区域及主要散热区域进行预热，预热温度根据《建筑钢结构焊接规程》的规定，并比较被焊接钢材碳当量、填充金属的扩散氢含量、焊接接头的组合厚度当量、焊接方法以及焊接线能量进行计算确定；
7． 层间温度控制：采用不间断焊接，强化层间温度监测，配备火焰辅助加热设施，保证层间温度保持在工艺限定的温度范围；
8． 采用严格的焊工考试，保证足够焊接技术工人满足工程进度需求，同时满足相应的焊接位置的技能需求；
9． 装配及焊接工人均选择优秀的持证焊工实施焊接操作，严禁无证施焊；
10． 厚钢板尽可能采用自动埋弧焊焊接，保证较大的热输入减少焊缝
冷裂倾向，提高熔敷效率；
11． 尽可能采用全位置焊接，保证热输入平衡；
12． 采用层间钝锤击打焊道，松弛焊接残余应力；
13． 气刨清根时，采用打磨方式彻底清除渗碳层。并采用干磁粉探伤技术检测，保证清根焊道无裂纹等危险缺陷；
14． 100mm节点板的T、十字焊缝在焊后立即实施消氢处理，降低氢裂纹产生可能性。

11、除锈、涂装、编号：
钢构件的除锈及涂装应在制作质量检验合格后进行。
1．钢结构除锈：
本公司对钢构件的除锈采用抛丸处理法，其除锈等级应达到Sa2.5级。其质量要求应符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 GB8923-88的规定。
①抛丸应遵守公司的《抛丸工艺》规定。
②抛丸合格后的构件应及时涂装，防止再生锈。
③钢构件的锐边应作磨圆处理。（柱端铣削面四边应磨圆角）。
2．钢结构的涂装一般规定：
⑴除锈处理合格后，一般应在4小时内涂刷首道底漆。
⑵油漆的调制和喷涂应按使用说明书进行，工厂涂装主要以喷涂法为主。
⑶涂装时，应遵守公司《涂装工艺》的规定。
⑷埋入混凝土内或外包混凝土内的部位不得涂装。
⑸高强螺栓连接磨擦面不得涂装。
⑹现场焊接部位及两侧100mm，且要满足超声波探伤要求的范围，应进行
不影响焊接的防锈处理。
⑺涂层应根据设计规定采用的防火措施，予以配套。
⑻涂装后，应对涂装质量及漆膜厚度进行检查和验收，不合格的地方应进行返工。
3．针对大型组合构件无法进行整体喷丸除锈时应采用板材、型材的预除锈处理。待组焊成型合格，进行手工表面浮锈清除后才能进行油漆喷涂。提请特别注意的是进行超声波探伤部位的润滑剂涂抹位置的彻底清除。
桁架梁的除锈应在组拼前进行部件喷丸除锈并做底漆，组拼焊接局部不做底漆待组拼焊接后进行局部手工二次除锈再做底漆。
3.1底漆涂装：
A、调和防锈漆，应在使用前复验（在保质期内），控制油漆的粘度、稠度、稀度、兑制时充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致。
B、喷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接搓整齐。
C、喷涂漆时采用勤移动、短距离的原则，防止喷漆太多而流坠。
D、待第一遍干燥后（保证膜厚），再喷第二遍，第二遍喷涂方向与第一遍方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。
E、中间漆涂装方法与底漆涂装相同。
F、喷涂完毕后在构件上按原编号标注；重大构件还需要标明重量、重心位置和定位标号。
3.2涂层检查与验收
A、涂装后处理检查，应该必须保证施工图设计干膜厚，才验收，涂装颜色一致，色泽鲜明，光亮，不起皱皮，不起疙瘩。
B、表面涂装施工时和施工后，对涂装过的工作进行保护，防止飞扬尘土和其他杂物。
C、涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚
仪一般测定3点厚度，取其平均值。
3.3成品保护
A、钢构件涂装后加以临时围护隔离，防止踏踩，损伤涂层。
B、钢构件涂装后，在4小时之内遇有大风或下雨时，则加以覆盖，防止粘染尘土和水气，影响涂层的附着力。
C、涂装后构件需要运输时，要注意防止磕碰，防止在地面拖拉，防止涂层损坏。
D、涂层后的钢构件勿接触酸类液体，防止损伤涂层。
3.4 应注意的质量问题
A、涂层作业气温应在5~38℃之间为宜。
B、当气温高于40℃时，停止涂层作业。经处理后再进行涂层作业。
C、当空气湿度大于85%，或构件表面有结露时，不进行涂层作业，或经处理后再进行涂层作业。
D、钢结构制作前，对构件上隐藏部位，结构夹层难以除锈的部位，提前除锈， 提前涂刷。
4．钢印、编号：
⑴钢构件应打钢印并编号，钢印处要预先打磨，钢印必须清晰。
⑵钢印的位置及编号方法，应按公司的规定执行。
5．摩擦面加工：
本工程使用的是摩擦型高强螺栓连接的钢结构件，要求其连接面具有一定的滑移系数，使高强度螺栓紧固后连接表面产生足够的摩擦力，以达到传递外力的目的。
喷丸方式处理摩擦面：喷丸粒径选用1.2~3mm，压缩空气压力为0.4~0.6Mpa（不含有水分和任何油脂），喷距100~300mm，喷角以90º±45℃。处理后基材表面呈均匀一致和金属本色。喷丸表面粗糙度50~70µm
可不经赤锈即可施拧高强度螺栓，同时达到设计要求。
处理好摩擦面，不能有毛刺（钻孔后周边即应摩光焊疤飞溅，油漆或污损等），并不允许再行打摩或锤击、碰撞。处理后的摩擦面进行妥善保护，摩擦面不得重复使用。
高强度螺栓连接的板叠接触面不平度<1.0mm。当接触面有间隙时，其间隙不大于1.0mm可不处理；间隙为1～3mm时将高出的一侧摩成1：10的斜面，打摩方向与受力方向垂直；间隙大于3.0mm时则应加垫板，垫板面的处理要求与构件相同。
出厂前作抗滑移系数试验，符合设计值要求。