中国建筑第六工程局有限公司 天津 300451
摘要：高大型钢的精确加工制作及安装施工技术在型钢制作以及加工阶段，采用全自动化的设备以及先进的工艺，完成型钢柱的型钢精确制作加工。在安装阶段，通过测量、吊装、校正、二次校正、精准焊接等一系列施工工序，完成整个型钢柱的型钢安装完成。从制作源头至安装焊接结尾，通过本技术做好质量的控制，确保整体施工高精度。
关键词：型钢；精确加工制作；精确安装
1、研究的背景意义
随着时代的进步与经济社会的发展，城市土地资源的减少，高层建筑越来越多的涌现在城市的天际线。高层的框架柱更多为型钢混凝土柱，普通钢筋混凝土柱内加设型钢，一是提高其承载能力，二是提高延性，三是相对于普通钢筋混凝土柱施工效率较高。但是型钢柱的精确制作加工以及安装型钢柱的施工重点以及难点，尤其在高层建筑中高大高空的焊接安装，对型钢柱的型钢精确加工的精装安装的准确度要求较高。因此，采用本项技术，使高大型钢柱的型钢精确加工制作及安装。
2、关键技术
（1）型钢整体制作工艺
1）放样：放样及制作用的卷尺经计量合格并贴上修正值，方可使用；放样按施工图及工艺要求进行 1:1 的放样,以确定各构件的精确尺寸。画出每个零 件的草图,并进行合理的套料,必要时尚需制作 1:1 样板供制作及验收使用, 异形板件可数控放样。
2）下料及加工：根据号料板图要求，分别进行钢板的数控自动切割、门式自动切割、光电跟踪切割及部分手工切割下料，并补充号料。 焊接坡口，采用自动切割或半自动切割；钢板切割边按质量要求打磨光洁；翼缘板因厚度较薄根据焊接变形情况要求，压制反变形折角；对节点板进行套模钻孔。
坡口火焰切割时，切面上不得有裂纹，不宜有大于 1.0mm 的缺棱；当缺棱 为 1～3mm 时，应修磨平整；当缺棱超过 3mm 时则应用直径不超过 3.2mm 的底 氢焊条补焊，并修磨平整。
3）组立： 组立是在自动组立机上进行，组立前应对翼缘板和腹板去除毛刺、割渣，并应进行矫正，由放样人员划出中心线、定位线，待检验合格后才准上组立机进行 组立点焊固定。
4）焊接：坡口底层焊道采用焊条手工电弧焊时宜使用不大于 ø4mm 的焊条施焊，底层根部焊道的最小尺寸应适宜，但最大厚度不应超过 6mm。打底反面需继续施焊，必须在繁忙清根厚才能施。组立后的H型钢构件放在450的门式埋弧焊机的胎架上进行全自动埋弧焊接。
5）矫正：正工作贯穿钢构件制作的整个过程，从下料前到下料、埋弧焊、组装手工焊等均应矫正，确保构件的尺寸、质量、形状满足规范要求。矫正的方法主要采用型钢翼缘矫正机自动矫正。
6）制孔：钢构件的零件钻孔采用没过精密数控钻进行精密机械钻孔，部件、构件采用三维钻或磁性钻加划线和模板进行钻孔，为了确保钻孔精度和质量，采用模钻时均须有放样工放样划线划出基准轴线和孔中心，采用数控钻的其首次加工品均应为检验员首检合格后才准批量钻孔，零件、部件、构件钻孔后均需经检验员检验合格后做上合格标识才准转序。加工后的零件、部件、构件应均按规定进行边缘加工， 去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物、污垢等，并进行表面检查。
（2）钢柱现场安装工艺
1）钢柱吊装
钢柱吊装采用单机吊装，起吊采用一点绑扎，可采用柱头吊耳，配用专用的吊索、吊架或型钢横吊梁、卡环起吊。吊装时，需在柱根部垫以垫木或拖排，用旋转法起吊就位。柱子吊点设在吊耳处(制作时预先设置，同时作临时固定连接板，安装完后割去)。
2）型钢的吊装就位与临时固定
①型钢柱吊装采用汽车吊配合塔吊旋进行吊装。起吊钢索采用Φ 24（6x37）钢丝绳，型钢柱吊点设置在柱顶部，通过专用吊具与焊在柱顶两侧面耳板螺栓相连。
