大型门式铰接刚架制作与拼装

guoloveyou2003 · 发表于 2006-9-27 09:39:39

大型门式铰接刚架制作与拼装

王炳昭　董传和

　　［摘要］　大型钢结构工程其难度在于控制构件的焊接变形和整体几何尺寸的精度，结合牡丹江水泥集团石灰石预均化库工程的施工，介绍了30榀大型门式刚架制作和合理的焊接工艺及焊接变形的纠正方法。
　　［关键词］　工业厂房　门式刚架　铰接　制作　技术

Manufacture Assembling and Welding of Large-
Scale Portal Hinged Steel Frame

Wang Bingzhao　Dong Chuanhe

［Abstract］　The difficult in construction of large scale steel structure lies in controlling the welding deformation of structures and accuracy of integrated geometric demmission.This paper describes the manufacture and rational welding technique as well as rectifiable method of welding deformation of thirty large scale portal hinged steel frames in combination with limestone pre-homogenization kiln project of mu Donjiang cerment corporation.
［Keywords］　Industrial building

ortal steel frame;hinge;Manufacture;Technology

　　牡丹江水泥集团石灰石预均化库是单层中型工业厂房，建筑面积8761m2，长215m，高21.5m。主体结构是由不等厚度钢板焊接拼装组成钢柱与钢梁的门式三铰刚架30榀，每榀刚架重22.8t，跨度40m，高21.5m。每榀刚架分为左右两半榀，每半榀的尺寸、重量均相等，刚架顶部和底部采用铰轴连接方式，30榀刚架由水平支撑、垂直支撑和钢檩条连成一体。该项工程技术难点是刚架结构尺寸大，侧向刚度小，易扭曲变形，焊接技术要求高，安装难度大等。

　　根据以上工程特点，我们认真地做好施工技术准备，做好施工机具设备的准备和组织素质高的工程技术人员，认真编制了切实可行的施工组织设计、施工技术措施、焊接工艺、作业指导书及质量保证计划等技术文件。根据设计要求和有关施工及验收规范、质量检验评定标准，对刚架主要工序采取了以下的施工措施。
　　施工总顺序为：在预制厂制作构件→运输至安装现场→门式三铰刚架的半榀拼装→主体钢构件吊装→支撑安装→屋面檩条安装→第2个开间工作。

1　构件制作

　　制造标准根据设计要求和《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95)执行。
　　(1)在预制平台上，根据施工图纸的几何尺寸，按1∶1的比例放样，校核其尺寸及角度确认无误方可下料，并按大样尺寸做样板。
　　(2)放样和下料应根据工艺要求预留安装焊接收缩余量及切割、刨边、铣平等加工余量。
　　(3)厚板下料均采用自动切割机进行，薄板下料用机械剪切，碳素钢在环境低于-20℃不得进行剪切，冲孔。
　　(4)为了便于运输，制作半榀刚架时支柱和横梁划分为3段(见图2)。
　　(5)焊接规格，按图纸要求。
　　(6)钢板组成的构件，其上、下翼板和腹板的拼接应采用加引弧板的对接焊缝并保证焊透，三者的对接焊缝不应设置在同一截面上，应错开200mm以上，与加肋板亦应错开200mm以上，不等厚板对接焊缝的剖口形式应按GB50205-95标准执行。
　　(7)每段构件制作时要控制变形，制作后要消除变形，不应有扭曲现象。横梁的悬臂部分制造时不允许下挠。
　　(8)在预制场制作时，半榀刚架要进行预组装，以保证几何尺寸，试装完毕后即行拆开运至现场。
　　(9)刚架的现场拼装应采用坡口加工的对接焊缝，要求焊透板的全厚度，以保证焊缝与板等强度。

2　半榀刚架的组合

　　(1)钢构件GJ1、GJ2、GJ3运到工地后，在现场临时平台上先组对构件GJ2、GJ3钢架，再把构件GJ1与GJ2、GJ3组合成半个刚架，用吊车配合吊装。
　　(2)横梁(GJ2、GJ3)与立柱(GJ1)合拢，必须确保尺寸C，使立柱和横梁在同一平面上，在立柱(GJ1)转角处必须用一支撑支住半榀刚架，顶铰处也须在刚架找正后用枕木垫平。

3　钢构件焊接注意事项

3.1　减少钢构件变形
　　在预制平台上组装，刚架每隔300～400mm设一定位卡具，采用刚性固定法来控制变形(见图4)，把卡具焊在预制平台上用钢锲塞紧翼缘板，强制不产生变形，卡具应在焊件全部冷却后才能去除，若去除过早则影响减少变形的效果。

3.2　选择合理的焊接顺序
　　(1)收缩量大的焊缝先焊，对带肋板的工字梁，应先进行翼板和腹板的焊接，再焊肋板的角焊缝，因角焊缝的横向收缩较大，会在翼板和腹板的角焊缝内造成很大的应力。按此顺序施焊，则构件能自由的收缩，但要注意腹板两边也必须同时进行焊接。
　　(2)当两个焊工或多人同时焊接时，应采用基本相同的电流和焊接方向进行对称焊接。
3.3　采用合理的焊接方法
　　(1)一般采用退焊法和跳焊法，每段焊缝长度约100～350mm为宜。
　　(2)500mm长的焊缝可以从一端焊至另一端，500～1000mm长的焊缝应采用倒退或跳跃式焊法进行焊接。目的主要是分散应力，减少变形。
3.4　焊接变形后的矫正方法
　　采用以上方法焊接后，还可能产生局部的扭曲、变形，此时可采用以下2种方法矫正：
　　(1)利用加压机构矫正变形，即机械矫正法，我们采用电动液压千斤顶配合支承架矫正(见图5)。
　　(2)火焰矫正法，加热温度应控制在500～800℃之间。要正确选择加热范围，一般可在上翼板上加热矩形面积，在腹板上部加热三角形面积来矫正。

