科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１ ０年０９月 箱型钢构件制作施工技术 陈淑丽，张红军 （山西省第一建筑工程公司，山西侯马０４３０００） 摘要：由于箱型钢构件为“口”型构件，通常采用熔嘴电渣焊（焊接横向焊缝）焊接，但采 用此方法焊接时，焊接效率底、成本高、制作周期长、施工技术又难掌握等。经认真研究，采 用将零构件先拼装成ｕ型构件；再焊接其内的隔板；最后再封盖侧板的方法进行施工。封 盖侧板时，将其分成若干段盖于ｕ型构件上。采用这种方法可以大大降低成本，提高工 效，缩短制作工期，而且质量也容易保证。 关键词：箱型钢构件；熔透焊；内隔板；手工焊 中图分类号：Ｔｕ３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８１３６（２０１０）２６—００４０－０３ 箱型钢构件有其刚度大、自重轻、强度高、工程造价低等特 点，而被广泛应用，但施工起来要比一般钢构件难度大得多。本 单位于２００８年年底，先后施工的临汾奥源奥迪城市展厅工程和 临汾银光奥迪城市展厅工程中的柱子，就属于箱型钢构件。 由于是首次施工箱型钢构件，既无经验，叉无成熟的方法可以 借鉴。对此，我们经过缜密组织、科学管理、技术创新等有效手段， 使其工程获取了显著的效果。现将箱型钢构件制作施工技术简单 介绍如下，以便于大家再施工同类工程时，能起到一定的指导作用。 １工程概况 临汾奥源奥迪城市展厅工程和临汾银光奥迪城市展厅工 程，总建筑面积为１６ ７８６ ｍ：，结构类型为钢结构，展厅的钢柱均 为箱型钢柱，共１５２根，其规格尺寸为３００×３００ｘ １６ ｘ １６ ｍｍ和 ３００×４００×１６×１６ ｆｉｌｍ，高度为８．６ ｍ，其内部均设ｌＯ道内隔板， 其中４道板厚为１６ｍｍ，其间距为１．５ｍ；还有在３．５５１Ｉ＂１、４．８ＩＴＩ和 ８．６ ｒｎ牛腿标高处各设两道内隔板，板厚为２０ ｍｌｎ，其间距与牛腿 的宽度相一致。 对于箱型构件的焊缝，除部分为半熔透焊接外，在距柱脚 ０．５ １１３之内、牛腿上下各０．５ ｍ之内和距柱顶１．５ ｍ之内的纵向焊 缝均为全熔透焊接。 图１ 箱型钢构件拼装示意图 而且焊接质量要求高，所有焊缝均为熔透焊。 （３）箱型构件因焊缝多、焊接量大，因而变形较大，而且根据 我们现有的条件，只能靠火焰矫正。 ２工艺原理 由于箱型钢构件为“口”型构件，通常采用熔嘴电渣焊（焊接 横向焊缝）焊接，但采用此方法焊接时，焊接效率底、成本高、制 作周期长、施工技术又难掌握等。经认真研究，采用将零构件先 拼装成Ｕ型构件；再焊接其内的隔板；最后再封盖侧板的方法 进行施工。封盖侧板时，将其分成若干段盖于ｕ型构件上。采用 这种方法可以大大降低成本，提高工效，缩短制作工期，而且质 量也容易保证。其制作施工步骤如下： 第一步：①②③号侧板与④号内隔板拼成Ｕ型构件并焊接。 第二步：将⑤号侧板分成若干段扣于ｕ型构件上。 第三步：焊接⑤号侧板与④号内隔板的焊缝。 ４施工工艺流程和操作要点 ４．１工艺流程图 见图２。 ４．２操作工艺 ４．２．１放样 放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也是至关重要 的一道工序。 放样前，放样人员先熟悉施工图纸和工艺要求，核对构件与 构件相应连接的几何尺寸及连接是否有无不当之处。 放样使用的钢尺、直角尺、盘尺等计量工具，经计量单位检验 合格，并与土建、安装等相关方所使用的计量工具相核对一致。 放样在平整的场地上进行。所有放样的构件，均以１：１的比 ３施工难点和特点 （Ｉ）该工艺本分公司首次采用，没有可供借鉴的经验。 （２）该工艺焊接量大，平均每根箱型柱的焊缝长度为４７ ｍ， —．例放出实样，并制出样板。 ４０ ， 科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２０１ ０年０９月 图２工艺流程图 当钢材经外观检查并初步骄正后，使用样板在钢材上进行划 线时，考虑到工艺预留焊接收缩余量和加工余量等因素，焊接收 缩余量按每米焊缝收缩１ ｍｍ计算和控制。 ４．２．２号料（排版） 在制作箱型钢构件流水生产线中，用多头切割机下料时，很 少存在排版的问题，主要是对下料的合理排列进行控制，也就是 说对需要切割的每一板，如何合理排列所用规格，使之不剩 边角、料头，尽量降低钢材消耗是主控要点。这就需要排料人员 （也叫下料工）将本次投产所用箱型钢构件用料规格归纳，将同材 质、同厚度的用料，按宽度、长度、数量汇总，然后根据每板实 际宽度进行下料排列，作出排板图。有时也可几个工号同时按上 述方法排料，宽、窄搭配合理，套裁切割后再用油漆写明图号，几 个工号同时切割时，以油漆颜色区分，以免混肴。 