1、 鋼結構工程是以鋼材制作為主的結構，是主要的建筑結構類型之一。鋼結構建筑是一種新型的節能環保的建筑體系。在高層建筑、大型工廠、大跨度空間結構、交通能源工程、住宅建筑中普遍使用鋼結構。鋼結構建筑的發展與現狀第1頁/共51頁鑫世界 鑫世界位于昆明繁華核心區北京路兩邊，為三竹營城中村改造項目，總占地面積78.22畝(約52149平方米)，建筑面積為281762平方米。該項目采用鋼骨混凝土結構，用鋼量約3600噸。（右圖）云路中心 云路中心工程是昆明市第一個舊城改造項目。項目位于昆明市主城官渡區吳井路，共6棟主要建筑，總建筑面積約256464.98平方米。其中的D棟高層鋼結構辦公大樓造型獨特，高度為1

2、18.297米，總建筑面積為25078.07平方米，地下4層，地上28層。鋼結構總噸位約4300噸，主體鋼構安裝2.5天 / 層。（左圖）第2頁/共51頁昆明理工大學呈貢校區綜合性體育運動場體育館工程昆明理工大學呈貢校區綜合性體育運動場體育館工程 本項目位于昆明理工大學呈貢校區內，建設總用地面積121147.9平方米。其中體育館面積為14608.4平方米，體育館檐口高度23.87米，地上1層，局部2層，建筑等級為乙級，主體結構下部結構采用鋼筋混凝土框架結構，屋頂為鋼桁架屋頂，抗震設防烈度為8度，設計使用年限為50年，耐火等級二級。第3頁/共51頁 鋼結構主要是指由鋼板、熱軋型鋼、薄壁型鋼和鋼管

3、構件組合而成的結構，它是土木工程的主要結構形式之一。鋼結構相比傳統材料的結構相比，具有如下優點：（1）建筑鋼材強度高、塑性和韌性好。（2）鋼結構質量輕（3）材質均勻（4）工業化程度高（5）密封性好（6）抗震性好（7）耐熱性好鋼結構建筑的優點第4頁/共51頁 鋼結構建筑里常常會產生許多質量問題，產生質量問題的原因有很多，也很復雜，既有鋼材本身力學性能不達標或鋼材本身存在問題，也有工藝不當題，也有違反工藝操作造成的問題，還有由于施工人員的技術水平和責任心造成的問題，還有決策者失誤造成的質量問題。 工藝不當導致的問題，也有違反工藝操作造成的問題。一、鋼材本身的問題（1）耐腐蝕性差（2）耐火性差（3）

4、鋼結構在低溫條件下可能發生脆性斷裂（4）易失穩二、在加工過程中出現的問題（1）焊接工序（2）涂裝工序（3）放樣下料工序（4）裝配工序鋼結構建筑缺點第5頁/共51頁 對于鋼材本身的問題需要從材料研究方面入手，改善材料性能，從而增強鋼材的耐火性能、耐腐蝕性能，降低脆性斷裂的傾向、增強其穩定性。 而施工中出現的問題，可以從焊接工藝方面入手解決，通過改善加工工藝，解決鋼結構制作放樣下料、拼裝、焊接、涂裝過程中出現的問題。第6頁/共51頁鋼結構加工工藝的基礎知識 鋼結構加工工藝是從鋼結構的生產準備工作開始的，它包括了結構的工藝方案和工藝規程設計、工藝評定、編制工藝文件。從材料入庫真正開始鋼結構制造工藝過

