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螺栓连接的管廊钢结构预制

发表时间：2020/1/13 来源：《防护工程》2019年18期作者：胡延成李含瑞

[导读] 根据不同形式的梁、柱制作组对用的胎具，对不同的构件进行组对焊接；这样不仅能够保证施工质量，而且能够提高钢结构施工的工作效率。

中石化胜利油建工程有限公司山东东营 257000
　　摘要：钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、塑性韧性好、良好的加工性能和焊接性能、施工快且可以重复使用等优点，应用范围也在不断扩大。本文根据以往经验及现场实践，介绍构件数量多、节点复杂的、连接板样式多的钢结构预制工艺。
　　关键词：钢结构；焊接性能；预制工艺
　　
　　
　　前言
　　螺栓连接的管廊钢结构、施工平台等节点复杂，现场制作、安装工作量大，钢结构安装工程常采用构件预制完成后拉至现场直接组装，因此对钢构件的预制精度要求较高；施工过程中常用厚钢板搭设钢结构组对用的预制平台，根据不同形式的梁、柱制作组对用的胎具，对不同的构件进行组对焊接；这样不仅能够保证施工质量，而且能够提高钢结构施工的工作效率。
　　1预制
　　1.1审图
　　技术员在施工前必须仔细审图，必要时需要进行放样核对。以某项目管廊PR-0（见图1）为例，立面和水平面都有斜撑，而且连接形式为螺栓连接，这就对型钢预制精度要求很高，误差必须控制在3mm以内。如果一次设计图无法指导施工，需要专业设计单位采用三维设计软件进行二次设计拆图，审图时需要对角钢尺寸放样核对，避免因斜撑预制完成后到现场无法安装，给工程带来损失。

　　
　　图1 PR-0管廊
　　1.2材料控制
　　入厂材料必须具有完整合格的原始材质质量证明书。
　　钢板入场时，必须检验钢板的厚度、尺寸、表面凹凸度是否符合要求，若不符合且无法校正的钢板不得接收使用。
　　型钢的进场时必须检验型钢的尺寸，看型钢的尺寸是否和图纸要求一致，如果不一致且无法更换材料是，根据检验的结果调整下料尺寸。
　　1.3下料
　　1.3.1钢板切割
　　钢板采用龙门数控切割机、便携式数控切割机、半自动切割机下料切割，在切割过程中，设备操作人员需要调整好各个割嘴间的尺寸距离，根据排版图和板材实际尺寸规格分配切割余量。当从板边切割后操作者必须对板条宽度尺寸测量确认，若超出误差范围要及时调整。
　　连接板及筋板下料时，首先测量型钢的实际尺寸，根据测量值调整筋板的尺寸，如：PR-0管廊HEA400梁，翼板之间的标准距离为352mm，根据到货型钢实际测量尺寸为357mm，比标准尺寸大了5mm，这样就导致了筋板与翼板之间的间距过大，增加了筋板焊接工作量和焊接变形，影响施工质量。
　　1.3.2型钢切割
　　H型钢下料时，清除切割线两侧50mm范围内的铁锈、油污。避免由于铁锈污物等在受热时发生飞溅物堵塞割咀熄火而造成切割边缘的缺陷；切割后断口上不得有裂纹，并应清除边缘上的熔瘤和飞溅；切割后钢板不得有分层，发现分层要作出标识，并向有关部门报告处理。
　　坡口加工若采用火焰切割时，应注意清除氧化皮；坡口加工采用半自动切割机进行，并且尽量两侧对称切割，以减小变形。切割坡口时一定要注意坡口的方向。如：有些梁需要在现场安装时高空焊接，翼板坡口方向都朝一个方向，有些梁不需要现场高空焊接，翼板坡口方向都朝外。
　　1.3.3钻孔
　　对精度要求比较高的连接板，采用平面数控钻床钻孔；对于要求精度不高的连接板采用摇臂钻钻床钻孔，螺孔划线时必须以柱、梁的轴线为基准，按图纸要求划出各部位的尺寸，同一尺寸的梁、柱必须达到互换要求，钻孔后需用锉刀或电动工具对孔边缘毛刺进行清理。
　　型钢上钻孔采用钻模加工。根据不同种类别的螺栓孔设计钻模，钻模上每个螺孔的中心线要求加工出，钻模要分类标记保管使用。钻孔时，先测量立柱的实际长度，从立柱两端部向中间号线，根据孔的数量和相对位置误差合理分解号线误差。由于平面数控钻床钻孔精度比较高，型钢钻孔时可以用与型钢连接的连接板作为钻孔模板。
　　1.4 组对、焊接
　　1.4.1组对
　　型钢在吊装过程中，应当使用型钢吊装卡具，防止型钢在吊装过程中变形。
　　型钢组对前应搭设预制平台，搭设平台时使用水准仪找平，将平台水平度控制在3mm以内。
　　连接板组对的胎具制作必须准确，误差控制在0.5mm以内。
　　在梁的组对过程中，预留1mm的焊接收缩余量。
　　1.4.2型钢焊接
　　焊材的选用：根据焊接工艺评定选用焊材，本工程选用的焊条型号是E4315；气体保护焊采用80%氩气、20%二氧化碳的混合气体，焊丝型号为ER50S-6。
　　焊接前应将坡口和施焊表面上熔渣、油污、铁锈、油漆和其它影响焊接质量的杂物清理干净，焊后应清理表面焊瘤、药粉、飞溅等杂物。
　　合理的焊接顺序能够有效的控制焊接变形：型钢焊接顺序如图2所示：

