焊接H钢结构厂房构件制造安装技术

焊接H钢结构厂房构件制造安装 技术 摘要:以浦镇车辆厂的铝合金车体及总装车间为 例，介绍焊接H钢结构厂房构件制作安装技术，包 括焊接H 钢制造工艺、构件安装工艺、高强度螺栓 安装工艺及彩板安装工艺。 关键词:焊接H钢 厂房 制造 安装

1工程概况

南京浦镇车辆厂铝合金车体及总装 厂房,用于生产城市轨道交通车辆，是铁道部重点 工程之一，总建筑面积10757.68 m2 跨度为57m(24m + 18m + 15m),长度为2 28m，设两道伸缩缝，柱间距为6m 檐口标高14.4m。厂房结构为实腹门式 刚 架，柱脚刚接。内设10 t、20 t行车各3台,钢材 采用 16 Mn、Q235 - AF 髙强度螺栓采用H2T2B (10.9级)承压 型。屋面、墙体檩条均采用 C型钢檩条,彩板均 采用BHP公司产品，屋面外板采用G550 镀铝锌本色板,墙面外板采用G550镀铝 锌保洁板,内板均采用G550镀铝锌本色板。工程 的难点为焊接H 钢焊缝质量的控制、构件几何尺寸的控 制、高强度螺栓安装质量的控制、屋面防水质量 的控制。 2主要施工方法

根据现场条件和工程特点，决定钢结 构构件、彩板在工厂加工，用汽车运输至现场进 行拼装、安装。钢结构的主构件均为焊接 H型 钢， 总重量达7000 kN ,单根构件重量5〜15k N不等，其中立柱123根,抗风柱8 根,行车梁174根屋面梁378根,在焊接H 型钢流水线上加工。 钢结构附件以檩条为主，总重量达15 00 kN ,为160型檩条，在檩条机上加工。屋面外 板、内板共计21 200m2 墙面外板、内板共计16200m2，在彩板 成形机上加工。 现场钢结构构件采用起吊力为160 k N的吊车吊装，主钢结构采用两台起吊力各为 35 0 kN吊车吊装，附件安装采用提升力为20 kN 的卷扬机提升。安装高强度螺栓采用全自 动扭力扳手。彩板采用起吊力为 350 kN的吊车 进行提升,采用电动自攻螺钉枪安装。

3.2钢结构制造的技术要点

钢结构制造技术主要是焊接H钢的 制造,其中控制主焊缝全自动埋弧焊的焊接质量 为关键技术。 3.2.1焊接变形的控制

自动埋弧焊电流大，热量高，构件易产 生变形(翼缘板角变形；H钢的纵向弯曲;H钢扭 曲变形)。 针对上述问题主要采取以下技术措施： (1) 针对焊接工作的需要自行制作了

一个专用的工作台，将H 钢的四条纵向角焊变为船形焊，以保证焊 缝的焊透,提高焊接质量，减少熔敷金属。这是对 焊接变形的第一步控制。 (2) 根据翼缘板与腹板的不同配置调

整焊接参数，将角变形控制在3 mm以内,然后用 翼缘矫正机对其进行校正。 (3) 纵向弯曲是由于H 型钢单边受热产生的残余应力分布不均 造成的。通过实验决定利用后续焊缝的残余应力 平衡上道焊缝的残余应力的办法，即第1、2道焊 缝焊接时,电流调至下限值,第3 道焊缝焊接时,电流调至平均值，在最后一 道焊缝焊接时，将电流调至上限值，以期消除变 形。如采用上述措施后仍有少量变形，则在后续 工序中用火焰法予以校正。 (4) 扭曲变形与纵向弯曲产生的原因

大致相同,因此,也是通过合理调整焊接顺序，以 后续焊缝的残余应力来平衡前面的焊接残余应 力。 322自动埋弧焊的焊接参数的确定

(1) 焊丝直径：在焊接电流、电压和

速 度不变的情况下，焊丝直径将直接影响焊缝的熔 深。随着焊丝直径的减少，熔深将加大，成型系数 减小。 (2) 焊接电流:对焊缝熔深大小影响

最大的因素是焊接电流。随着焊接电流的增大， 熔深将增加。 (3) 电弧电压: 电弧电压低时，熔深大、焊缝宽度窄；电弧 电压高时，熔深浅、焊缝宽度增加；过分增加电压， 会使电弧不稳,熔深减少,易造成未焊透的现象， 严重时还会造成咬边、气孔等缺陷。

⑷ 焊接速度:如焊接速度增加，焊缝的线能量 减少，使熔宽减少、熔深增加，然而继续加大焊接 速度，反而会使熔深减少，焊接速度过快,电弧对 焊件加热不足，使熔合比减少，还会造成咬边、未 焊透及气孔等缺陷。 323构件变形的校正及几何尺寸的控 制

