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湖北某大型公建钢结构工程施工方案（管桁架 空间网架 高空原位焊接）拼装图丰富

湖北某大型公建钢结构工程施工方案

一钢结构图纸深化设计 2

二钢结构制作与运输 6

2. 钢管的制管成型工艺流程 8

GBT 25198-2010 压力容器封头(完整版_61页).pdf3. 钢管的制管成型工艺和方法 9

4. 主桁架制作工艺流程 15

6. 钢结构涂装工艺方案 27

7. 构件的冲砂和涂装 29

2 钢构件的验收和堆放 36

3 钢结构安装方案概述 错误！未定义书签。

4 钢结构分段分节及吊装分析 38

5 单个展厅钢结构安装细部流程 40

2. 钢结构焊接连接要求 46

3. 焊接接头形式 47

4. 焊接方法及焊接设备选择 49

如现场条件允许，钢结构南、北工区将各自独立展开流水施工，施工流程为：

提前进场在场外和场内分别进行钢构件的加工和拼装，在土建的基础施工阶段穿插进行钢管柱和屋面桁架的吊装作业，再随土建的7m结构施工同步进行钢屋面板的吊装作业。

屋盖桁架主要采用150T和300吨大型履带吊车进行分段安装，网架采用在7m标高处的混凝土楼层上搭设脚手架胎架，高空原位焊接拼装，网架拼装过程中利用塔吊向上运送构件。

具体施工方案详见钢结构工程施工方法。

1、深化设计遵循的原则

以施工设计图纸和技术要求为依据，负责完成钢结构的深化设计，并完成钢结构加工详图的编制。

根据设计文件、钢结构加工详图、吊装施工要求，并结合制作厂的条件，编制制作工艺书包括：制作工艺流程图、每个零部件的加工工艺及涂装方案。加工详图及制作工艺书在开工前将上报相关方审批，图纸由原设计单位确认和批准后才开始正式实施。

加工制作深化图纸的设计：建立结构整体模型→现场拼装分段（运输分段）→加工制作分段→分解为构件与节点→结合工艺、材料、焊缝、结构设计说明等→深化设计详图。

照上述步骤完成后，再由程序导出构件、零件号最终深化图纸，最后完成图纸的“自校——互校——校对——审核——签字”。

构件图可通过整体模型导出，但需分考虑加工制作、运输分段，安装方案，节点划分，制作工艺，焊接收缩及变形，结构预起拱等因素：

加工制作分段（运输分段）的拆分原则：

详图设计应该是在充分考虑并结合了原材料规格、运输的各种限制以及最终确定的安装方案的基础上进行的。

运输的长度、宽度与高度、运输单元重量制作及运输等方面更加密切结合，分段的拆分应考虑如下因素：

结合焊接工艺，保证构件与节点翻身起吊后的俯焊、平焊、立焊位置；

现场吊装分段的拆分原则：

立拼或卧拼的确定、分段接口的做法，以避免仰焊；由安装吊机起重能力及吊装方法确定的吊装单元；拼装时的操作安全等；

3、深化设计的组织结构

4、钢结构深化设计拟采用的软件

采用计算机虚拟技术进行本项目的深化设计。

利用AutoCAD三维和Xsteel软件将整个结构在计算机中按现实的实际情况进行虚拟建造；

建模过程可以将施工图设计阶段无法考虑到的问题一一暴露出来，并加以解决；

根据确定的安装方案及通用原则将虚拟建成的三维模型拆解，进行节点和构造方面的处理。

5、深化设计图纸的主要内容

详图设计以设计单位的施工图为依据，但需补充进行部分构造设计和连接计算，一般包括以下内容：

（1）结构构件的构造设计

（2）钢结构安装施工时的构造设计

②钢结构设计总说明。应根据设计单位的施工图总说明编写，内容包含设计依据、设计荷载、工程概况、对材料、焊接、焊接质量等级、高强螺栓摩擦面抗滑移系数、构件加工、预装、防锈与涂装等施工要求和注意事项等。

