大型钢结构厂房双肢柱制作工艺

湖南中兴设备安装工程有限责任公司

钢结构加工厂

大型钢结构厂房双肢柱

制作工艺

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大型钢结构厂房双肢柱制作工艺

前

近年来，我国钢结构建筑的发展十分迅速，

言

特别是一些代表城

市标志性高层建筑的建成，为钢结构在我国的发展揭开了新的一

页。如世界第三高的上海88层、高420m的金茂大厦业已竣工，现

已投入运营。据称世界第一高度的上海浦东环球金融中心，

高460m，建筑面积为31万㎡，现正在加紧建设中。由外商投资的

大连总统大厦，也正在加紧筹建之中，共95层，据称建成后其高

95层

度将名列世界前茅。

轻钢结构的发展则更是如火如荼，

更为迅猛。从钢结构制造加施工企业数量的大幅增长就可见一斑。我公司钢结构产业在近两年的发展也是日新月异，

式也日益新颖。今年，我加工厂承接了朝阳机械钢结构厂房工程，

特别是工业厂房的建设中则

钢结构的结构形

该工程的钢柱为双肢

有工作人员既是机遇，

H型钢柱，制作难度较大，

也是挑战。该文描述了双肢

对我们加工厂的所

H型钢柱的相关

制作工艺。以作为我公司今后含双肢柱结构钢结构制作工程的理论

依据。

I

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目录

1、排版

1

2、下料

1

3、切割

1

4、矫正

2

5、制孔

3

6、预涂装

3

7、组装

3

8、端部处理

7

9、焊接

7

10、无损检测

1

2

11、焊接返修

1

2

12、构件标识

1

3

13、安全技术措施

1

3

1

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大型钢结构厂房双肢柱制作工艺

1、排版

排版中应注意焊缝位置避开孔群及劲板位置，肢柱(H型钢或钢管)下料留出50mm余量，

肩梁部分板需铣平方向加3~5mm余量。

2、下料

2.1号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单、零件草图和

电脑实样图进行号料。

2.2钢卷尺(不包括5米以下的卷尺

标贴修正值后才能使用，标准尺测定拉力为

)必须经计量部门与本工程用的标准尺进行校核，并

L≤30m时5㎏，以确保划线、制作和现场安

装用尺的一致性。

(表一)：

2.3号料的母材须平直无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除。划线精度如下

项目允许偏差

零件的宽度和长度±1.0mm

切割面不垂直度0.05t且≤1.5mm

割纹深度0.2mm

局部缺口深度1.0mm

表一

2.4钢板下料应严格按排版单中指定的钢板号进行下料。三大片下料完毕应在端头标明

构件及零件编号，并同整体构件的零部件必须摆放在一起，以便后续装配。

3、切割

3.1切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气，

飞溅物应除去。气割的尺寸精度要求如表二：

切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和

允许偏差

±1.0mm

0.05t且≤1.5mm

项目

零件的宽度和长度

切割面不垂直度

表二

2

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3.2切割后须矫直板材由于切割引起的变形

构件号、零件号才能流入下一道工序。气割的表面精度要求

(如旁弯等)，然后标上零件所属的工作令号、

(S=1/1000mm)如表三：

主要构件次要构件

表面粗糙度50S以下100S以下

凹陷深度不得有缺口凹陷在1mm以下

熔渣可有块状熔渣散布，不得留有痕迹或易剥离

上缘溶化略成圆形，但须平滑

表三

破口加工的精度如表四：

Δa=±2.5°

Δa=±5°

Δa=±2.5°

Δp=±1.0°

破口角度

破口角度

破口角度

破口角度

Δa

Δa

Δa

Δp

1

2

3

4

表四

4、矫正

钢材的矫正，一般应在常温下用机械设备进行，矫正后的钢材，表面上不应有凹陷、

凹痕及其他损伤。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

金钢严禁用水激冷，矫正必须避开蓝脆区温度(200℃~400℃)。矫正后的允许偏差应符合

GB50205-2001中表7.3.5的要求。

3

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5、制孔

5.1高强螺栓孔优先采用数控钻床。也可用划线钻孔的方法，划线钻孔时，孔中心应打出

冲印，以利钻孔和检验。

5.2制孔精度应符合相关精度要求。具体要求如表五：

项目允许偏差

直径0~1.0mm

圆度2.0mm

垂直度≤0.03t且≤2.0mm

6、预涂装

对于隐蔽部位及超大构件，组装前需先对构件进行预涂装。

7、组装

7.1组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、

图纸和工艺要求，确认后才能进行装配。

表五

数量和加工精度

(如表六)等是否符合

简图允许偏差(mm)

e≤1.5

e≤T/10且≤3.0

e≤1.0

-2.0≤a≤+2.0

目

T形接头的

(错位e)

