典型“目”字形钢柱的制作施工技术总结

XX电视台典型“目”字形钢柱的制作摘要：本文介绍了XX电视台典型目字形钢柱的制作过程，并详细阐述了相关的关键技术和难点。关键词：典型目字形钢柱制作一、概述XX电视台外框典型目字形钢柱位于塔楼的外立面，构件在空间为双向6度内倾斜，与外框梁连接的牛腿为水平设置，柱子本体由板厚100mmQ420D—Z35厚板构成，典型目字形钢柱由3个箱体组成，外侧箱体的翼板通过蝶形板与箱形结构的斜撑相连，结构焊接型式为全焊透一级焊缝，3箱柱的净截面为1.4*1米，长度约为15米，单根净重最大者达123吨。二、加工制作的重点及难点①厚板焊接的收缩量的大小和制作时的预设。②焊接变形预防和纠正。③焊接引起的内应力如何控制在最小。④多箱柱子端部凹凸面的铣加工⑤多箱柱子的断面尺寸控制⑥多箱柱的焊接顺序设定。三、解决问题的思路①从结构的整体考虑，应将构件拆分为几个独立而自身能稳定的部件，目的是使部件自身焊接内应力保持平衡，而拆分后的部件之间又以自由端相互焊接，这样就减少焊接时部件相互的牵制。同时将部件之间在连接处的材料预放一定的余量来消除部件焊接变形引起的尺寸误差，从而控制了构件整体的变形和将内应力降为最低。将不定的因数转为可预见和可控制的因数。②在部件的选择上，尽量考虑部件焊缝的对称性，对非对称的焊缝应通过计算及以往工程的经验比较后得出焊接引起的变形量，在零件准备和焊接顺序上下工夫。这也就要求制作和焊接工艺要相结合出对策。③对此类结构在编制工艺时要一切从焊接的可操作性可控制性出发，安排组装次序。因为一旦构件变形，矫正工作受温度和结构形式的影响而很难进行和奏效，尤其对于多箱柱更为重要。④正确地应用好钢结构规范上的公差规定的范围，在规定公差的基础上考虑余量的设放，从而保证产品在合格的范围内。⑤要建立一套较完整的工艺编制和审核制度，其好处是在工程的开工之初就能预计到工程进行中的问题，即自己提问题和解决问题，把构件的制作在文件上先画圆了。⑥根据构件的节点形式，多箱柱的验收标准的设定以满足安装需要、满足规范为原则。四、典型组合箱形目字柱的加工制作工艺(1)制造加工工艺流程图加工方案技术讨论确定加工方案技术讨论确定排版、下料、切割计算机放样隔板、加劲肋下料消应力处理测量设置反变形胎架设置检查零件矫平、矫直坡口加工零件外形尺寸检查冲砂、涂装、编号装车发运单箱形组装外形检查UT、MT检查箱形焊接、矫正组合箱形组装外形检查UT、MT检查整体组合焊接整体矫正、测量检测、记录提交监理验收端面机加工(2)加工细则工艺说明a构件放样采用计算机放样技术,放样时必须将工艺需要的各种焊接收缩补偿余量加入整体尺寸中。选用高纯度98.0％以上的丙稀气体加99.99％的液氧气体,保证切割端面光滑、平直、无缺口、挂渣，坡口采用专用进口坡口切割机进行切割，切割后检查零件外形尺寸并进行坡口打磨处理,同时用硬度检查计对焊接坡口处进行硬度检测，符合要求方可使用。b钢柱在加工组装前，为保证组装和焊接质量，采取先将所有零件在专用矫平机上先进行矫平处理，使每块零件的平整度控制在每平米1mm之内。c由于钢柱板厚较厚，且存在结构焊接不对称的情况，会造成焊接角变形的产生，故预设焊接反变形。反变形设置如下图示。d组合目字型柱的组装胎架设置，由于单根钢柱重量较大，钢板超厚，组装胎架必须要具有很强的刚性,若采用箱形组装流水线进行组装显然不适合，将无法保证组装精度尺寸要求；所以，为了保证组装精度，特别是组装间隙的控制，必须采用专用组装胎架进行组装，根据钢柱的外形特点、制作工艺要求，制作单根箱型重型组装胎架和整体组装胎架，组装胎架如下图示。胎架要求:胎架平台必须采用有预埋件的重型组装平台，保证足够的刚性。胎架模板工作面须进行铣平机加工，以保证组装精度。胎架定位采用激光进行组立测量，以保证构件组装定位精度。e典型组合目字柱组装流程步骤如下图示意1.零件放样、下料1.零件放样、下料应用计算机放样和数控编程录入技术，提高放样下料精度。所有零件均预置焊接收缩补偿余量。下料尺寸=理论尺寸+焊接收缩量+加工余量-焊接间隙为了控制钢板的切割热变形，钢板下料采用多头自动切割机进行精密切割，以控制切割过程中受热不均。