钢结构制品加工工艺

钢结构制品加工 一．钢结构制品的加工 钢结构适应了建筑业向工业化、标准化生产发展的方向。通 过建立标准通用模数，使尺寸协调，适当的限制构件类型及尺寸， 提高生产效率，节省材料损耗，有利于降低成本。 完整的钢结构产品需要通过将基本元件使用机械设备和成熟 的工艺方法，进行各种操作处理，达到规定产品的预定要求目标。 钢结构制造厂应具有进行剪、冲、切、折、割、钻、铆、焊、喷、 压、滚、弯、卷、刨、铣、磨、锯、涂、抛、热处理，无损检测 等加工能力的设备，并辅之以各种专用胎具、模具、夹具、吊具 等工艺设备。 钢结构构件连接大都以混合式的焊栓为主，一般在工厂的制 作均以焊接连接居多，现场螺栓连接居多。 二．钢结构制造加工厂的生产布置 工厂加工均以大流水作业生产的工艺流程主线，布置同类型 构件作批量的流水线。 布置流水作业生产场地要考虑，产品的品种、特点和批量； 工艺流程、方法；产品的进度要求，每班制的工作量和要求的生 产面积；现有生产厂房、设备和起重运输能力。 生产场地布置的原则是： ① 按流水顺序安排生产场地，尽量减少运输量，避免倒流水。 ② 根据生产需要合理安排操作面积，以保证安全操作，并要保证 材料和零件有必须的堆放场地。 ③ 保证成品能顺利运出，半成品顺利周转。 ④ 便利供电、供气、供水、照明线路的布置。 三．钢结构制作的安全与环境卫生 钢结构生产的现场环境，处于主体的操作空间之下，尤其室 内流水生产布置条件下，构件在空间大量频繁地移动，对安全生 产应极为重视。 为便于钢结构的制作和操作者的操作活动，构件都应离开地 面 0.4~1.2m。 在吊运构件过程中，注意及时的警告。在制作大型钢结构高 度较大，重心不稳时，构件有倾倒的可能性，应注意安全防范。 必须按国家规定的有关劳动法规条例，对各类操作人员进行 安全教育，特殊工种持证上岗。生产场地留有必须的安全通道。 操作人员戴好劳保用品。严格按照 操作规程 操作规程下载怎么下载操作规程眼科护理技术滚筒筛操作规程中医护理技术操作规程 操作，危险源做出相 应的标志、信号、警戒等。所有构件堆放、搁置、稳固、堆垛不 超过两层，超过自身高度构件的并列间距底大于自身高度。索具、 吊具要定时检查，不得超过额定荷载，焊接构件时不得留存，连 接  吊索具。被碰甩过的钢绳，一律不得使用。正常磨损股丝按 规定更新。钢结构制作中半成品和成品胎具的制造和安装，应进 行强度验算。加工甲乙炔、氧气、电源必须有安全防护措施。  吊构件只能听从一人指挥，移动时，不得有人在本区域投影 范 围内滞留、停立和通过。所有制作场地的安全通道必须畅通。 钢结构制作时会产生噪音、粉尘、油漆细雾、污水和污物， 应对环境进行保护和治理。 四．原材料准备 1．建筑结构钢的材质要求 建 筑 结 构 钢 是 指 用 于 建 筑 工 程 金 属 结 构 的 钢 材 。 必 须 强度、良好的塑性、韧性、耐疲劳性和优良的焊接性能，且易于 冷热加工成型，耐腐蚀性好，成本低廉。 《钢结构设计规范》（GBJ17-88）指出了承重结构的钢材应满 足屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯实验指标和控制硫、磷含 量的保证要求，除了力学性能满足设计规范要求《钢结构工程施 工及验收规范》（GBJ50205-95），还要求所有钢材有牌号，钢材主 要在Q235，Q345（ 16Mn），采用其他钢种和钢号时，除应符合相 应技术标准的要求外，尚需进行必要的工艺性能试验。有符合设 计文件要求的质量证明书。表面质量平直度满足要求。 2．