5、程，包括材料下料加工、裝配-焊接、涂飾噴漆，其中還包含返修工序，最后產出合格產品的全過程。 在實際生產中，鋼結構加工工藝需要從多方面考慮，包括產品質量、生產效率、加工難度、原材料消耗等，工藝制定時不僅要滿足這幾個條件，還需要針對車間實際加工情況 、生產能力適宜的進行修改，制作出既能符合產品質量要求，又能滿足車間生產的工藝文件。第7頁/共51頁鋼結構加工工藝的地位 工藝文件作為鋼結構生產過程中最重要的指導性文件，直接影響到構件生產的效率、合格率、材料利用率及輔材消耗率等，與企業的經濟效益指標息息相關。 鋼結構加工工藝就是在充分認知以上鋼結構建筑以及原材料各種優缺點的前提下，以充分發揮鋼結構建筑的

6、優點，避免或降低其缺點為目標所進行的指導鋼結構制作，安裝等所有環節的重要文件。 工藝文件編制人員除進行理論知識的學習，更重要的是加強理論與實踐的聯系，完善、創新工藝文件，提高工藝文件的指導性，完善性，真正做到工藝指導生產，工藝指導車間。車間生產人員務必認識到工藝文件的嚴肅性，嚴格按照工藝文件要求的內容進行加工制作，真正達到工藝文件為鋼結構加工制作增值的目的。第8頁/共51頁 高效率-是產品高效率加工的基礎 高質量-是產品質量的保證體系 低消耗-用最合理的消耗產品產出高質量產品鋼結構加工工藝第9頁/共51頁 鋼結構加工過程中最重要的是焊接，制定合理地焊接工藝能夠有效提高鋼結構質量，縮短工期，并且

7、還能降低原材料的消耗。以下是鋼結構加工過程中常見的問題： 一、焊接變形問題 鋼結構中焊接變形主要分為兩大類：焊接變形和焊接殘余變形。焊接殘余變形又分為縱向收縮變形、橫向收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等共六種。其中總想收縮變形和橫向收縮變形是基本的變形形式。見圖一：第10頁/共51頁第11頁/共51頁 以上出現的焊接變形問題，可以通過改善工藝來解決，具體工藝方案如下： 1、焊接順序 合理的焊接順序能夠有效地消除和減小焊接殘余應力，并且焊接變形問題也能得到控制。 在焊接過程中先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的，這樣，可以適當降低焊件的剛度，使焊縫能夠自由的收縮，減小焊接殘余應力。第

8、12頁/共51頁 另外，合理的焊接順序能夠控制焊接變形。H型鋼的焊接時，尤其要注意焊接順序問題，圖一為H型鋼的焊接順序，H型鋼組裝時按照圖示順序1、2、3、4進行焊接，這樣焊后變形將會減小，但這樣也不能完全消除變形，因為焊縫的增加其結構剛度逐漸增加后焊的焊縫變形比先焊的焊縫小，不能完全抵消變形。 不對稱焊縫先焊焊縫少的一側 因為先焊焊縫的變形大，故焊縫少的一側先焊時，使它產生較大的變形，然后再用另一側多的焊縫引起的變形來加以抵消，就可以減少整個結構的變形。 第13頁/共51頁圖一 H型鋼的焊接順序圖二 起拱梁的焊接順序12432341第14頁/共51頁2、焊接方向 合理的焊接方向也可以控制焊接

9、變形： 1、長焊縫同方向焊接。如T形梁、H型鋼等焊接結構，具有互相平行的長焊縫，施焊時，應采用同方向焊接，可以有效地控制扭曲變形，見圖6a。 2、逆向分段退焊法 同一條或同一直線的若干條焊縫，采用自中間向兩側分段退焊的方法，可以有效地控制殘余變形，見圖6b。 3、跳焊法 如構件上有數量較多又互相隔開的焊縫時，可采用適當的跳焊，使構件上的熱量分布趨于均勻，能減少焊接殘余變形，見圖6c。第15頁/共51頁第16頁/共51頁 3、焊接層數的影響1)橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以后相當于無間隙對接焊，接近于蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相

