淺談鋼結構構件的製作加工流程與規範

鋼材的儲存

（1）鋼材儲存的場地條件

鋼材的儲存可露天堆放，也可堆放在有頂棚的倉庫里。露天堆放時，場地要平整，並應高於周圍地面，四周留有排水溝；堆放時要盡量使鋼材截面的背面向上或向外，以免積雪、積水，兩端應有高差，以利排水。堆放在有頂棚的倉庫內時，可直接堆放在地坪上，下墊楞木。

（2）鋼材堆放要求

鋼材的堆放要盡量減少鋼材的變形和鏽蝕；鋼材堆放時每隔5~6層放置楞木，其間距以不引起鋼材明顯的彎曲變形為宜，楞木要上下對齊，在同一垂直面內；考慮材料堆放之間留有一定寬度的通道以便運輸。

（3）鋼材的標識

鋼材端部應樹立標牌，標牌要標明鋼材的規格、鋼號、數量和材質驗收證明書編號。

鋼材端部根據其鋼號塗以不同顏色的油漆。鋼材的標牌應定期檢查。

（4）鋼材的檢驗

鋼材在正式入庫前必須嚴格執行檢驗制度，經檢驗合格的鋼材方可辦理入庫手續。鋼材檢驗的主要內容有：鋼材的數量、品種與訂貨合同相符；鋼材的質量保證書與鋼材上列印的記號符合；核對鋼材的規格尺寸；鋼材表面質量檢驗。

鋼結構加工製作的準備工作

⑴詳圖設計和審查圖紙

一般設計院提供的設計圖，不能直接用來加工製作鋼結構，而是要考慮加工工藝，如公差配合、加工餘量、焊接控制等因素後，在原設計圖的基礎上繪製加工製作圖（又稱施工詳圖）。詳圖設計一般由加工單位負責進行，應根據建設單位的技術設計圖紙以及發包文件中所規定的規範、標準和要求進行。加工製作圖是最後溝通設計人員及施工人員意圖的詳圖，是實際尺寸、劃線、剪切、坡口加工、制孔、彎制、拼裝、焊接、塗裝、產品檢查、堆放、發送等各項作業的指示書。

圖紙審核的主要內容包括以下項目：①設計文件是否齊全，設計文件包括設計圖、施工圖、圖紙說明和設計變更通知單等。②構件的幾何尺寸是否標註齊全。③相關構件的尺寸是否正確。④節點是否清楚，是否符合國家標準。⑤標題欄內構件的數量是否符合工程和總數量。⑥構件之間的連接形式是否合理。⑦加工符號、焊接符號是否齊全。⑧結合本單位的設備和技術條件考慮，能否滿足圖紙上的技術要求。⑨圖紙的標準化是否符合國家規定等。

圖紙審查後要做技術交底準備，其內容主要有：①根據構件尺寸考慮原材料對接方案和接頭在構件中的位置。②考慮總體的加工工藝方案及重要的工裝方案。③對構件的結構不合理處或施工有困難的地方，要與需方或者設計單位做好變更籤證的手續。④列出圖紙中的關鍵部位或者有特殊要求的地方，加以重點說明。

⑵備料和核對

根據圖紙材料表計算出各種材質、規格、材料凈用量，再加一定數量的損耗提出材料預算計劃。工程預算一般可按實際用量所需的數值再增加10%進行提料和備料。核對來料的規格、尺寸和重量，仔細核對材質；如進行材料代用，必須經過設計部門同意，並進行相應修改。

⑶編製工藝流程

編製工藝流程的原則是操作能以最快的速度、最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合圖紙設計要求的產品。內容包括：1）成品技術要求2）具體措施：關鍵零件的加工方法、精度要求、檢查方法和檢查工具；主要構件的工藝流程、工序質量標準、工藝措施（如組裝次序、焊接方法等）；採用的加工設備和工藝設備。

編製工藝流程表（或工藝過程卡）基本內容包括零件名稱、件號、材料牌號、規格、件數、工序名稱和內容、所用設備和工藝裝備名稱及編號、工時定額等。關鍵零件還要標註加工尺寸和公差，重要工序要畫出工序圖。

⑷組織技術交底

上崗操作人員應進行培訓和考核,特殊工種應進行資格確認,充分做好各項工序的技術交底工作。技術交底按工程的實施階段可分為兩個層次。第一個層次是開工前的技術交底會，參加的人員主要有：工程圖紙的設計單位，工程建設單位，工程監理單位及製作單位的有關部門和有關人員。技術交底主要內容有：1）工程概況；2）工程結構件的類型和數量；3）圖紙中關鍵部位的說明和要求；4）設計圖紙的節點情況介紹；5）對鋼材、輔料的要求和原材料對接的質量要求；6）工程驗收的技術標準說明；7）交貨期限、交貨方式的說明；8）構件包裝和運輸要求；9）塗層質量要求；10）其他需要說明的技術要求。第二個層次是在投料加工前進行的本工廠施工人員交底會，參加的人員主要有：製作單位的技術、質量負責人，技術部門和質檢部門的技術人員、質檢人員，生產部門的負責人、施工員及相關工序的代表人員等。此類技術交底主要內容除上述10點外，還應增加工藝方案、工藝規程、施工要點、主要工序的控制方法、檢查方法等與實際施工相關的內容。