钢材的缺陷、检查方法与判断 ⑴裂缝：钢板表面在纵横方向上成断断续续不同形状的裂纹。 纵轧钢板的缺陷出现在两侧的边缘部位，横轧钢板缺陷出现在钢 板表面两端的边缘部位，成鱼鳞状的裂纹。经宏观检查发现，用 深度千分表测量，用砂轮清除。 ⑵结疤（重皮）：钢材表面呈现局部薄皮状重叠。结疤容易脱 落，形成表面的凹坑。用砂轮或扁铲清理，用工具测量，按标准 判断。 ⑶夹杂：钢板内部有非金属掺入。在切割断面上纵边平放方 向的裂缝留露，一般呈灰白色或灰黑色的粉状物。宏观法与机械 法相结合检查，必须切掉。 ⑷分层：在钢板的断面上出现离层。横轧钢板出现在纵断面 上，纵轧钢板出现在钢板的横断面上。出现必须切掉。 ⑸发纹(重皮)：在钢板纵断面上呈现断断续续发状的缺陷。 宏观检查发现后，按有关标准判断作出结论。 ⑹气泡：在钢板表面上局部呈沙丘状凸包。钢板表面呈现无 规律的突起，其外缘比较光滑，大部分是鼓起的，在钢板断面处 呈突起式的空窝。检查用手锤敲打鉴别，有空响便是气泡。必须 切掉。 ⑺铁皮：钢材表面粘附着以铁为主的金属氧化物，呈鱼鳞状、 条状或快状。 ⑻麻点：钢板表面无规则分布的凹坑，形成表面粗糙。原因 是将未除净的氧化铁皮压入钢板表面，一旦脱落即麻点。 ⑼压痕：轧辊表面局部不平，或因有非轧件落入而经轧制后 呈现在钢板上的印迹。 ⑽刮伤（划痕）：钢板表面有底于轧制面的沟状缺陷为刮伤； 钢板两侧边因钢绳吊运产生的永久变形为勒伤。宏观检查，按标 准要求判断。 3．钢材在下料加工前，应进行预处理，方法一般为手工除锈或喷 砂、喷丸除锈，然后涂上防锈底漆。 五．钢材的检验和堆放 1．钢材的检验 钢材的数量和品种是否与定货单符合。钢材的质量保证书是 否与钢材上打印的记号符合。每批钢材必须具备生产厂提供的材 质证明书，写明钢材的炉号、钢号、化学成分和机构性能。对钢 材的各项指标可根据国标（GB700-79）和（YB13-69）的规定进 行核验。核对钢材的规格尺寸。钢材表面质量检验。不论扁钢、 钢板和型钢，表面均不允许有疤、裂纹、折叠和分层等缺陷。钢 材表面的锈蚀深度不得超过其厚度公差。 2．钢材的堆放 ①钢材堆放要减少钢材的变形和锈蚀，节约用地，也要使钢材提 取方便。 ②露天堆放时，堆放场地要高爽，四周有排水沟，雪后易于清扫。 堆放时尽量使钢材截面的背面向上或向外，以免积雪、积水。 ③堆与堆之间留出通道。每隔 5~6 层放置楞木，其间距以不引起 钢材明显的弯曲变形为宜。楞木要上下对齐，在同一垂直平面内。 ④为增加堆放钢材的稳定性，可使钢材互相勾连，或采用其他措 施，这样钢材的堆放高度可为堆料宽度的两倍。否则，钢材堆放 的高度不应大于宽度。一堆上下相邻的钢材须前后错开堆放。 ⑤每堆钢材要在其端部固定标牌和编号。 六．放样和号料 ㈠概述 放样和号料是整个钢结构制作工艺的第一道工序。放样即是 按照施工详图，以 1:1 的比例在样板台上弹出实样，求取实长制 成样板。号料是以样板为依据，在原材料上划出实样，并打上各 种加工记号。 ㈡放样 放样从熟悉图纸开始，首先应仔细阅读技术要求和说明，并 逐个核对图纸之间的尺寸和方向等。特别应注意各部件之间的连 接点、连接方式和尺寸是否一一对应。 准备好做样板、样杆的材料，一般可采用薄铁皮和小扁钢。 可现刷上防锈油漆后再使用。 放样所需的工具要经过计量部门的检验和校核。放样以 1:1 的比例在样板台上弹出大样。大样尺寸过大时可分段弹出。一般 先以构件的某一水平线或垂直线为基准，弹出十字线，二线必须 垂直。然后依据此十字线逐一划出各点及线，并在节点旁注上尺 寸，以备复查和自检。 交接点处应钉上薄铁皮，用划针划上连接线并用尖锐的样冲 或划针轻轻的将点敲出，加以保护。