10、似，因此，收縮變形相對較小。2)縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成后都對下層焊縫形成約束，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。第17頁/共51頁 3、焊接反變形法 為了抵消焊接殘余變形，焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進行人為的變形，這種方法稱為反變形法。例如，為了防止對接接頭產生的角變形，可以預先將對接處墊高，形成反向角變形見圖7a。為了防止工字梁翼板焊后產生角變形，可以將翼板預先反向壓彎見圖7b。 采用反變形法控制焊接殘余變形，焊前必需較精確地掌

11、握焊接殘余變形量，通常用來控制構件焊后產生的彎曲變形和角變形，如反變形量留得適當，可以基本抵消這兩種變形。第18頁/共51頁第19頁/共51頁 4、剛性固定法 焊前對焊件采用外加剛性拘束，強制焊件在焊接時不能自由變形，這種防止焊接殘余變形的方法稱為剛性固定法。剛性固定法是在焊接時將焊件加以剛性固定，焊后待焊件冷卻到室溫后再去掉剛性固 定，可有效防 止角變形和波浪變形。此方法會增大焊接應力，所以對于一些抗裂性較差的材料應該慎用。常用的剛性固定法有：H形，十字形構件組裝時添加撐桿，工藝隔板等方法。第20頁/共51頁 5、機械矯正法 利用手工錘擊或機械壓力矯正焊接殘余變形的方法叫機械矯正法。由于手工

12、錘擊矯形勞動強度大，技術難度高，現已幾乎不再采用，在部分薄板的焊后矯形也有較好的效果機械矯正效率高、速度快、效果好，通常采用的機械矯正如:H型鋼翼緣矯正機。第21頁/共51頁 6、火焰矯正法 利用火焰對焊件進行局部加熱時產生的塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，以達到矯正變形的目的稱火焰加熱矯正法。第22頁/共51頁 二、焊接坡口形式 采用坡口焊縫的主要目的是為了保證焊接接頭能焊透而不出現工藝缺陷。 坡口的形式有很多種，如I形坡口、單邊V形坡口，雙邊V形坡口、K形坡口、X形坡口、U形坡口等，坡口的選擇主要是看鋼材的板厚以及焊縫質量的要求。 坡口角度制定是根據板材的厚度，考慮施焊的可行性、焊材的

13、填充量、焊接時焊透程度等，目前車間使用的焊接坡口角度參照云南建工鋼結構公司楊林總廠鋼結構制作通用坡口樣式而定。第23頁/共51頁 車間施工員在下料打坡口時應嚴格按照工藝規定進行加工，不得擅自更改坡口角度 ，坡口角度過大或過小都會影響焊接質量問題： 1）坡口角度過小，焊槍無法施焊或焊不透； 2）坡口角度過大，焊接所用焊材量加大、焊接時間增長，從而導致生產成本增加，另外填充量過大也會使焊接變形量增大，導致后序加工難度增加。第24頁/共51頁 三、焊接缺陷問題 1、引弧、熄弧缺陷 焊接過程中，由于不設置引弧板、熄弧板或引弧熄弧操作不當，直接在母材上引弧和熄弧，會造成電弧擦傷母材，在引弧或熄弧周圍產生

14、弧坑、裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷，嚴重影響焊縫質量。圖示為焊接時不設置引弧、熄弧板或引弧、熄弧操作不當：第25頁/共51頁左圖：沒有設置引弧、熄弧板右圖：引弧、熄弧板使用不當，沒有起到引弧、熄弧作用第26頁/共51頁 2、定位焊焊接缺陷 定位焊普遍存在的缺陷，焊接隨意性大，不注意焊腳尺寸和間距，影響后續焊縫的成型，并且可能造成焊縫根部強度達不到設計要求，形成缺陷。第27頁/共51頁右圖：定位焊隨意，不注意焊腳尺寸左圖：定位焊尺寸不規范，焊腳之間間距大第28頁/共51頁3、焊縫外觀缺陷 根據規范要求，對焊縫外觀缺陷的控制原則是：凡是嚴重影響焊縫承載力的缺陷都是嚴禁的。所以，焊縫表面不得有裂紋