在焊接H钢生产中对构件变形的校 正，主要采用三种方法：火焰校正法、机械校正法 和反变形法。 (1) 机械校正法主要校正翼缘板的角

变形，在专用的翼缘矫正机上，通过机械力进行反 复的强制性校正，直到角变形量符合标准为止。 (2) 火焰校正法主要用于校正H钢的 纵向弯曲变形，在拱起的一侧用火焰加热至85 0 C〜900 C，在翼缘板上进行条形加热，在腹板上进

行三角形区加热，加热后用冷水进行跟踪冷却。 加热时根据不同的变形量，控制加热区的大小和 加热的温度，以防校正过量和出现过烧现象。 (3) 反变形法用于控制端头板焊接变形。在端 头板焊接前，在施焊部位的反面用大号气焊枪进 行烘烤，产生残余应力，待正式施焊时达到焊接残 余应力平衡。最终实现端头板的平整。 3.3钢结构安装技术要点

3.3.1定位测量

依据设计资料，对基础的水平标高、 轴线、柱间距讲行复测。在基础顶面标明纵横两 轴线的十字交叉线，作为安装立柱的定位基准。 3.3.2立柱安装

为消除立柱长度制造中的误差对立 柱标高的影响，吊装前，从牛腿上平面向下量1 m

作为理论标高的截面，标出明显标记，用作 调整立柱标高的基准。在立柱底板的上表面，标 出通过立柱中心的纵横轴十字交叉线，用作立柱 安装定位的基准。安装时将立柱上与基础上十字 交叉线重合，先用水平仪以立柱上理论标高处的 标记为准校正立柱的标高，然后用垫块垫实，拧紧 地脚螺丝。再用两台经纬仪从两轴线方向校正立 柱的垂直度，达到要求后使用双螺帽将螺栓拧 紧。对于单根不稳定结构的立柱，可借助加风缆 临时保护措施。对于设计有柱间支撑的立柱，可 借助安装柱间支撑，以增强结构稳定性。 3.3.3吊车梁安装

吊车梁安装前，应对其进行检查，当变 形不超限时才能安装。吊车梁单片吊装就位后应 及时与牛腿用螺栓连接，并将梁上缘与柱之间的 连接板连接，用水平仪和经伟仪照准调整，符合要 求后将螺栓拧紧。 3.3.4屋面梁安装

屋面梁在地面拼装前应对构件进行 检查，当构件变形不超限、高强度螺栓连接摩擦 面没有泥沙等杂物并确认摩擦面平整、干燥时， 方可在地面拼装。拼装时采用无油枕木将构件垫 起,构件两侧用木杠支撑，以增强稳定性。屋面梁 的拼装以两柱间作为一单元，单元拼接后要检 验： ① 梁的直线度；②与其它构件（例如立 柱）联结的螺栓孔的 间距尺寸。调整检验达到要 求后，拧紧高强度螺栓。 3.3.5附件安装

屋面檩条、墙檩条安装同时进行。檩 条安装前,对构件的变形情况进行检查，如有超限 进行处理,清除构件表面油污、泥沙等。将数根 檩条作为一组，一起吊装，在一跨安装完毕后，检 查檩条坡度。要求檩条的直线度控制在允许偏差 范围内，否则利用连接螺栓（必要时加垫块） 加以调整。 336复检调整、焊接、补漆

吊装完毕后对所有构件复检、调整, 达到设计要求后，进行现场施焊，对构件油漆损坏 处进行修补。 3.4高强度螺栓安装工艺

高强度螺栓应能自由地穿入孔内，不 得强行敲打，不得气割扩孔。高强度螺栓采用带 有计数器的电动扳手从中央向外（对一构件） 拧紧,分初拧和终拧。初拧扭矩应为终拧 扭矩的50 %。终拧扭矩按下式计算： TC= K PC d， PC= P +AP

式中TC ------ 终拧扭矩（N m）; P ------ 高强度螺栓设计预拉力（k N）； △ P --- 预拉力损失值（kN），取0. d ----- 高强度螺栓螺纹直径(mm); K ----- 扭矩系数，取0.10〜0.15。 在终拧1 h以后至24 h以内检查螺 栓扭矩，如在扭矩理论值的±10 %范围内视为合 格。 高强度螺栓接触面的间隙若小于1. 0 mm时可不处理；若在1.0〜3.0 mm的范围内， 可将高出的一侧磨成1 : 10 斜面，打磨方向与受力方向垂直；若大于3. 0mm可加垫板处理。

3.5彩板安装工艺

3.5.1彩板进场

堆料处用枕木垫起，上面铺塑料布,将 彩板按规格分类堆放、标识。 用吊车卸料，并用专用彩板的吊具，防 止外表油漆损伤和彩板变形。