放样结束，应对照图纸进行 自检。 ㈢划线和号料 划线和号料前首先根据料单清点样板和样杆。按号料要求整 理好样板。准备并检查各种使用工具。号料的钢材必须放平稳， 不得弯曲。大型型钢号料，应根据划线的方便来摊料，两根型钢 之间要留出 10mm 以上的间隙以利划线。 不同规格、不同钢号的零件应分别号料，并依据先大后小的 原则依次号料。数量较多的型钢和板材，一般采用定位锯切或剪 切以提高构件的正确度。需要拼接的同一构件必须同时号料，以 利拼接。成对的构件划线时必须把材料摆放成对后进行划线。钢 板的剪切线、气割线必须弹直，当钢板有起伏呈波浪时应特别注 意。弹线时要注意风的影响，弹好的线可用样板进行复量。 不得使一次剪切的宽度超过剪板机的宽度。剪切长度超过剪 板机宽度的料要放加工余量，在剪切后进行刨边或用自动割刀加 工。 各种切割线必须打上凿子印；加工线：如弯曲线、中线等应 打上样冲印。用颜色粉或油漆标写好加工符号，写上构件的编号， 必要时可用凿子敲出构件的编号。 ㈣样板、样杆的制作 样板按其用途可分为号料样板，划线加孔样板，弯曲样板及 检查样板等。用于制作样板的材料必须平整，制作样杆的小扁钢 必须先行矫直敲平。 制成的样板、样杆要做上记号，做到又细又清楚。样板应用 剪刀或切割机切边，务使边缘整齐。 样板、样杆应用油漆写明工作令号，构件编号，大小规格数 量，同时标注上眼孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。特 殊的材料还应注明钢号，所有的字母、数字及符号应整洁清楚。 号料后应进行刨或铣边加工的零件，应在样板上放出加工余 量，剪切后加工的一般放 3－ 4mm，气割后加工的则需放 4－ 5mm。 焊接结构的杆件，在做样板时应考虑预放焊接收缩量。样板、样 杆完成后要验收合格才能使用。 七．切割 ㈠概述 下料划线后的钢材，必须按其所需的形状和尺寸进行下料切 割。常用的切割方法有：机械切割，使用切割机、锯割机、砂轮 切割机等机械设备；气割，利用氧－乙炔、丙烷、液化石油气等 热能；等离子切割，利用等离子弧线焰流实现。 ㈡剪切 一般情况下，钢板厚度在 12－ 16mm 以下用剪切。剪切机有 机械传动和液压传动两种。按工作性质分有剪板机、型钢冲切机 以及既能剪切钢板，又能剪切型钢和进行冲孔的联合冲剪机。 工艺要点： 1．剪刀刃口锋利，剪刀的材料应为碳素工具钢和合金工具钢， 发现损坏或起钝需及时检修、磨砺或调换。 2．上下刀刃的间隙必须调节适当，间隙过大，剪切时材料容 易翻翘，并造成切口断面粗糙和产生毛刺，因此应该根据板厚进 行调正。 3．剪切角钢的刀片内圆弧应根据角钢的半径变化而改变。当 一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时，为不造成 剪切的困难，应预先安排好合理的剪切程序后再进行剪切。 4．剪切时，将剪切线对准下刃口。在普通剪板机上剪切时， 初剪的长度不宜过大，第一刀约 3－ 5mm，以后，每一刀约 20－ 30mm，当剪开 200mm 左右，剪缝能足以卡住上下剪刀时，就可 进行剪切。 ㈢锯割 常用的锯割机械有：弓形锯、带锯、圆盘锯、摩擦锯和砂轮 锯，主要用于切割各类型钢。锯割中要注意：型钢应预先矫直； 所选用的设备和锯片规格，必须满足构件所要求的加工精度；单 件锯切的构件，先划出号料线，然后对线锯切，号料时要留出锯 槽宽度，成批加工可预先安装定位挡板进行加工。加工精度要求 较高的构件，应考虑留放适当的加工余量，以供锯割后进行端面 精铣。 ㈣气割 气割是以氧气和可燃气体的混合燃烧时产生的高温来熔化钢 材，并以高压氧气流于以氧化和吹除，引起割缝而达到切割的目 的。 切割操作时的工艺要点是：必须首先检查整个气割系统的设 备和工具全部运转正常，并确保安全条件下才能进行，而且在气 割过程中保持气压、气流稳定，割炬的角度和位置准确。其次， 气割要选择准确的参数，参数的选择主要依据气割机械的类型和 可切割的钢板厚度。然后，切割中的火焰选择和气流大小要适当。 此外，切割前，要对材料上的油垢等清理。 八．成形加工 ㈠成形加工主要包括弯曲、卷板或滚圆、边缘加工、拆边和模 具压制。弯曲加工是根据构件形状的需要，利用加工设备和一定 的模具，把板材或型钢弯成一定形状的工艺方法。按加工方法分 为压弯、滚弯和拉弯。压弯是用压力机压弯钢板，使用于一般直 角弯曲，双直角弯曲，以及其他适宜弯曲的构件。滚弯为用滚圆 机滚弯钢板，适用于滚制圆筒形的构件及其他弧形构件。拉弯是 拉弯机拉弯钢板，主要用于将长条板材拉制成不同曲率的弧形构 件。 弯曲操作的注意事项 1．根据工件所需的弯曲力，选择好适当的压力设备。首先固 定好上模，是模具的重心和压力头的中心在一条直线上，再固定 下模，上下模平面必须吻合紧密，间隙均匀，并检查上模有足够 行程。 2．开动压力机试压，检查油路是否正常，润滑是否良好。难 于从模中取出的工件，可适当加些润滑剂。 3．正式压弯前，必须再次检查工件的编号、尺寸是否与图纸 符合，料坯是否有影响压制质量的毛刺。还要加装用于调整偏差 的定位挡块。 4．弯曲后，必须对首次压出的工件进行检查，合格后，再进 行连续压制。 ㈡ 1．卷板或滚圆：是滚圆钢板的制作，实际上就是在外力的 作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形。 当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较 厚时，应将钢板加热后卷圆。 2.边缘加工：在钢结构制造中，经过剪切或气割过的钢板边 缘，其内部结构会硬化，所以须将下料的 边缘刨去 2~4mm，以 保证质量。此外，为了保证焊缝质量和工艺性焊透以及装配的准 确性，前者要将钢板边缘刨成或铲成坡口，后者要将边缘刨直或 铲平。 一般需要作边缘加工的部位： ① 吊车梁翼缘板，支座支撑面等具有工艺性要求的加面。 ② 设计图纸中有技术要求的焊接坡口。 ③ 尺寸精度要求严格，加劲板、隔板、腹板及有孔眼的节点 板等常用的边缘加工主要方法有：铲边、刨边、铣边和碳 弧气刨边。 3.折边：在钢结构制造中，把构件的边缘压弯成倾角或一定 形状的操作称为折边。主要用于薄板构件，有较长的弯曲线 和很小的弯曲半径。薄板经折边后可以大大提高结构的强度 和刚度。 九．制孔 孔加工在钢结构制造中占着一定的比重，包括铆钉空、高墙 螺栓空等，尤其是高墙螺栓的采用，更加突出了孔加工的地位。 制孔通常有钻孔和冲孔两种。 钻孔的原理是切削，孔壁损伤较小，孔的精度高。钻孔在钻 床口进行，对于构件因受场地限制，加工部位特殊，不便用钻床 加工，则可用电钻、风钻和磁座钻(吸铁钻)。 冲孔在冲床上进行，一般只能在较薄的钢板和型钢上冲孔， 且孔径一般不小于钢材的厚度，可用于不重要的节点板、垫板、 加强板、角钢拉撑等小件孔加工，冲孔生产效率高，但由于孔的 周围产生冷作硬化，孔壁质量差，有孔口下塌，孔的下方增大倾 向，所以孔的质量不高，在钢结构制造中较少采用。 钻孔的加工方法有划线钻孔、钻模板钻孔和钻模钻孔。选择 何种钻孔方法，应根据图纸的精度要求，结构特点以及加工费用 等因素综合考虑。 