15、、焊瘤等缺陷。一級、二級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷。且一級焊縫不得有咬邊、未焊透、根部收縮等缺陷。4、焊縫尺寸不符合規范允許偏差要求 根據鋼結構工程施工質量驗收規范要求，鋼結構焊接過程中焊縫尺寸也應滿足驗收規范要求在焊接過程中經常存在焊腳尺寸過小和過大現象，焊腳尺寸過小、不足設計要求，降低焊縫強度和承載力；焊腳尺寸過大，會造成周圍母材“過燒”，焊縫處產生彎曲、翹曲變形，增大焊接收縮應力，影響外形尺寸和連接質量。第29頁/共51頁 四、焊接預熱問題 重要構件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預熱。焊前預熱的主要作用如下： （1）預熱能減緩焊后的冷卻速度，

16、避免產生氫致裂紋，同時提高了焊接接頭的抗裂性。 （2）預熱可降低焊接應力，有利于避免產生焊接裂紋。 （3）預熱可以降低焊接結構的拘束度，對降低角接接頭的拘束度尤為明顯，隨著預熱溫度的提高，裂紋發生率下降。第30頁/共51頁 五、焊接電壓、電流等參數的選擇 焊接電流、電壓、焊接速度是決定焊縫尺寸的主要能量參數，是焊縫成型的重要影響因素。 1、焊接電流 當其它條件不變時，電流是決定熔深的主要因素。增大電流能提高生產率，但在一定焊速下，焊接電流過大會使熱影響區過大，易產生焊瘤及焊件被燒穿等缺陷。若電流過小，焊縫熔深不足，產生熔合不好、未焊透、夾渣等缺陷，影響焊縫成型。第31頁/共51頁 2.焊接電壓

17、 其它工藝參數不變時，焊接電壓是決定熔寬的主要因素。焊接電壓過大時，焊劑熔化量增加，電弧不穩，嚴重時會產生咬邊和氣孔等缺陷。 3.焊接速度 其它參數不變時，焊接速度過快時，會產生咬邊、未焊透、電弧偏吹和氣孔缺陷，并且焊縫余高大而窄，成形不好；焊接速度太慢，則焊縫余高過高而形成寬而淺的大熔池，焊縫表面粗糙，容易產生滿溢、焊瘤或燒穿等缺陷；焊接速度太慢而且焊接電壓又太高時，焊縫截面呈“蘑菇形”，容易產生裂紋。第32頁/共51頁 以上只是列舉部分鋼結構加工過程中出現的一些常見問題，這些問題給后序加工帶來一定影響，比如在這些缺陷修復的過程中耗時又耗力，使得加工成本加大；另外，這些缺陷也嚴重影響著鋼結構

18、的質量問題，使得鋼結構的承載能力、使用使命等大大減弱。 從這些列子中也可以看出鋼結構加工工藝的重要性，控制好工藝，是鋼結構加工過程中的最重要的一項工作。第33頁/共51頁 H型鋼結構的制作工藝流程 十字柱的平制作工藝 箱型柱的制作工藝 卷制鋼管的制作工藝典型鋼結構的拼裝工藝第34頁/共51頁H型鋼的組裝工藝型鋼的組裝工藝第35頁/共51頁第36頁/共51頁 十字柱的制作工藝：按照制作H型構件的方法制作出H構件，根據圖紙要求的數量將構件分為兩段T型構件，按照工藝要求開坡口并進行垂直校驗。步驟一將H型構件放在平臺上固定好位置，將T型構件按 照其與H型構件的位置線條重合、拼裝，并添加工藝隔板確保其拼裝不變形、錯位，并在T型構件兩面點焊固定。步驟二第37頁/共51頁構件翻轉，在構件兩邊下面增加定位板，拼裝上面T型部分與步驟二相同；完成后拆除工藝隔板，最后進行探傷檢查合格后進行校正。步驟三第38頁/共5