(间隙e)

(偏差a)

焊接组装件端部

对接接头的

对接接头的

(间隙

e)

项

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7.2拼装工序(见附图)：即从材料进场，

肩梁、钢柱肢体同时进行制作，待三部分组装结束后再进行大组立。

表六

构件分三部分分别同时进行组装，

也就是柱底板、

材料进厂

素材检验

钢材排版

肩梁

调平

切割下料

钻孔、调直、破口

零件板下料钻孔

肩梁组装焊接

调直、检查

胎具制作

上下柱及肩梁组装

焊接

尺寸及检验

整体喷丸油漆

出厂

上柱

钢板接料

型钢组装焊接

调直

零件版组装焊接

检查

4

下柱

肢柱及零件下料切割

零件钻孔调平

肢柱接料检验

下柱做胎组装

焊接

检查

5

保证肢柱中心离

距

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7.3下柱制作：利用胎具制作，因为肢柱为H型钢(热轧、焊接)或钢管均可按实际尺寸进

行采购或制作，所以可以直接上胎具。

A1B1

B

固定楔子

A

H型钢垫件

如图所示在H型钢垫件上找出两根平行线，使

中心线保证垂直，钢管固定完后组装中间的管支撑和底板。保证

以拉线)，安装柱脚可以按下图做胎具。

a1与b1距离相等，并AA1与BB1与钢管

AA1的平直线度(BB1可

柱底板

下柱

平台面

H型钢垫件

胎具支架(保证

与平台面垂直)

7.4肩梁的制作方案

首先用数控切割机下好肩梁的腹板和其他零件板

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其次进行腹板和下翼缘板的焊接，焊缝为12mm高的角焊缝，焊接成型后为：

安装肩梁的上翼缘板，最后安装上柱焊接BH型钢的腹板，最终肩梁图形如下：

7.5上柱制作要领

a、根据与肩梁的分段尺寸，与肩梁连接位置必须正确无误。上端位置可以留余量，最后

切头。所有的号孔及装配尺寸都以与肩梁接点为准，进行号线装配。

b、腹板位置开孔可以再组装前定位，预先切割好。

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c、所有的牛腿及加劲板都在装配前钻好孔。

d、根据排料尺寸与肩梁接节，腹板与上下翼板错开不小于200mm。

7.6拼装后按焊接工艺要领进行焊接和矫正。

7.7构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发

现问题，应及时进行修理和矫正。构件均应打上钢印并编号，钢印处要预打磨，钢印必

须清晰。

8、端部处理

按工程具体要求对端部进行处理。

9、焊接

9.1定位焊

9.1.1定位焊应符合与正式焊缝一样的质量要求，焊后应彻底清除熔渣。

9.1.2定位焊焊接方法必须与打底焊相同，焊接要求同正式焊接。定位焊应牢固可靠，

定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

9.1.3定位焊必须避免在产品的棱角和端部等在强度和工艺上容易出问题的部位进行；

T形接头定位焊应在两侧对称进行。定位焊尺寸不大于设计焊缝尺寸的2/3，不小于4mm

但不宜大于8mm，特殊情况除外。

9.2焊接前

9.2.1焊接前，必须去除施焊部位及其附近50mm~80mm范围内的氧化皮、水分、油污、

铁锈和毛刺等影响焊缝质量的杂质，并显露出金属光泽。

9.2.2焊接前必须由检查员检查破口，合格后方可施焊。反面焊接前，必须用气刨清根

处理，检查员检查合格后方可施焊。设计图中所有破口焊缝要求进行反面清根，确保熔

焊。

9.2.3为保证焊接质量，在对接焊的引弧端和熄弧端必须安装于母材相同材料的引出

板，其破口形式和厚度宜与构件相同。引出板的长度：手工电弧焊和气体保护焊当板厚

＞20mm时为80mm*100mm，当板厚≤20mm时为50mm*80mm；半自动焊和埋弧自动焊为

100mm*150mm，焊接后用气割切除，严禁用锤击落，损伤母材。

9.2.4焊接顺序的选择应考虑焊接变形，尽量采用对称焊接，对收缩量大的部位先焊接，

焊接过程中应平衡加热量，使焊接收缩量小。

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9.2.5焊接变形控制措施：

a、下料、装配时，预留焊接收缩余量，预留焊接反变形；

b、装配前，矫正每一构件的变形，保证装配公差符合规范的要求；

c、使用必要的装配胎架，工装夹具，隔板和撑杆；

d、同一构件上尽量采用热量分散，对称分布的方式施焊。

9.2.6板厚与最底预热温度要求应符合以下规定：

常用结构钢材最低预热温度要求

t(mm)