③构件装配图。主要供现场安装用。依据钢结构施工图，以统一类构件系统或一个区域为绘制对象，绘制本系统构件的平面布置和剖面布置，并对所有构件编号；布置图尺寸应标明各构件的定位尺寸、轴线关系、标高以及构件表、设计总说明等。

④构件加工图和节点详图。按设计施工图及安装分段分节图中的构件编制，主要供构件加工厂加工并组装构件用，也是构件出厂运输的构件单元图。绘制时按主要表示面绘制每一构件的图形零配件及组装关系，并对每一构件中的零件编号，编制各构件的材料表和本图构件的加工说明。绘制桁架时，放大样确定杆件端部尺寸和节点板尺寸。

（2）钢结构深化图绘制方法

绘制结构的平面、立面布置图，构件以粗单线或简单外形图表示，并在其旁侧注明标号，对规律布置的较多同号构件，也可以指引线统一注明标号。

构件编号一般应标注在表示构件的主要平面、剖面图上，在一张图上同一构件编号不宜在不同图形中重复表示。

因细节不同（如孔、切槽等）的构件均应单独编号，对安装关系相反的构件，一般可将标号加注角标来区别，杆件编号均应有字首代号，一般可采用同音的拼音字母。每一构件均应与轴线有定位的关系尺寸，对槽钢、C型钢截面应标示肢背方向。平面布置图一般用1：100、1：200比例。图中剖面宜利用对称关系，参照关系或转折剖面简化图形。

②构件加工图的绘制方法：

构件图以粗实线绘制。每一构件均应按布置图上的构件编号绘制成详图，构件编号用粗线标注在图形下方，图纸内容及浓度应能满足制造加工要求。应包括：a、构件本身的定位尺寸、几何尺寸；b、标所有组成构件的零件间的相互定位尺寸，连接关系；c、标所有零件间的连接焊缝符号及零件上的孔、洞及其相互关系尺寸；d、标零件的切口、切槽、裁切的大样尺寸；e、构件上零件编号及材料表f、有关本图构件制作的说明（相关布置图号、制孔要求、焊缝要求等）

构件的图形应尽量按实际位置绘制，以有较多尺寸的一面为主要投影面，必要时再以顶视（底视）或侧视图作为补充投影，或另剖剖面图表示。

构件与构件间的连接部位，应按设计图提供的内力及节点构造进行连接计算及螺栓与焊缝的布置，选定螺栓数量，焊脚厚度及焊缝长度；对组合截面构件还应确定缀板的截面与间距。对连接板、节点板、加劲板等，按构造要求进行配置放样及必要的计算。

构件图形一般应选用合适的比例绘制（1：20、1：15、1：50），对于较长、较高的构件，其长度高度与截面尺寸可以用不同的比例表示。

构件中每一零件均应编零件号，编号应尽量按主次部位顺序编号，相反零件可用相同编号，但在材料表中的正反栏内注明。材料表中应注明零件规格、数量、重量及制作要求（如刨边、热煨等），对焊接构件宜在材料表中附加构件重量1.5%的焊缝重量。

图中所有尺寸均以“mm”为单位（标高除外），一般尺寸标注法宜分别标注构件控制尺寸、各零件相关尺寸。对斜尺寸应注明其斜度，当构件为多弧形构件时，应分别标明每一弧形尺寸相左对应的曲率半径。

对较复杂的零件或交汇尺寸应由放大样（比例不小于1：5），或绘制展开图来确定尺寸。构件间以节点板相连时，应在节点连接孔中心线上注明斜度及相连的构件号。

7、确保深化设计质量的技术组织措施

（1）确保整个工程全部采用计算机三维实体模拟建造方法产生深化设计图纸和数量；

（2）加强与设计院和加工厂的协调沟通，将设计、加工、安装问题发现和解决在萌芽或初期阶段，充分了解和掌握加工厂和安装单位的需求，使设计成果尽早与具体要求吻合，少走弯路；