⑸鋼結構製作的安全工作

鋼結構生產效率很高，工件在空間大量、頻繁地移動，各個工序中大量採用的機械設備都須作必要的防護和保護。因此，生產過程中的安全措施極為重要，特別是在製作大型、超大型鋼結構時，更必須十分重視安全事故的防範。

進入施工現場的操作者和生產管理人員均應穿戴好勞動防護用品，按規程要求操作。

對操作人員進行安全學習和安全教育，特殊工種必須持證上崗。

為了便於鋼結構的製作和操作者的操作活動，構件宜在一定高度上測量。裝配組裝胎架、焊接胎架、各種擱置架等，均應與地面離開0.4~1.2m。

構件的堆放、擱置應十分穩固，必要時應設置支撐或定位。構件堆垛不得超過二層。

索具、吊具要定時檢查，不得超過額定荷載。正常磨損的鋼絲繩應按規定更換。

所有鋼結構製作中各種胎具的製造和安裝，均應進行強度計算，不能僅憑經驗估算。

生產過程中所使用的氧氣、乙炔、丙烷、電源等必須有安全防護措施，並定期檢測泄漏和接地情況。

對施工現場的危險源應做出相應的標誌、信號、警戒等，操作人員必須嚴格遵守各崗位的安全操作規程，以避免意外傷害。

構件起吊應聽從一個人的指揮。構件移動時，移動區域內不得有人滯留和通過。

所有製作場地的安全通道必須暢通。

鋼結構加工製作的工藝流程

⑴樣桿、樣板的製作

樣板可採用厚度0.50～0.75mm的鐵皮或塑料板製作,其精度要求見表6-2。樣桿一般用鐵皮或扁鐵製作,當長度較短時可用木尺桿。樣桿、樣板應註明工號、圖號、零件號、數量及加工邊、坡口部位、彎折線和彎折方向、孔徑和滾圓半徑等。樣桿、樣板應妥善保存，直至工程結束後方可銷毀。

⑵號料

核對鋼材規格、材質、批號，並應清除鋼板表面油污、泥土及贓物。號料方法有集中號料法、套料法、統計計演算法、余料統一號料法四種。

若表面質量滿足不了質量要求,鋼材應進行矯正,鋼材和零件的矯正應採用平板機或型材矯直機進行,較厚鋼板也可用壓力機或火焰加熱進行,逐漸取消用手工錘擊的矯正法。碳素結構鋼在環境溫度低於-16℃,低合金結構鋼在低於-12℃時,不應進行冷矯正和冷彎曲。

矯正後的鋼材表面，不應有明顯的凹面和損傷,表面劃痕深度不得大於0.5mm，且不應大於該鋼材厚度負允許偏差的1/2。

⑶劃線

利用加工製作圖、樣桿、樣板及鋼捲尺進行劃線。目前已有一些先進的鋼結構加工廠採用程式控制自動劃線機,不僅效率高,而且精確、省料。劃線的要領有二條：

①劃線作業場地要在不直接受日光及外界氣溫影響的室內,最好是開闊、明亮的場所。

②用劃針劃線比用墨尺及劃線用繩的劃線精度高。劃針可用砂輪磨尖,粗細度可達0.3mm左右。劃線有三種辦法：先劃線、後劃線、一般先劃線及他端後劃線。當進行下料部分劃線時要考慮剪切餘量、切削餘量。

⑷切割

鋼材的切割包括氣割、等離子切割類高溫熱源的方法,也有使用剪切、切削、摩擦熱等機械力的方法。要考慮切割能力、切割精度、切剖面的質量及經濟性。

⑸邊緣加工和端部加工

方法主要有：鏟邊、刨邊、銑邊、碳弧氣刨、氣割和坡口機加工等。

鏟邊：有手工鏟邊和機械鏟邊兩種。鏟邊後的稜角垂直誤差不得超過弦長的ι/3000，且不得大於2mm。

刨邊：使用的設備是刨邊機。刨邊加工有刨直邊和刨斜邊兩種。一般的刨邊加工餘量2～4mm。

銑邊：使用的設備是銑邊機，工效高，能耗少。

碳弧氣刨：使用的設備是氣刨槍。效率高，無噪音，靈活方便。

坡口加工：一般可用氣體加工和機械加工,在特殊的情況下採用手動氣體切割的方法,但必須進行事後處理,如打磨等。現在坡口加工專用機已開始普及,最近又出現了H型鋼坡口及弧形坡口的專用機械,效率高、精度高。焊接質量與坡口加工的精度有直接關係,如果坡口表面粗糙有尖銳且深的缺口,就容易在焊接時產生不熔部位,將在事後產生焊接裂縫。又如,在坡口表面粘附油污,焊接時就會產生氣孔和裂縫,因此要重視坡口質量。