　　

　　H型钢柱拼接有螺栓和焊接组合的节点或全焊节点形式，施工时我们采用的是螺栓和焊接组合的节点形式：采用翼缘板采用V型坡口单面焊接的形式，焊缝余高不大于2mm，腹板采用加垫板螺栓连接的形式。如图5所示：

　　
　
　　2 防腐、打包
　　2.1防腐注意事项
　　1、温度在5℃以下的一般不防腐，如果必须防腐需要将固化剂换成冬用型的，选择一天中温度的时候防腐；
　　2、构件焊缝处飞溅、焊疤是否清除干净；
　　3、防腐不能留死角，比如拱顶的加强角钢，焊接形式为断焊，角钢与钢板的夹缝处容易漏防；
　　4、防腐前必须按照要求进行除锈；层间防腐时必须将防腐层表面清理干净，再涂下一遍漆。
　　2.2打包注意事项
　　1、构件摆放时，层间需要垫胶合板，外侧角钢或钢丝绳固定时，垫胶皮或布条，防止防腐层受到破坏；
　　2、构件打包时必须牢固且做适当的防护，必要时在间距较大的构件间加支撑，在两端加连接筋，防止运输过程中的动载荷及冲击载荷可能引起的构件塑性变形，给构件带来安装偏差，导致结构的受力模型与计算模型不吻合，使部分构件偏于不安全，从而引起工程事故。
　　3 结论
　　钢结构预制工程钢结构数量多节点复杂，施工时梁、柱、连接板样式多，因此编号复杂，这样给预制施工带来了很大的困难，同时在预制完成后编号、防腐、打包容易混乱，同时在安装时钢构件挑选难度大，因此以后在施工类似的工程时，建议：
　　1、技术人员在审图时必须将图纸中的错误改正，这样可以避免不必要的返工。在交底时尽量细化，细化到每根梁、柱、斜撑，同时标注每根梁、柱、斜撑所在的位置及所用的节点图，这样可以减少现场施工人员找图的时间，减少错误，提高了工作效率，同时也能更好的记录工作量，出问题后可以更快、更准确的找到出问题的钢构件。
　　2、在切割、组对前，提前将需要的胎具准备好，在组对过程中为了提高进度和精度，一般同种型号的构件一起预制，这样就存在一个问题，不同段的构件混在一起，钢构件的挑选难度较大，因此要求在组对、焊接过程中将钢构件分区分段摆放，尽量将同一段的或者相邻段的放在同一起，这样能减少打包或者现场安装时挑选构件的工作量，同时也能节约成本。
　　3、在施工过程中，影响施工质量的因素很多，根据不同情况采取必要的措施，保证施工的质量。
　　参考文献：
　　[1]笪祖朋等，复杂钢结构件的预制，基建管理，2013，32（4）
　　[2]史文娟，钢结构常见质量事故分析江苏建筑，2008，（123）
　　[3]GB50205-2001钢结构工程施工及验收规范》
　　[4]SH3507-1999《石油化工钢结构工程施工及验收规范》