（3）对本工程的深化设计图纸采用自审、互审、专业审核的三级审核制度。项目设计人员自审，项目设计人员之间要相互进行审核，专业审核人员负责专业审核，同时，由专家顾问组对钢结构的重大问题进行讨论把关。审核内容包括：原设计图及变更资料、计算模型及计算书、深化设计三维模型、深化设计图纸等。

1、钢材除注明者外，其余均采用Q345B。钢材的性能应符合《碳素结构钢》（GB/T700）及《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）的规定。必须保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及碳、磷、硫极限含量合格。板材厚度|f40mm的钢板Z向性能等级为Z25。

2、销轴用钢材为40Cr，调质处理。其性能应符合《合金结构钢》（GB/T3077）的规定。

5、角钢按《热轧等边角钢》（GB/T9787）、《热轧不等边角钢》（GB/T9788）标准选用。

6、管材宜优先选用焊管，超出焊管型号的管材可采用无缝钢管。焊管按《电焊钢管（直缝管）》（YB242）、《螺旋焊钢管》（GB/T9711）标准选用。无缝钢管按《无缝钢管》（GB/T8162）标准选用。

7、普通螺栓为普通C级螺栓，其性能应符合《六角头螺栓C级》（GB/T5780）和《六角头螺栓》（GB/T5782）的规定。

8、高强度螺栓为大六角型高强度螺栓，螺栓的性能应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓》（GB/T1228）、《钢结构用高强度大六角头螺母》（GB/《钢结构用高强度垫圈》（GB/T1230）、《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（GB/T1231）的规定。

9、Q345钢焊条为E50型焊条，焊条性能应符合《低合金钢焊条》（GB/T5118）的要求；焊剂为F50型，焊丝为H10MnSi焊丝，焊剂、焊丝的性能应符埋弧焊用焊剂》（GB12740）、《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）的要求。

10、Q235钢焊条为E43型焊条，焊条性能应符合《碳钢焊条》（GB/T5117）的要求；焊剂为F4A型，焊丝为H08A焊丝，焊剂、焊丝的性能应符合弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293）、《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）的要求。

11、成品固定铰支座（WJKGZ2000）有关技术参数：

（1）竖向力2000KN；

（2）水平力：X向580KN，Y向580KN；

（3）转角：X向0.08rad，Y向0.08rad。

钢管的制管成型工艺流程

钢管的制管成型工艺和方法

1、圆管相贯面切割后应将零件倒置水平平台上，按下列要求检验。

(1)管长偏差≤1.5mm

(3)管端面与平台吻合,间隙≤1mm

(4)管壁垂直度(沿周长等分测4处)偏差≤1mm

(5)坡口角度偏差≤2°

(6)沿相贯面弧长，坡口表面光顺过渡，无凹凸缘。

2、卷制钢管纵缝的焊接工艺

纵缝伸臂焊接中心焊接示意图专用纵缝焊接胎架焊接示意图

①焊接方法:筒体焊接采用在筒体自动焊接中心或在专用自动焊接胎架上进行，筒体内外侧均采用自动埋弧焊进行焊接，如下图所示。

②焊接顺序：先焊内侧，后焊外侧面。内侧焊满2/3坡口深度后进行外侧碳弧气刨清根，并焊满外侧坡口，再焊满内侧大坡口，使焊缝成型。

③焊前装好引熄弧板，并调整焊机机头，准备焊接。

⑤按焊接工艺评定的参数调整焊接工艺参数，先进行内侧面的焊接，焊后用碳弧气刨进行反面清根，清除焊道内的杂物并打磨光洁，如此时温度不够，应进行继续加热，然后再进行焊接，焊后进行校正，待48小时后完全冷却后进行焊缝无损检测。