25≤t≤40

－

60℃

接头最后构件的板厚

t≤25

－

－

60＜t≤80

80℃

100℃

40＜t≤60

60℃

80℃

钢材牌号

Q235B

Q345B

t＞80

100℃

140℃

9.3焊接中

9.3.1零部件组装后必须经检查人员检查确认后方可施焊。

9.3.2多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。

9.3.3应合理选择焊接电流和电压。

9.3.4对CO2气体保护焊，环境风速大于2m/s时，对其他焊接方法，环境风速大于9m/s

时，必须采取适当的屏障施焊，否则不得进行焊接。

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9.3.5焊透部位示意图：

肩梁腹板与上

盖板刨平顶紧

上柱H型钢翼缘与肩梁

上盖板坡口焊UT一级

上柱翼板插入部分与

H

肩梁腹板与肢柱

肩梁腹板立面角焊缝

型钢立面角焊缝

肩梁腹板与上

盖板刨平顶紧

上柱翼板插入部分与

肩梁腹板立面角焊缝

肢柱型钢接头，采用

UT一级

单面焊加垫板

柱底加劲板采用

UT

破口含不做

下柱型钢与底板，采用

UT一级

单面焊加垫板

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9.3.6焊接H型钢接头处对接加垫板，留4~5mm间隙焊，要求对称焊，焊完后UT检查。

上柱与肩梁H型钢对接采用先焊内侧破口，焊完后外侧清根，再焊接，两个焊工对称焊。

9.3.7检验：按国标C.O.3单层柱外形尺寸的允许偏差中执行(见下页附表)。

9.4焊接后

9.4.1焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。

9.4.2引弧和熄弧：引弧是由于电弧对母材加热不足，应在操作上注意防止产生熔合不良、

弧坑裂纹、气孔和夹渣等缺陷的发生；另外，不得在非焊接区域的母材上引弧和防止电

弧击痕。当电弧因故中断或焊缝终端收弧时，应防止产生弧坑产生裂纹(特别是采用CO2

半自动气保焊时)，一旦出现裂纹，必须彻底清除后方可继续施焊。焊后引弧和熄弧板应

保留2~3mm切割切除，然后修磨平整；引弧板和熄弧板不得用锤击落。

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项目

柱底面到柱端与桁架连接的

嘴上一个安装孔距离

柱底面到牛腿支承面距离

牛腿面的翘曲

柱身弯曲矢高

柱身扭曲

柱截面几何尺寸

柱脚底板平面度

翼缘板对腹板的

垂直度

柱脚螺栓孔中心对柱轴线的

距离a

单层钢柱外形尺寸的允许偏差

允许误差

±L/1500

L±15.0

±L1/200

L1

±8.0

Δ2

H/1200，且不f

应大于12.0

牛腿处3

其他处8

连接处±3.0

非连接

±4.0

处

5

连接处

1.5

b/100，且不

其他处

应大于5.0

3

(mm)

检验方法

用钢尺检查

用钢尺检查

用拉线、直角尺

和钢尺检查

用拉线、直角尺

和钢尺检查

用拉线、直角尺

和钢尺检查

用钢尺检查

用1m直尺和塞尺

检查

用直角尺和钢尺

检查

用钢尺检查

GB20205-2001

图例

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10、无损检测

11.1焊缝外形尺寸和外观质量符合JGJ81-2002的7.2条外观质量的要求。

11.2对接焊缝或有探伤要求的焊缝必须经探伤合格后，方可进行下道工序。

11.3焊缝熔透等级视工程要求而定。

11.4一级焊缝按GB11345-89B类Ⅱ类进行100%检测，二级焊缝按GB11345-89B类Ⅲ级

进行20%检测。

11、焊接返修

12.1焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，定出修补工艺后方可处理。

12.2焊缝同一位置的返修次数，不得超过两次。

12.3焊接质量及焊接缺陷修复：

所有焊缝后冷却至常温后，

外观质量等级及缺陷分级

应进行

)：

100%外观检查，

具体焊缝尺寸和外观质量如表六

(焊缝

二级

≤0.2+0.02t，且≤1.0

每100.0焊缝内缺陷总长￡25.0

≤0.2+0.02t，且≤1.0

长度不限

≤0.05t，且≤0.5

连续长度￡100，且焊缝两侧咬边总长

￡10%焊缝全长

不允许

不允许

不允许

清除干净

缺口深度≤0.05t，且≤0.5

焊缝质量等级

未焊满(指不足设计要求

根部收缩

咬边

裂纹

弧坑裂纹

电弧擦伤

飞溅

接头不良

一级

)不允许

不允许

不允许

不允许

外观缺陷

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一级二级

每米焊缝不得超过

不允许

不允许

不允许

角焊缝厚度不足

不允许