4　构件几何尺寸保证措施

　　(1)构件外形几何尺寸要求应根据《钢结构施工及验收规范》(GB50205-95)执行，因构件面积大，跨度大，轴线控制应严格，三铰相对尺寸应保证。
　　(2)半榀刚架分成三段制作，构件GJ1应确保A尺寸及α角，tgα=12829/19500，构件GJ2、GJ3在预制场内制作，并在两头留余量，在工地小合拢时，确保轴线B尺寸，一切变形及收缩由余量来补偿(见图2)。
　　(3)构件GJ1与构件GJ2、GJ3在垂直平面上合拢，在合拢时只要控制尺寸C、并使其轴线重合，整个刚架尺寸就可以保证。
　　(4)由于中合拢时刚架底铰已装入底铰座上，只要A、B轴线交点与C轴在同一垂直平面上，整个刚架尺寸就可以保证。

5　焊接工艺

5.1　对材料和技术人员的要求
　　(1)焊接工程中所用的器材和材料，必须有出厂合格证书，化验单或质量复验报告。
　　(2)焊接工程中应优先选用列入国家标准或部优标准的焊接材料。焊接材料应根据母材材质选用。
　　(3)焊工必须经过考试委员会考试合格，焊工在施焊前应熟悉图纸技术条件和设计要求。
5.2　焊接方法
　　本工程采用手工电弧焊和CO2气体保护焊。后者主要应用于刚架翼板和腹板的焊接，其余部位采用电弧焊。
5.3　坡口形式
　　(1)坡口角度为30°～35°，坡口加工采用气割加工法，但必须除去表面的氧化物并将影响焊接质量的凹凸不平处打磨平整，梁与梁之间的连接接头当钢板对接时，除梁的腹板厚度≤10mm，可有Ⅰ型双层焊缝外其它均采用坡口焊缝。
　　(2)在梁的连接中，当腹板与连接板厚度不一致时按图6坡口焊接，翼缘板厚度不一致时按图7坡口焊接。
　　(3)焊接前将坡口边缘内外侧不小于10mm范围内的油漆、污垢、锈、毛刺清除干净，并不得有裂纹、夹层等缺陷。
5.4　焊缝宽度和高度按《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95)执行。
5.5　焊接的质量检查标准
　　(1)刚架的底部铰轴、刚架弯曲及顶铰等3个主要受力部位，2m以内的翼板及腹板对接焊缝按二级、其它均按三级焊缝质量标准要求执行。
　　(2)焊缝质量检验方法　二级焊缝全部作外观检查、20%超声波检查；三级焊缝全部作外观检查。
　　(3)每段构件均应设有外形尺寸及焊接质量检查报告书存档。
5.6　焊接技术要求
　　(1)对接接头、T形接头、角形接头、十字接头等对接焊缝用对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和引出的焊缝长度应大于20mm，焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整。
　　(2)焊接时焊工应遵守焊接工艺，按作业指导书进行。
　　(3)多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后，应及时清理检查，消除缺陷后再焊。
　　(4)若焊缝出现裂纹时，需查清原因订出修订工艺后方可处理。
　　(5)焊接完毕，焊工清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅，检查焊缝外观质量合格后，在规定部位打上焊工钢印。

6　刚架底铰安装

　　底铰安装是在土建基础上进行的，因此在工程交接中应做以下技术交底：①基础实际坐标(水平、纵向、横向)的偏差；②基础水泥保养期及强度检验报告；③厂房标高基准点。
　　刚架底铰(见图8)安装步骤如下：①清洗基础表面，除去一切障碍物；②核对各基础准线(水平、横向、纵向间距)；③画出底铰中心线；④四角的底铰先就位；⑤用调整垫片调整四个底铰轴线使之在同一水平标高上；⑥移动底铰使底铰轴线在规定的坐标上；⑦装入定位垫片，紧固地角螺栓，点焊定位垫片以防移动；⑧复查标高及轴线；⑨以四角底角轴线水平为基准安装其它底铰；10复查所有底铰轴线水平线；11定位垫片焊接定位，调整垫片焊接定位，以防灌浆时松动；12移交土建压力灌浆。
　　待保养期后，强度符合要求后，可进行半榀刚架的吊装就位和整体刚架组对装配工作。

作者单位：王炳昭，黑龙江省牡丹江市安装总公司机电公司，经理，牡丹江市东新荣街　157011

[ 本帖最后由 guoloveyou2003 于 2006-9-27 09:40 编辑 ]

bwl651113 · 发表于 2006-10-26 16:47:56

不错！！！！！！

jnwlj · 发表于 2006-11-30 07:09:28

不错,挺好,谢谢

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