（3）防止筒体焊接产生微裂纹的措施

由于厚板从卷制到成型的过程中，产生的拘束应力非常大，将直接导致钢板的硬度增大，使材料塑性降低，钢材可焊性降低，焊接后在焊缝热影响区易产生微裂纹，所以如何保证筒体焊缝不致产生裂纹在本工程中是重中之重，根据本公司以往施工过的类似工程经验，将采取以下措施进行施工。

①会同业主、设计针对关键部位做焊缝试验,对试件进行金相分析,以获得有关重要的焊接参数和数据,用于本工程的焊接。

②严格按厚板焊接要求进行焊接。

③进行焊后热处理，用电加热的方法对焊缝进行消氢处理，具体方法为：在筒体外侧面上焊上悬挂电加热器的碰钉，把电加热器均匀地挂在碰钉上，然后采用二层50mm厚硅酸铝保温隔热材料将电加热器包好，外用铅丝网一层将保温材料紧固，进行均匀加热。

超声冲击（UIT）的基本原理就是利用大功率超声波推动工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表面产生较大的压塑变形，同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力，并使被冲击部位得以强化。此种方法对消除应力极为有效，经对钢结构件进行超声波震动消应力测试，焊接残余应力的消除率可达75%以上，超声冲击如下图所示。

超声冲击消应力处理示意图

上、下端面平面平行度偏差≤2mm

上、下端面圆心垂直偏差≤2mm

上、下端面平面椭圆度偏差≤3mm

上、下端面平面周长偏差≤3mm

筒体高度（长度）偏差≤3mm

圆弧偏差用周长为2米的圆弧样板检验，偏差≤1.5mm，为于纵缝两侧的圆弧偏差只允许外凸，不允许内凹。对接缝板边偏差≤1.5mm

（2）当个别管节达不到以上要求时，必须进行矫正，矫正采用卷板机和火焰加热法进行矫正。

如误差出现偏大时，采用卷板机用滚压法进行矫正，如下图所示。

4、钢管段节对接接长和对接环缝的焊接

（1）钢管段节对接接长组装胎架设置

（2）多节筒体对接接长时，第一节钢柱与上一节钢柱的相邻段节也一起进行预拼，以保证所有钢柱相互之间都进行一次预拼装，从而能保证现场安装时方便、准确。

（3）接管前每节小段节必须进行校正，特别是椭圆度必须校正好。

（4）相邻管节拼装组装时，纵缝应相互错开120°，并必须保证两端口的椭圆度、垂直度以及直线度要求，符合要求后定位焊，定位焊要求同前。

（5）拼接后在所有筒体上弹出0°、90°、180°、270°母线，以及与上节钢柱的对合标记线，并用洋冲标记。

（6）同样，将拼接好的筒体吊入滚轮焊接胎架上用埋弧焊进行环缝的焊接，焊接要求同纵缝要求，环缝焊接如下图示。

环缝焊接顺序：先焊筒体内侧焊缝，外侧清根后再焊筒体外侧焊缝。

钢管接长后环缝自动焊接示意图

5、钢柱上下端面的加工

（1）端面机加工的目的

为控制节点的组装精度以及保证节点现场安装的精度，特别是钢柱分段间的对接焊缝的间隙要求,所以钢柱上下端面宜进行端面机加工，将构件的制作误差控制在最小范围内，保证整个结构的安装精度，同时可以加快现场钢结构的安装进度。

（2）钢柱端面机加工方法

钢柱端面机加工采用机械动力装置进行端面铣加工，通过对钢柱的端面机加工，使钢柱两端面保证平行且与钢柱轴心线相互垂直，端面加工如下图所示。

由于本工程外筒构件钢管均为外露结构，针对本工程的特殊性，集观赏性和使用性于一体，对外露焊缝的成型应有良好的外观质量，故钢管焊接后，应对钢管的纵缝和环缝进行表面处理，严格按设计要求，对于观众视线直接可见的焊缝，当视距不超过10m时，应作磨平处理，当视距超过10m时，应作磨光处理。

1、主桁架制作工艺流程

（1）所有进厂材料必须复验合格后方可投产下料。

（2）钢柱底板、方管外套加劲板采用数控切割机下料，锚栓垫块采用半自动切割机下料，柱底加劲板用剪板机下料，做20mm×20mm倒角。锚栓垫块和柱底板用摇臂式钻床钻孔。根据深化图纸尺寸，按《切割下料标准》及《钻孔标准》要求执行。

（3）本工程除采用自动切割机以外，其它所有的型材及劲板下料均需采用半自动切割机进行下料，严禁采用手工切割；

（4）圆管下料采用相贯线切割机下料，圆管、方管对接按如下要求：

管对接最短长度如下表。

每根单杆件对接接头数量最多允许如下表

（5）下料时放焊接收缩余量，焊接收缩量参考以下要求进行预留：钢柱高度方向不留余量，长度方向按每米预留0.5mm。

为保证工程制造用材料符合设计图纸要求和现行标准规定，对用于钢构件上所有材料(钢材、焊材、涂料)工厂将对其质量、规格、性能和数量等进行准确而全面的检查。并按照国家相关规范的要求，对用于钢构件上的钢材、焊材，工厂还需进行抽样复验。

（1）胎架平面度控制在±3mm；

（2）按图纸尺寸画出地样，地样图示各主要尺寸线应控制在1mm以内；

（3）胎架及地样完毕后报质检员检查地样精度及胎架平面度；

（4）单片柱拼装选取装配工技能较高的两个班组进行组装，柱整体组装合格后可以吊至别的班组进行焊接，但本工程所用焊工必须是班组经过考试合格焊工进行施焊；

（5）装配前胎架应施焊牢固，防止装配及脱胎时发生松动；

图二：桁架下玄杆就位焊接

图三：桁架上玄杆就位焊接

图四：连接上玄杆间横杆

图五：连接上玄杆间斜杆

图六：连接上、下玄杆间腹杆

下列焊接设备适用于本工程的焊接工作

Q345b/Q235b

E5015/E4315

CO2(99.99%)

焊接材料在使用前应按材料说明规定的温度和时间要求进行烘焙和储存；如材料说明要求不详，则按下表要求执行：

焊接速度（cm/min）

焊前，母材的最小预热温度和层间温度应按下表要求执行；

（1）接头的预热温度应不小于上表规定的温度，层间温度不得大于230℃。

（2）接头预热温度的选择以较厚板为基准，应注意保证厚板侧的预热温度，严格控制薄板侧的层间温度。

（3）预热时，焊接部位的表面用火焰或电加热均匀加热，加热区域为被焊接头中较厚板的两倍板厚范围，但不得小于100mm区域。

（4）预热和层间温度的测量应采用测温表或测温笔进行测量。

（5）当环境温度（或母材表面温度）低于0℃（当板厚大于30mm时为5℃），不需预热的焊接接头应将接头的区域的母材预热至大于21℃，焊接期间应保持上表规定的最低预热温度以上。

当焊接处于下述情况时，不应进行焊接：

（2）被焊接面处于潮湿状态，或暴露在雨、雪和高风速条件下。

（3）采用手工电弧焊作业（风力大于5m/s）和CO2气保护焊（风力大于2m/s）作业时，未设置防风棚或没有措施的部位前情况下。

（4）焊接操作人员处于恶劣条件下时。

a、壁厚相异的接头形式

b、腹杆与弦杆的相贯焊缝

a、钢管桁架区焊缝（开坡口）

b、钢管桁架区焊缝（不开坡口）

a、定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求应与正式焊缝的要求相同。

b、定位焊焊缝的焊接应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上引弧和熄弧。

c、定位焊尺寸参见下表要求执行。

定位焊焊缝长度（mm）

d、定位焊的焊脚尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，且不大于8mm，但不应小于4mm。

e、定位焊焊缝有裂纹、气孔、夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接，如最后进行埋弧焊时，弧坑、气孔可不必清除。