⑹制孔

在焊接結構中,不可避免地將會產生焊接收縮和變形,因此在製作過程中,把握好什麼時候開孔將在很大程度上影響產品精度。特別是對於柱及梁的工程現場連接部位的孔群的尺寸精度直接影響鋼結構安裝的精度,因此把握好開孔的時間是十分重要的,一般有四種情況：

第一種：在構件加工時頂先划上孔位,待拼裝、焊接及變形矯正完成後,再劃線確認進行打孔加工。

第二種：在構件一端先進行打孔加工,待拼裝、焊接及變形矯正完成後,再對另一端進行打孔加工。

第三種：待構件焊接及變形矯正後,對端面進行精加工,然後以精加工面為基準,劃線、打孔。

第四種：在劃線時,考慮了焊接收縮量、變形的餘量、允許公差等,直接進行打孔。

機械打孔有電鑽及風鑽、立式鑽床、搖臂鑽床、桁式搖臂鑽床、多軸鑽床、NC開孔機。

氣體開孔,最簡單的方法是在氣割噴嘴上安裝一個簡單的附屬裝置,可打出φ30的孔。

鑽模和板疊套鑽制孔。這是目前國內尚未流行的一種制孔方法,應用夾具固定,鑽套應採用碳素鋼或合金鋼。如T8、GCr13、GCr15等製作,熱處理後鑽套硬度應高於鑽頭硬度HRC2～3。

鑽模板上下兩平面應平行,其偏差不得大於0.2mm,鑽孔套中心與鑽模板平面應保持垂直,其偏差不得大於0.15mm,整體鑽模製作允許偏差符合有關規定。

數控鑽孔:近年來數控鑽孔的發展更新了傳統的鑽孔方法,無需在工件上劃線,打樣沖眼,整個加工過程自動進行,高速數控定位,鑽頭行程數字控制, 鑽孔效率高,精度高。

制孔後應用磨光機清除孔邊毛刺,並不得損傷母材。

⑺組裝

鋼結構組裝的方法包括地樣法、仿形複製裝配法、立裝法、卧裝法、胎模裝配法。

地樣法：用1：1的比例在裝配平台上放出構件實樣，然後根據零件在實樣上的位置，分別組裝起來成為構件。此裝配方法適用於桁架、構架等小批量結構的組裝。

仿形複製裝配法：先用地樣法組裝成單面（單片）的結構，然後定位點焊牢固，將其翻身，作為複製胎模，在其上面裝配另一單面結構，往返兩次組裝。此種裝配方法適用於橫斷面互為對稱的桁架結構。

立裝法：根據構件的特點及其零件的穩定位置，選擇自上而下或自下而上的順序裝配。此裝配方法適用於放置平穩，高度不大的結構或者大直徑的圓筒。

卧裝法：將構件放置於卧的位置進行的裝配。適用於斷面不大，但長度較大的細長構件。

胎模裝配法：將構件的零件用胎模定位在其裝配位置上的組裝方法。此種裝配方法適用於製造構件批量大、精度高的產品。

拼裝必須按工藝要求的次序進行，當有隱蔽焊縫時，必須先予施焊，經檢驗合格方可覆蓋。為減少變形，盡量採用小件組焊，經矯正後再大件組裝。

組裝的零件、部件應經檢查合格, 零件、部件連接接觸面和沿焊縫邊緣約30～50mm範圍內的鐵鏽、毛刺、污垢、冰雪、油跡等應清除乾淨。

板材、型材的拼接應在組裝前進行；構件的組裝應在部件組裝、焊接、矯正後進行，以便減少構件的殘餘應力，保證產品的製作質量。構件的隱蔽部位應提前進行塗裝。

鋼構件組裝的允許偏差見《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB50205-2001有關規定。

⑻焊接

焊接是鋼結構加工製作中的關鍵步驟。

⑼摩擦面的處理

高強度螺栓摩擦面處理後的抗滑移係數值應符合設計的要求（一般為0.45～0.55）。摩擦面的處理可採用噴砂、噴丸、酸洗、砂輪打磨等方法，一般應按設計要求進行，設計無要求時施工單位可採用適當的方法進行施工。採用砂輪打磨處理摩擦面時,打磨範圍不應小於螺栓孔徑的4倍,打磨方向宜與構件受力方向垂直。高強度螺栓的摩擦連接面不得塗裝,高強度螺栓安裝完後,應將連接板周圍封閉,再進行塗裝。

