复杂多构件钢结构制作施工方案

复杂多构件钢结构制作施工方案

牛龙龙

牛龙龙

天津二十冶建设有限公司

摘要：太钢万邦炉料有限公司新建的30万吨节能型铬铁项目中冶炼跨钢结构制作具有构件重、加工难度大、构件品种多等特点，为了使该项目经济高效的完成，制定了合理的钢结构制作施工方案，保证了该工程的施工质量。

关键词：钢结构制作；经济高效；施工方案；施工质量

1工程概况

太钢万邦炉料有限公司新建的30万吨节能型铬铁项目冶炼跨采用钢结构形式，工程中钢柱系统2300吨，共计6层平台，每层平台梁为300吨，由于构件较重，需分段制作，并且工程中平台梁全部为焊接H型钢，钢柱采用箱形格构柱及十字形钢柱，加工难度大，构件品种多。为保证工程施工顺利进行且尽量节约工程成本，需制定合理的施工方案，通过相关资料的参考，本文给出的施工方案较经济有效的完成了该项目。

2钢结构制作施工方案

2.1钢结构制作顺序

制作主要顺序为：钢柱制作→平台梁制作，每层钢柱制作完成即进行平台梁制作。根据现场实际安装进度进行随机调整。

2.2钢结构构件的组装与焊接

2.2.1H型钢部分焊接

本工程中，平台梁全部为焊接H型钢，大部分材质为Q345B，焊接H型钢组队顺序：上翼板—腹板—下翼板—劲板—端头板。

（1）H型钢的组立

1）焊接H型钢组装前要检查各件尺寸，合格后用砂轮清理焊缝区域，清理范围为焊缝宽的4倍。

2）组装时，严格将主梁翼缘板、腹板长度拼焊缝错开200mm以上，并符合有关规定。

（2）H型钢焊接

1）用埋弧焊接机采取对称焊接，焊前要将构件放在胎架上，防止热变形。按焊接工艺规范施焊（焊丝直径为3mm-5mm）。

2）焊接顺序：上翼板与腹板焊接→腹板与下翼板焊接→端头板焊接→劲板等零部件焊接。

2.2.2箱形柱部分焊接

本工程中矿热炉平台外围钢柱采用箱形格构柱结构，箱型柱在制作过程中具有一定的难度，为此制定专门的加工工艺，设立专门的模具，防止构件在加工过程中出现质量偏差等事故，影响现场的安装。

（1）零件下料、拼板

钢板下料前用矫正机进行矫平，防止钢板不平而影响切割质量。横隔板、工艺隔板组装前四周进行坡口加工，在箱型构件组装机上按T形盖板部件上的结构定位线组装横隔板。

（2）U型组对：

两侧腹板组在专门的组对胎架上进行，盖板、腹板与基准线对齐。U组对完后，测量上、下高度、左右宽度一致后方可焊接，隔板引出线误差应在±0.5mm内。盖、腹板偏移1mm，柱扭曲量≤6H/1000mm，腹板与隔板间隙≤0.5mm，腹板与垫板间隙≤0.5mm。

（3）箱形组对：

箱形组对同U型组对，上下、左右夹紧，外侧坡口内均匀点焊。端头约100mm校正平行度后方可点焊。加上盖板时，盖、腹板紧密贴合≤0.5mm。组立完成后将隔板位置与基准线及隔板厚度标示在左右腹板及上下盖板上，用透明漆保护。在箱型构件组装机上按T形盖板部件上的结构定位线组装横隔板。

（4）变形控制

1）组对时变形控制。在组对U型时预留焊缝收缩量（3mm），以保证焊接时箱型的外形尺寸。

2）焊接顺序控制变形。在箱型柱四条全熔透焊缝上采用CO2气体保护焊打底，将两条长焊缝由中间分开向两端对称施焊，并采用断续焊以减少热输入。焊接顺序是首先四人同时焊一面的两条焊缝，从柱中间部位焊起，每隔500mm焊300mm，然后翻转构件，将另一面焊完，最后再翻转构件，补焊这一面，可较好的控制箱形柱的焊接变形。打底完成后，将箱型柱吊到龙门式全自动埋弧焊机的料架上，调整焊机头，同时焊两道主焊缝。完成后翻转箱型柱，焊另外两道主焊缝。两道焊缝采用同时焊接工艺，最大限度地减小了焊接变形。

2.2.3十字形柱部分焊接

本工程矿热炉平台部分有8棵十字形钢柱，截面为2H1000×600×50×50，主要材质采用Q345B.制作工序分两部：第一步按照设计图纸要求制作H型钢（制作工艺同上）；第二步将焊接完的T型钢与H型钢，在专用胎具上组装焊接成十字形柱型钢。主焊缝的焊接必须采用自动焊或半自动焊，以确保焊缝质量达到设计要求。

（1）下料及技术准备

1）板材下料前应将钢材表面的油污、尘土、锈皮清理干净，可采用平行切割机或半自动切割机进行，对于主材的下料注意对长度和宽度的控制。

2）十字柱的端部也需要二次加工处理，所以在零件的长度和宽度方向均要加放工艺余量。这包括因焊接收缩、组立偏差及柱头二次加工所需要的余量。

根据以往的经验，腹板可在其宽度方向加2mm的余量，用来抵销因全熔透焊缝所造成的纵向高度的收缩；翼板和腹板在长度方向考虑5-7‰的焊接收缩补偿，再综合考虑到组立偏差和柱头二次加工的情况，确定长度方向加放40～50mm的余量。

（2）组立及焊接

1）单根十字柱由一个H型钢和两个T型钢组成，根据此构件特点，首先进行H型钢结构的组立和焊接，其制作工艺同前。

2）T型钢结构的组装和焊接可以采取以下形式：

先根据要求焊成一个H型钢，然后将H型结构切开后形成两个T型钢结构。

为了控制变形还应采取如下措施：在腹板长度方向上的两边和中间两处各留100-150mm的距离不要割断，等到冷却到室温时，先进行抛丸处理，消除内部的应力后再去割开，这个可以抑制一部分的塑性变形。T型钢成形后，如果翼板存在角变形的情况，可以在翼板中间用通长线状加热的方法进行矫正。如果存在弯扭的情况，则采用选择几点采用三角形区域加热的方法进行矫正。

3）将焊接成形完毕的一个H型钢和两个T型钢连接组成实腹型的十字柱。

4）校对实腹型的十字柱的尺寸参数，合格后，根据工艺要求在柱两端和牛腿节点处加装结构隔板和工艺隔板，确保构件的结构尺寸符合图纸要求。

3结语

太钢万邦炉料有限公司新建的30万吨节能型铬铁项目冶炼跨虽为复杂多构件钢结构，由于施工方案制定得当，构件组装、施焊措施确定合理，使得该项目在保证施工质量的前提下高效经济的完成，对该类似工程有一定的参考指导意义。

参考文献：

[1]彭方平.钢结构制作中防止焊接变形的实践[J].安徽冶金科技职业学院学报，2008（3）：16-18.

[2]建设部.钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2011.

[3]建设部.建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002