另外下料时严格控制切割工艺参数，保证零件切割表面质量。坡口质量直接影响着厚板焊接质量，为保证焊接坡口质量，零件坡口将采用半自动切割机进行切割，切割后并打磨光顺。2.零件矫平、矫直目字柱零件板材厚度较厚，为了消除钢板的轧制应力及切割热变形，钢板下料后采用专用钢板矫平机进行矫平，钢板平整度控制在1mm/m2以内。3.设置反变形目字柱为一组合箱形柱，其外侧2翼缘板为非对称施焊，焊后易产生较大的焊接角变形，且难于矫正。施工中为减少厚板的焊接变形，组装前采用大功率油压机进行预设反变形。反变形参数根据工艺试验或以往类似工程施工经验确定。4.单箱形组装目字柱是由两个箱形柱组合而成，制造时先分别组装成2个单箱形柱。组装时主要通过工装胎架进行组装，其组装次序为：先定位一侧翼缘板→再定位中间两腹板→最后定位另一侧翼缘板。单箱形组装过程主要通过专用工装夹具和千斤顶进行控制，其翼缘板垂直度及箱形宽度尺寸精度得到良好的控制。1.零件放样、下料2.零件矫平、矫直4.单箱形组装钢板矫平机3.设置反变形5.箱形焊接、矫正6.组合箱形组装7.整体组合焊接8.消应力处理9.整体矫正、测量5.箱形焊接、矫正5.箱形焊接、矫正6.组合箱形组装7.整体组合焊接8.消应力处理9.整体矫正、测量5.箱形焊接、矫正焊接方法：因箱形柱腹板的内部施焊空间小，腹板与翼缘板的角焊缝坡口宜采用单面坡口（反面贴衬垫）形式。其焊接方法采用CO2气体保护焊打底、埋弧焊盖面的方法进行。焊前预热：腹板焊接前进行预热，其预热温度根据工艺试验确定，一般控制在100～150℃；预热方式采用远红外电加热板进行加热。焊接顺序：焊接时应采取合理的焊接顺序及较低焊接线能量进行。先对称施焊上侧两角焊缝至1/3腹板厚度，再翻身对称焊接下侧两角焊缝至1/3腹板厚度，采取轮流施焊直至全部焊完，其优点在于可减小焊接变形及防止焊接裂纹的产生。（焊接要求具体参见焊接工艺）焊后矫正：焊后进行箱形矫正，主要采用热矫正，其矫正温度宜控制在600～800℃。6.组合箱形组装单箱形组装焊接完后进行组合箱形的组装。其组装次序为：先定位一侧单箱形→组装中间两腹板→组装另一侧单箱形。其组装方法参见第4条单箱形组装。7.整体组合焊接整体组合焊接参见单箱形的焊接方法。8.消应力处理由于厚板焊接后存在较大的焊接残余应力，焊后采用超声冲击进行消应力处理。该方法主要利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，使金属表面产生较大的压缩塑性变形，从而达到消除应力的良好效果。f目字柱本体组装焊接矫正后，在安装节点或牛腿之前，采用以下方法进行检测和划线。检测和划线具体工艺要求：a)钢柱应在自由状态下检测、划线，且应在钳工平台上进行。根据钢柱长度，设置平台，平台四角水平度必须确保±0.5mm,超差修正。b)在钢柱两端各50mm处设置一方钢，此方钢必须经机加工加工等厚，同时在钢柱需划线的部位涂上锌氧粉涂剂，如果钢柱放置后在1/2处有挠度且＞5mm，则必须先进行火工校正再进行划线。c)在钢柱两端宽度分中,用专用划针盘在划线平台上拖动进行初步划线,检查初划之中心线是否与将宽度分中的四个点重合,如果不重合,必须进行校正,重新划线,划出的中心线与宽度分中的四个点之差值尽可能相同。d)将钢柱翻转90度，注意翻身应吊离平台进行翻身，再吊上划线平台上，不能直接倾倒在划线平台上，以防因冲击而引起划线平台变形；然后用同样方法划出另一面的相关支撑中心线，并检查在两端面中心线是否直。e)以钢柱上口为正作端，用专用划线钢带量出钢柱的理论长度，另外加放4mm端面端铣机加工余量。f)以钢柱下口为正作端，用专用划线钢带和钢针划出各楼层节点板、牛腿的装焊位置线，从钢柱中心线上量取，提交检查员及监理验收合格后即可安装节点板和牛腿。(3)、目字柱整体组装A)整体组装胎架设置及要求如下图所示胎架要求：a在地面划出钢柱中心线、端面企口线、各牛腿中心角度线、楼层标高等水平投影线，用小铁板与地面固定牢固，敲上洋冲印，作为钢柱定位、牛腿安装的基准线，并提交专职检查员验收。b如上图示，设立胎架，胎架模板上口水平度必须保证±0.5mm，且不得有明显的恍动状，胎架必须用斜撑。B)蝶形牛腿的拼装①、按上图所示，在地面上划出蝶形牛腿①、②各端接头所处的中心线（轴线）、端面位置线。按基准线组装蝶形节点，腹板的高度放4mm焊接收缩余量，在斜撑连接口处放3mm铣削余量，各自进行拼装、焊接。焊接后矫正蝶形板的平面度。划出端口基准线，铣削上下连接端口。以柱子本体中心基准线到翼板边缘的实际尺寸，切割蝶形节点与本体的焊接坡口，安装衬垫板时放出2mm的焊接收缩余量。②、拼装要求a.截面高度h≤500偏差±2mm。500<h≤1000偏差±3mm。h>1000偏差±3mm。蝶形板箱口高度h1偏差±3mm。b.截面宽度b偏差±3mm。c.翼板与腹板垂直度偏差≤2mm。d.翼板与腹板位于接口端处应处于同一平面内偏差≤1mm。e.焊缝外观要求必须达到本工艺中有关焊缝外观要求的质量标准。C)、划线a.对拼装结束并经自检合格的牛腿按图示要求分别划出A0、B0、C0、DO、MO、NO中心线。b.划线偏差≤1mm。D)、关于蝶形结构的装焊次序a、在地面上划出其底线，将其中一块蝶形板在胎架上定位。b、将②、③、2A、3A、④在蝶形板定位后，盖上另一块蝶形板。焊接②、③与蝶形板间PP区域的焊缝。暂不焊接④端头封板与与蝶形板间的焊缝。c、安装①。安装封板⑤。封板⑤朝箱内侧面应在其安装前作好油漆工作。d、结构焊接矫正后对于向上端面进行端铣。e、看清图纸要求的涂装区域，按要求制作。f、若实际构件的结构与上图有所差别时，应根据实况合理调整装焊顺序。E)、钢柱与牛腿的整体组装方案a.将已经检验合格并机加工结束的柱子吊上水平胎架进行定位，固定。要求柱子两侧面中心线位于水平状态，偏差≤2mm。b.将柱子顶（底）面中心线及牛腿水平标高中心线投影至平台基面上。c.在平台基面上划出柱子中心线，牛腿中心线A0、B0、C0、DO、MO、NO及牛腿端面位置线aa′、bb′、cc′、dd′、mm′、nn′等。d.用投影法将牛腿中心线与柱子外形线交点P1、P2、P3和P1′、P2′、P3′移植至牛腿所在柱子对应位置的翼缘板边沿上，并据此在柱子侧面上划出相应垂直线。以上各线划出后其偏差均不得大于1mm。e.将蝶形牛腿①吊上胎架,根据牛腿中心线A0、B0、Mo和牛腿端面位置线aa′、bb′、mm′以及交点P1、P2、P3等位置进行定位，具体如下：Ⅰ).蝶形牛腿①翼缘板上中心轴线A0、B0、Mo对准柱子上轴线交点O,且通过P1、P2、P3三点；Ⅱ).蝶形牛腿端口四角必须保证水平；Ⅲ).牛腿端部必须与基面上aa′、bb′、mm′位置线吻合；Ⅳ).定对胎架地面角度中心线和左右两侧的水平度、端面垂直度以及端面企口线。以上定位偏差均不得大于1mm。Ⅴ).在上述定位过程中牛腿与柱子的接缝间隙应力争紧贴，必要时允许间隙≤3mm，局部允许≤5mm。f.将蝶形牛腿②按上述组装蝶形牛腿①的工艺及要求吊上胎架进行定位。g.装配蝶形节点,要求蝶形节点的各个连接端口与柱子本体在同一个平面内，在组装前先调整胎架的水平，测量蝶形节点各端口与本体的平面度（使其控制在5mm范围以内），测量各端口的坐标尺寸。h.按上述要求进行检查，验收及焊前临时加强。F）、焊接(1)检查各接缝间隙，对可能引起较大收缩变形的焊缝在其单面加上t>16的衬板，等另一面焊后冷透再进行拆除。(2)蝶形节点焊接时，应以柱子为中心进行对称焊接和翻身焊接，由双数焊工分区进行焊接，不能一次焊完，减少焊接变形。(3)装配牛腿和其他吊装附件板，焊接、矫正附件板。对柱子进行整体的测量和检查。(4)焊接栓钉。G）、测量、矫正、验收牛腿装焊结束，将柱子拆离胎架进行测量，并按柱子与上述牛腿组装要求逐行进行检查、矫正、验收。清理构件表面，完成各类标记。多节钢柱制作检查要求单位（mm）序号测量项目允许偏差1一节柱高度±3.02两端最外侧安装孔孔距离±2.03铣平面到第一个安安装孔距离±1.04柱身弯曲矢高H/1500，且且不大于5.05一节柱的柱身扭曲曲H/250，且不不大于5.06柱截面尺寸连接处±3.0非连接处±4.07牛腿端孔到主轴线线距离±3.08柱脚底板平面度5.09柱脚螺栓孔对柱轴轴线的距离3.010