散件材料规格的汇总与分类：除焊接箱型构件以外，尚有许 多散件，筋板、节点板、隔板等，这些散件中大部分为方形和长方 形，归纳起来也是条状，下料前由专人将散件规格、厚度等分类汇 总在一起，尤其是箱型钢构件的隔板，其板厚一般与腹板或翼缘 板相同，用量较大，在排腹板或翼缘板条料时，尽可能用排板剩余 料边（与腹板或翼板同步）将隔板排出，这样既能提高工效外，还 可降低钢材的消耗率。 ４．２．３下料 采用气割：利用氧气一乙炔、丙烷热源进行。 气割前的准备：首先对下料工确定的尺寸进行复核；其次对 气割工艺条件进行复核（包括设备、器具的完好状况、工艺环境 等）。依据划线和工艺规范调整割矩的最佳位置，割矩割嘴应与板 材表面垂直，并要放出气割的割缝宽度为２ ｍｍ，使其零构件的宽 度、长度的允许偏差均控制在±２ ｍｍ之内，局部缺口深度的允许 偏差均控制在１ ｍｍ之内。下料前将钢板上的铁锈、油污清除干 净，并在下面留出一定的空间，以利于熔渣的吹出。割炬的移动应 保持匀速，割件表面距离焰心尖端以２～５ ｍｍ为宜，并要调节好 切割氧气射流（凤线）的形状，以保证切割质量。 ４．２．４矫正 根据构件变形特点，我们采用线状加热和三角形加热两种混 合加热法。首先，我们用目测或直尺、粉线等测量变形尺寸，确定 变形大小，并分析变形的类别；其次，就是确定加热位置和加热顺 序，考虑是否需／ｍ＃ｌ－力，加热位置一般在弯曲处向外凸一侧进行 加热，能使弯曲趋直。加热顺序为先矫正变形较大的部位，再矫正 变形小的部位。再次，就是确定加热范围、加热温度和深度，加热 范围也就是加热面积，其加热线宽度为板厚的０．５～２倍左右，加 热温度控制在７００～８００￣Ｃ之间，也就是在加热深度内钢材见红 为止，加热深度一般控制在钢材厚度的３５％左右为好，如用三角 形加热则为构件宽度的４０％左右。 ４．２．５开坡口 在箱型钢构件的翼缘两边及内隔板、零构件的坡口加工采用 半自动气割机进行开坡口，再用角向砂轮机对坡口处进行打磨， 使其坡口顺直光滑，以便坡口处的焊缝能焊透，保证焊缝的焊接 质量。 ４．２．６箱型构件组装、焊接 箱型构件组装时，要做组装胎架见图３。 图３箱型构件的组装胎架和夹具 （１）组装时，先将下翼缘板放在拼装胎架上，画出内隔板安装 定位线，组装内隔板到下翼缘板上。 （２）组装两侧腹板：首先在两侧腹板上相应位置画出内隔板 的定位线，然后将腹板组装到下翼板上，使内隔板定位线与内隔 板重合，最后进行定位焊。定位焊长度３Ｏ～５０ｍｍ，焊脚高度３－４ｍｍ， 间距３００～４００ ｍｍ。组装时，采用千斤顶顶在支架处，保证板与板 之间无缝隙。 （３）Ｕ型构件组装好后， 采用ＣＯ：气体保护焊将内隔 板和两侧腹板及下翼板进行 ＼＜｜ 焊接（焊接为全熔透焊，内隔 ＼ 板三面开坡口，背部加垫 板）。为防止构件变形，隔板 需跳开焊，焊接完成后经检 验合格及超声波检测合格后 ＿；一． ．．．．．．．．．．．．．．．．一一 方可盖上翼板，见图４。 （４）上翼板分成若干段 图４箱型钢构件的剖面图 （内隔板与３块侧板焊接为全熔透） 一４１— 固圆 陈淑丽，张红军：箱型钢构件制作施工技术 封盖后，先焊横向焊缝，后焊４条纵向主角焊缝见图５。 （１）涂装前采用喷砂除锈对构件进行处理，处理后的钢材表 面均无焊渣、焊瘤、灰点、油污、水、和毛刺等。 侧板分成若干段 （２）涂装遍数为两底两中两面，共６道漆，涂层干漆膜总厚度 为１５５ Ｉｘｍ。所有构件经涂层测厚仪检测，偏差均在一１５ ｍ之 内，符合规范要求（规范要求允许偏差为一２５ ｍ）。安装焊缝处的 两侧均留５０ ｍｍ暂不涂装，待工地安装完毕后再除锈、涂装，涂 层厚度达到以上要求。 （３）涂装时的环境温度控制在５～２８￣Ｃ之问，相对湿度不大 于８５％，涂装后的构件表面均无结露。 （４）构件涂装完后，均在构件的显著位置标记构件的编号和 打钢印号。 图５ 焊接纵向焊缝时，上、下翼板开坡口，背部加垫板，先采用 ５结束语 ＣＯ：气体保护焊打底，焊缝为总焊缝高度的１／３；再采用半自动埋 通过对箱型钢构件制作工艺的认真研究和实践，我们从中总 弧焊进行焊接。 结了一套比较成熟的施工工艺，并深刻认识到先进、合理的施工 应注意：①４条纵向主角焊缝严格遵守同向、同步、同规范施 工艺的重要性。 焊，并且焊接中途不得间断，以免焊后产生扭曲。②内隔板与腹 参考文献： ‘ 板、翼缘板焊缝均为熔透焊缝。 【１］中国钢结构协会．建筑钢结构施工手册【Ｍ】．北京：中国计 ４．２．７校正 划出版社．２００２． 箱型钢构件焊接完成后，由于焊接变形，需对箱型构件进行 『２１冶金工业部建筑研究总院．ＧＢ５０２０５—２００１钢结构工程施 火焰校正，方法同上。 工质量验收规范【ｓ】．北京：中国计划出版社，２００２． ４．２．８涂装 Ｂｏｘ Ｓｔｅｅｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｃｈｅｎ Ｓｈｕｌｉ。Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎｇｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｏｘ ｓｔｅｅｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｒｅ ｔａｋｅｎ ａｓ“口”ｓｈａｐｅ，ａｎｄ ａｒｅ ｕｓｕａｌｌｙ ｗｅｌｄｅｄ ｂｙ ｍｅｌｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｓｌａｇ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ（１ａｎｄｓｃａｐｅ ｏｒｉｅｎｔａ— ｔｉｏｎ ｓｅａｍ）．Ｂｕｔ，ｉｔ ｉｓ ｌｏｗ ｅｉｆｃｉｅｎｃｙ，ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｌｏｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｄｉｆｉｆｃｕｌｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｆｔｅｒ ｃａｒｅｆｕｌ ｓｔｕｄｙ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎｔｏ ｕ—ｓｈａｐｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｓｉｄｅ ｃｌａｐｂｏａｒｄｓ，ａｎｄ ｅｎｖｅｌｏｐｉｎｇ ｌａｔｅｒａｌ ｐｌａｔｅｓ．Ｗｈｅｎ ｌａｔｅｒａｌ ｂｏａｒｄ ｅｎｖｅｌｏｐｅｄ，ｉｔ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｖｅｒｅｄ ｏｎ Ｕ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ，ｉｍｐ￣ｅ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅａｓｙ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｏｘ ｓｔｅｅｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ；ｉｎｓｉｄｅ ｃｌａｐｂｏａｒｄｓ；ｍａｎｕａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ （上接第３９页） （８）设计完善的故障报警功能。故障报警功能要做到主次清 ＰＬＣ控制系统的稳定性不单单只取决于其本身可靠性，与其 晰、分类明确、层次合理。当设备出现故障时，有文字显示故障类 周边设备的质量，硬件的安装，软件的设计有着很大的关系，所以 型，工艺流程图上对应设备要闪烁，历史事件表要记录清晰。对 一个大型控制系统要保证其稳定性，要综合各方面因素去考虑。 于故障要区分等级，对应的采取声光、光电、警报等类型以达到 上述各种改进方式，有些是在系统的安装调试时采用的，有 提示的作用。 些是在以后的使用过程中根据机组的实际生产情况作出的改进。 ３结束语 经过几年的运行，证明这些方法的采用对保证系统的稳定性是行 之有效的。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ＰＬＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ｕｎｉｔ’Ｓ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｌｕｏ Ｒａｎｊｉｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ａｕｔｈｏｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｙｓｅｌｆ ｗｏｒｋ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．ｈａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｈｅ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ａｎ— ｈｅａｌｉｎｇ ｕｎｉｔ ｗｏｒｋ’Ｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌｉａｂｉｈｔｙ ｓｅｒｖｉｃｅ ｈｔｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｈａｄ ｃｅｒｔａｉｎ ｕｓｅ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｓｔｕｄｉｅｓ 一４２—