⑽塗裝、編號

塗裝環境溫度應符合塗料產品說明書的規定,無規定時,環境溫度應在5～38℃之間,相對濕度不應大於85%,構件表面沒有結露和油污等,塗裝後4h內應保護免受淋雨。

鋼構件表面的除銹方法和除銹等級應符合規範的規定,其質量要求應符合國家標準《塗裝前鋼材表面鏽蝕等級和除銹等級》的規定。構件表面除銹方法和除銹等級應與設計採用的塗料相適應。

施工圖中註明不塗裝的部位和安裝焊縫處的30～50mm寬範圍內以及高強度螺栓摩擦連接面不得塗裝。 塗料、塗裝遍數、塗層厚度均應符合設計的要求。

構件塗裝後,應按設計圖紙進行編號,編號的位置應符合便於堆放、便於安裝、便於檢查的原則。對於大型或重要的構件還應標註重量、重心、吊裝位置和定位標記等記號。編號的匯總資料與運輸文件、施工組織設計的文件、質檢文件等統一起來,編號可在竣工驗後加以復塗。

加工製作圖的繪製、號料、放線、切割、坡口加工、開制孔、組裝(包括矯正)、焊接、摩擦面的處理、塗裝與編號是鋼結構加工製作的主要工藝。

鋼結構構件的驗收、運輸、堆放

⑴鋼結構構件的驗收

鋼構件加工製作完成後,應按照施工圖和國標《鋼結構工程施工及驗收規範》(GB50205-2001)的規定進行驗收,有的還分工廠驗收、工地驗收,因工地驗收還增加了運輸的因素,鋼構件出廠時,應提供下列資料：

①產品合格證及技術文件。

②施工圖和設計變更文件。

③製作中技術問題處理的協議文件。

④鋼材、連接材料、塗裝材料的質量證明或試驗報告。

⑤焊接工藝評定報告。

⑥高強度螺栓摩擦面抗滑移係數試驗報告,焊縫無損檢驗報告及塗層檢測資料。

⑦主要構件檢驗記錄。

⑧預拼裝記錄,由於受運輸、吊裝條件的限制,另外設計的複雜性,有時構件要分二段或若干段出廠,為了保證工地安裝的順利進行,在出廠前進行預拼裝（需預拼裝時）。

⑨構件發運和包裝清單。

⑵構件的運輸

發運的構件,單件超過3t的,宜在易見部位用油漆標上重量及重心位置的標誌,以免在裝、卸車和起吊過程中損壞構件；節點板、高強度螺栓連接面等重要部分要有適當的保護措施,零星的部件等都要按同一類別用螺栓和鐵絲緊固成束或包裝發運。

大型或重型構件的運輸應根據行車路線、運輸車輛的性能、碼頭狀況、運輸船隻來編製運輸方案。在運輸方案中要著重考慮吊裝工程的堆放條件、工期要求來編製構件的運輸順序。

運輸構件時,應根據構件的長度、重量斷面形狀選用車輛；構件在運輸車輛上的支點、兩端伸長的長度及綁紮方法均應保證構件不產生永久變形、不損傷塗層。構件起吊必須按設計吊點起吊,不得隨意。

公路運輸裝運的高度極限4.5m,如需通過隧道時,則高度極限4m,構件長出車身不得超過2m。

⑶構件的堆放

構件一般要堆放在工廠的堆放場和現場的堆放場。構件堆放揚地應平整堅實,無水坑、冰層,地面平整乾燥,並應排水通暢,有較好的排水設施,同時有車輛進出的迴路。

構件應按種類、型號、安裝順序劃分區域,插豎標誌牌。構件底層墊塊要有足夠的支承面,不允許墊塊有大的沉降量,堆放的高度應有計算依據,以最下面的構件不產生永久變形為準,不得隨意堆高。鋼結構產品不得直接置於地上,要墊高200mm。

在堆放中,發現有變形不合格的構件,則嚴格檢查,進行矯正,然後再堆放。不得把不合格的變形構件堆放在合格的構件中,否則會大大地影響安裝進度。

對於已堆放好的構件,要派專人匯總資料,建立完善的進出廠的動態管理,嚴禁亂翻、亂移。同時對已堆放好的構件進行適當保護,避免風吹雨打、日晒夜露。

不同類型的鋼構件一般不堆放在一起。同一工程的鋼構件應分類堆放在同一地區，便於裝車發運。

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