重要的对接接头和T接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材料及接头原则上应与母材相同，其尺寸为：手工焊、半自动—50×30×6mm；自动焊—100×50×8mm；焊后用气割割除，磨平割口。

a、多层和多道焊时，在焊接过程中应严格清除焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等，可采用砂轮、凿子及钢丝刷等工具进行清理。

b、从接头的两侧进行焊接完全焊透的对接焊缝时，在反面开始焊接之前，应采用适当的方法（如碳刨、凿子等）清理根部至正面完整焊缝金属为止，清理部分的深度不得大于该部分的宽度。

c、每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度。

d、同一焊缝应连续施焊，一次完成；不能一次完成的焊缝应注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热。

e、加筋板、连接板的端部焊接应采用不间断围角焊，引弧和熄弧点位置应距端部大于100mm，弧坑应填满。

f、焊接过程中，尽可能采用平焊位置或船形位置进行焊接。

a、不同板厚的接头焊接时，应按较厚板的要求选择焊接工艺。

b、不同材质间的板接头焊接时，应按强度较高材料选用焊接工艺要求，焊材应按强度较低材料选配。

c、钢管相贯线焊接要领：

钢管对接焊缝主要为桁架上下中弦杆、大直径管材，对接焊接是本次安装焊接的重中之重，必须从组对、校正、复验、预留焊接收缩量、焊接定位、焊前防护、清理、焊接、焊后热调、质量检验等工序严格控制，才能确保接头焊后质量全面达到标准。

校正复验、预留焊接收缩量：加工制作可能产生的误差以及运输

对接接头的焊接采用特殊的左右两根同时施焊方式，操作者分别采取共同先在外侧起焊，后在内侧施焊的顺序，自根部起始至面缝止，每层次均按此顺序实施。

次层焊接：焊接前剔除首层焊道上的凸起部分及引弧收弧造成的多余部分，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有必须除去。飞溅与雾状附着物，采用角向磨光机时，应注意不得伤及坡口边沿。此层的焊接在仰焊部分时采用小直径焊条，仰爬坡时电流稍调小，立焊部位时选用较大直径焊条，电流适中，焊至爬坡时电流逐渐增大，在平焊部位再次增大，其余要求与首层相同。

面层的焊接：管、贯面层焊接，直接关系到接头的外观质量能否满足质量要求，因此在面层焊接时，应注意选用较小电流值并注意在坡口边熔合时间稍长，接头重新燃弧动作要快捷。

焊后清理与检查：上、下、中弦主管焊后应认真出去飞溅与焊渣，并认真采用量规等器具对外观几何尺寸进行检查，不得有低凹、焊瘤、咬边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷存在。

经自检满足外观质量标准的接头应鉴上焊工编号钢印，并采用氧炔焰调整接头上、下部温差。处理完毕立即采用不少于两层石棉布紧裹并用扎丝捆紧。

经确认达到设计标准的接头方可允许拆去防护措施。

8、支管与主管的焊接顺序

（1）对于钢管网壳中合拢焊接时应从中心开始向四周对称施焊。

（2）每榀间的支管在高空定后施焊，施焊时左右上下对称，从中心向两边施焊。

（3）焊接时先焊压杆剧毒可燃介质工业管道施工工艺标准，后焊拉杆。

①下料、装配时，根据制造工艺要求，予留焊接收缩余量，予置焊接反变形。

②装配前，矫正每一构件的变形，保证装配符合装配公差表的要求；

③使用必要的装配和焊接胎架、工装夹具、工艺隔板及撑杆。

④在同一构件上焊接时，应尽可能采用热量分散，严格控制层间温度，对称分布的方式施焊。

①焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔渣和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应焊补或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。

②对于重要构件或重要节点焊缝，焊工自行检查焊缝外观合格后贵州省遵义县永辉煤矿开拓工程掘进锚喷施工组织设计.doc，在焊缝附近打上焊工的钢印。

③外露钢构件对接接头，应磨平焊缝余高，达到被焊材料同样的光洁度。