型钢柱起吊时必须垂直，回转时必须具有一定的高度，以免碰撞其它构件。
②型钢柱在吊装前,在柱身上焊接好爬梯（挂梯）以便于操作人员上下和型钢柱就位后松钩。
③型钢柱就位时，首先将型钢柱底板穿入地脚螺栓，放置在调节好标高的螺帽上，并将柱底的四面中心线与基础轴线对位校正，四面兼顾，使偏差控制在规范许可的范围以内，穿上压板，拧紧螺栓，即为完成型钢柱的就位工作。
④第二节和以上型钢柱安装在第二节柱和以上型钢柱安装前，定位轴线、标高上传从地面测量控制网把安装控制轴线投影上翻到第一节柱顶，把标高控制线引测到第一节柱顶，并检查是否符合规范要求； 型钢柱连接，上节柱底部加工成坡口。
⑤测量标高控制标高控制正：使用垫板楔铁在型钢柱吊装前找好标高，将型钢柱安放在垫板楔铁上，通过柱脚底板的四颗螺栓及螺母固定控制柱底标高。垂直度控制：在纵横两个方向的两台经纬仪的测量下，利用缆风绳对型钢柱的垂直度进行校正，校好后紧固地脚螺栓、固定好缆风绳。
3）钢柱的校正
①钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度和倾斜度。钢柱校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综和考虑，全面兼顾，确保每个分项的偏差值都符合设计及规范要求。当上、下柱发生扭转错位，可在连接上下柱的耳板处，用低碳钢垫片垫实间隙进行调整。
②柱垂直度、倾斜度的偏差可用倒链和钢丝绳进行校正(如下图c所示)。柱标高的校正，第一节柱用锚栓下部螺母调整到要求标高即可。
③钢柱安装完成后，对钢柱标高误差进行分析，必要时通知制作厂调整构件长度来修正误差。
4）安装焊接顺序及作业流程
①柱-柱现场对接焊缝由于板厚达到40mm，拟采用手工电弧焊打底，二氧化碳气体保护焊填充盖面的焊接工艺。手工电弧焊打底焊时应由两名焊工对称分段退焊，打底焊完成后应用砂轮角向磨光机清根，清根完成后采用二氧化碳气体保护焊填充、盖面。
②安装时为了便于定位，一般采用栓焊混合连接形式，即翼板接头处设置安装耳板用普通螺栓连接，翼板、腹板为全焊透连接，安装时先栓后焊，因此焊接时产生变形较小，而拘束应力较大。采用合理的对称焊接顺序主要目的是为了减少拘束应力，有利于避免焊接裂纹。
③在翼板内侧（腹板任何一侧均可）接头位置安装焊接垫板，进行手工电弧焊和二氧化碳气保焊，实现单面焊双面成型工艺，采用单边V行坡口，钝边0-3mm，间隙2-3mm，打底焊时保证根部熔透，同时每焊完一道后焊工应锤击焊道，作为清渣及减少焊接应力，方可进行下道的施焊。
④当采用全焊连接时， H 形截面的梁应先焊翼板，因为梁的翼板比腹板厚，焊接收缩变形量较大，先焊翼板时，收缩的自由度较大，不易产生焊接裂纹。
⑤翼缘的焊接顺序一般采用先焊下翼缘后焊上翼缘。具体焊接顺序为：在下翼缘板的腹板两侧坡口内顺序轮换分层填充焊接至填满坡口，再焊接上翼缘的全焊透焊缝。下翼缘填充焊通过腹板的圆弧孔时各道次焊缝的熄弧点要适当错开，以避免夹渣、未熔合缺陷聚集在同一截面上。
3、结束语
目前通过本项技术可在型钢的加工制作以及安装等环节，从源头进行控制，利用自动化的设备以及先进的技术确保型钢高精度施工、安全施工。此技术取得了良好的质量效益以经济效益，获得业主以及监理单位的一致好评。此技术具有相当大推广前景。
参考文献：
[1].方涛，型钢混凝土组合结构施工质量控制，《质量控制与检测》 .2020
[2].张俐斌，建筑工程型钢混凝土施工技术与质量控制分析，《建材发展导向》 .2020
[3].马云昌、杨仲坡，超高层型钢混凝土结构的关键施工技术研究及质量控制，《商品与质量》 .2020