一般普通厂房结构和一般对孔距要求不高的构件，采用划线 钻孔。这种方法成本较低，加工方便，但精度差。 十．矫正 ㈠概述 在钢结构制作全过程中，由于材料、设备、工艺运输等质量 影响，引起钢材的变形；气割、剪切变形；钢结构成型后焊接变 形、运输变形等。为保证钢结构制作及安装质量，必须对不符合 技术标准的材料、构件进行矫正。矫正的主要形式有：矫直以消 除材料和构件的弯曲；矫平以消除材料或构件的翘曲或凹凸不平； 矫形以对结构的一定几何形状进行整形。钢结构的矫正就是通过 外力或加热的作用，使钢材较短的部分的纤维伸长，或使较长的 纤维缩短，最后迫使钢材反变形，以使材料或构件达到平直及一 定几何形状要求并符合技术标准工艺方法。 ㈡矫正分类 根据钢结构加工工序的前后分为原材料矫正、成型矫正、焊 后矫正等；根据外力的来源分为机械矫正、火焰矫正、高频热点 矫正、手工矫正、热矫正等；根据钢材矫正的温度分为冷矫正和 热矫正。 ㈢机械矫正 机械矫正就是通过一定的矫正机械设备对矫正件进行矫正。 机械矫正一般是用于批量较大、形状比较一致，有一定规格的 钢材及构件。机械矫正由于利用机械动力产生外力大因而能矫正 其他矫正方法所不能达到所要求技术标准范围的刚性大的矫正 件。 机械矫正生产率高、质量好，且能降低工人的体力消耗，因此 是矫正工作走向机械化、自动化的有效途径。 钢板矫平机常用有型钢矫正机、撑直机。通用矫正机械有卷板 机、压力机。 ㈣火焰矫正 火焰矫正是利用火焰所产生的高温对矫正件变形的局部进行 加热，是加热部位的钢材热膨胀受阻，冷却时收缩，从而使被矫 正部位纤维收缩，以使矫正件达到平直获一定几何形状病夫合计 书范围的工艺方法。 火焰矫正原理 当火焰对矫正件变形部位加热时，其加热部位和附近钢材随温 度升高而膨胀，但周围大部分钢材处于常温下并不膨胀，相当于 刚性固定，阻碍和压抑了受热部位钢材的膨胀，是加热区的钢材 遇到径向反作用力，在相当温度时超过金属屈服点而产生挤压形 成压缩塑性变形。停止加热后，随着温度降低，高温下产生的局 部压缩变形量仍然保留并由于冷却收缩产生巨大的收缩应力，使 加热区金属纤维收缩而变短，从而达到矫正目的。 火焰矫正加热方法有：点状加热，即加热区域为一个或多个 一定直径的圆点称为点状加热。根据矫正点的分布情况有：一点 状、多点直线形、多点展开形及一点为中心多点梅花形等。点状 加热一般用于矫正中板、薄板的中间组织疏松 (凸变形 )或管子、圆 钢的弯曲变形。 线状加热是呈带状形，其特点是宽度方向收缩量大，长度方 向收缩量小。主要用于矫正中厚板的圆弧弯曲及构件角变形等。 线状加热时焊嘴的走向形式有直线形、摆动曲线形、环形等。 三角加热是其加热区域在工件边缘，一般呈等腰三角形，其 收缩区的收缩量由三角形顶点逐渐向底边增大。加热区的三角形 面积越大，收缩量也越大，加热区等腰三角形大小其边长一般为 材料厚度的 2 倍以上，其顶点一般在中心线以上。三角形加热法 常用于刚性较大的型钢、钢结构弯曲变形的矫正。常见型钢弯曲 矫正加热位置见图。 ㈤手工矫正 采用锤、板头或自制简单工具等利用人力进行矫正称为手工 矫正。手工矫正具有灵活简便、成本低的特点 ,一般在下列情况下 使用 :缺乏或不便使用矫正设备 ;矫正件变形不大或刚性较小 ;采用 其他矫正方法反而麻烦等。 ㈥喷砂矫正 喷砂矫正是利用铁丸、砂粒对钢材的巨大冲击力进行矫正。 其适用于平整度要求不高的薄板结构件、薄板铸件或细长件等。 内凹薄板件可用砂粒直接打在凹处反面使其逐渐外凸。 ㈦热处理件矫正 热处理件在产生应力（热应力、组织应力以及组织不均匀而 引起应力）后，当应力超过钢的屈服强度时会产生几何形状变形， 矫正热处理件变形一般可用冷矫正、热点矫正和热矫正等方法。 十一 .组装 1.钢结构构件的组装是遵照施工图的要求，把已加工完成的各 零件或半成品构件，用装配的手段组合成为独立的成品，这种的 方法通常称为组装。组装根据装构件的特性以及组装程度，分为 部件组装、组装、预总装等。 组装的通常使用方法 钢构件组装方法 名称 装配方法 适用范围 地样法 用比例 1：1在装配平台上放有构件实样上 的位置，分别组装起来成为构件 桁架等少批量结构组装 仿形复制装配 法 先用地样法组装成单面（单片）的结构，并 且必须定位点焊，然后翻身作为复制胎模， 在上装配另一单面的结构、往返 2次组装。 横断面互为对称的桁架 结构 立装 根据构件的特点，及其零件的稳定位置，选 择自上而下或自下而上地装配。 用于放置平稳高度不大 的构件或大直径圆筒。 卧装 构件放置卧的位置的装配 用于断面不大但长度较 大的细长构件 胎模装配法 把构件的零件用胎模定位在其装配上的组 装。 用于制造构件批量 大精度高的产品 2.组装 组装前的准备 零件复核：按施工图要求复核其前道加工质量，并按要求归 类堆放。 以基准面的选择，来作为装配的定位基准。 ⑴构件的外形有平面也有曲面时，应以平面作为装配基准面。 ⑵在零件上有若干个平面的情况下，应选择较大的平面作为 装配基准面。 ⑶根据构件的用途，选择最重要的面作为装配基准面。 ⑷选择的装配基准面要使装配过程中最便于对零件定位和加 紧。 典型结构组装 1.实腹式 H 结构是由上、下翼缘板与中腹板组成 H 形焊接结 构。 2.组装前翼缘板与腹板等零件的复验，主要使具平直度及弯曲 保证小于 1/1000 的公差且不大于 5mm 的公差内，方可进行下 道组装准备阶段。 3.组装前准备工作 ⑴翼、腹板装配区域用砂轮打磨去除其氧化层，区域范围是 装配接缝两侧 30~50mm 内。 ⑵H 胎模调整，根据 H 断面尺寸分别调整其纵向腹板定位工 字钢水平高差，使其符合施工图要求尺寸。 ⑶在翼缘板上分别标志出腹板定位基准线，便于组装时核查。 4.H型钢组装方法，先把腹板平放在胎模上，然后，分别把翼 缘竖放在靠模架上，先用夹具固定好一块翼缘板，在从另一块翼 缘板的水平方向，增加从外向里的推力，直至翼腹板紧密贴紧为 止，最后用 900角尺测其二板组合垂直度，当符合标准即用电焊定 位。一般装配顺序从中心向二面组装或由一端向另一端组装，这 种装配顺序是减少其装配产生内应力最佳方法之一。当H结构断面 高度﹥ 800 时或大型H结构在组装时应增加其工艺撑杆，来防止其 角变形产生。 5．实例 见图－ 1，工程中的一个钢柱为例。 5 x 100=500 18 08 5 18 0 85 175 150 150 175150 12 6565 8 4-4 3-3 5-5 800 17 5 18 0 17 5 80 25 0 80 325169 17 51 25 125134 12550 45 0 12 5 3 2 5 50 0~ 60 0 20 20 300 150 150 1245 0 20 20 350 2-2 175175 400 12 5 32 5 530 50 0 12 12 250 125125 6 50 10 8 11 9 牛腿上下翼板与柱焊接示意图 塞 焊 12 2 2 0 15 0 17 5 仅用于 F 轴ZGZ-1 6- 6 10 0 17 5 3 10 0 10 0 1. 8 9 件厚10, 10 件厚20, 11 件厚12 2.ZGZ-1a 4牛腿焊接示意见本图 注: