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第十章钢结构制作与安装(三)
1、组装前,工作人员必须熟悉构件施工图及
有关的技术要求,并根据施工图要求复核其 需组装零件质量。 2、由于原材料的尺寸不够,或技术要求需拼 接的零件,一般必须在组装前拼接完成。
3、在采用胎模装配时必须遵循下列规定:
(1)选择的场地必须平整,并具有足够的强度。 (2)布置装配胎模时必须根据其钢结构构件特点 考虑预放焊接收缩量及其它各种加工余量。 (3)组装出首批构件后,必须由质量检查部门进 行全面检查,经检查合格后,方可进行继续组装。 (4)构件在组装过程中必须严格按照工艺规定装 配,当有隐蔽焊缝时,必须先行施焊,并经检验合 格后方可覆盖。当有复杂装配部件不易施焊时,亦 可采用边装配边施焊的方法来完成其装配工作。 (5)为了减少变形和装配顺序,可采取先组装成 部件,然后组装成构件的方法。
(1)预拼装中所有构件应按施工图控制尺寸,各
杆件的重心线应交汇于节点中心,并完全处于自由 状态,不允许有外力强制固定。单构件支承点不论 柱、粱、支撑,应不少于两个支承点。 (2)预拼装构件控制基准,中心线致,如需变换预拼装基准位置,应 得到工艺设计认可。 (3)所有需进行预拼装的构件,制作完毕必须经 专检员验收并符合质量标准的单构件。相同单构件, 宜能互换,而不影响整体几何尺寸。
二、焊接变形的种类
焊接变形可分为线性缩短、角变形、弯曲变
形、扭曲变形、波浪形失稳变形等。 线性缩短:是指焊件收缩引起的长度缩短和 宽度变窄的变形,分为纵向缩短和横向缩短。 角变形:是由于焊缝截面形状在厚度方向上 不对称所引起的,在厚度方向上产生的变形。 波浪变形:大面积薄板拼焊时,在内应力作用 下产生失稳而使板面产生翘曲成为波浪形变 形。
1、手工电弧焊
依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊,手工电弧焊是用
手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊,是钢结构焊接中最常用 的方法。焊条和焊件就是两个电极,产生电弧,电弧产生大量 的热量,熔化焊条和焊件,焊条端部熔化形成熔滴,过渡到熔 化的焊件的母材上融合,形成熔池并进行一系列复杂的物理— 冶金反应。随着电弧的移动,液态熔池逐步冷却、结晶,形成 焊缝。在高温作用下,冷敷于电焊条钢芯上的药皮熔融成熔渣, 覆盖在熔池金属表面,它不仅能保护高温的熔池金属不与空气 中有害的氧、氮发生化学反应,并且还能参与熔池的化学反应 和渗入合金等,在冷却凝固的金属表面,形成保护渣壳。
国标《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》将
焊缝缺陷分为六类,裂纹、孔穴、固体夹杂,未 熔合和末焊透、形状缺陷和上述以外的其他 缺陷。每一缺陷大类用一个三位阿拉伯数字 标记,每一缺陷小类用一个四位阿拉伯数字标 记,同时采用国际焊接学会(I Ⅳ)“参考射线底 片汇编”中字母代号来对缺陷进行简化标记。
⑪裂纹缺陷以焊缝冷却结晶时出现裂纹的时
表6-1 构件预拼装的允许偏差
1)预拼装数按设计要求和技术文件规定。
2)预拼装组合部位的选择原则:尽可能选用主要 受力框架、节点连接结构复杂,构件允差接近极限 且有代表性的组合构件。 3)预拼装应在坚实、稳固的平台式胎架上进行。 其支承点水平度: A≤300~1000m2 允差≤2mm A≤1000~5000m2 允差<3mm
位靠板;③翼缘板搁置牛腿;④纵向腹板定位工字 梁;⑤翼缘板夹紧工具。 工作原理:利用翼缘板与腹板本身重力,使各零件 分别放置在其工作位置上,然后用夹具夹紧一块翼 缘板作为定位基准面,从另一个方向增加一个水平 推力至翼缘板和腹板三板紧密接触,最后用电焊定 位三板翼缘点牢, H型钢结构即组装完成。
2、H型钢结构竖向组装胎膜
在施工过程中,错孔的现象时有发生,如错孔在
3.0mm以内时,一般都用绞刀铣或锉刀锉孔,其孔 径扩大不超过原孔径的1.2倍;如错孔超过3.0mm, 一般用焊条焊补堵孔或更换零件,不得采用钢块填 塞。 预拼装检查合格后,对上、下定位中心线、标高基 准线、交线中心点等应标注清楚、准确;对管结构、 工地焊接连接处,除应标注上述标记外,还应焊接 一定数量的卡具、角钢或钢板定位器等,以便按预 拼装结果进行安装。
③工件的预热、层间温度影响:预热、层间
温度越高,相当于热输入增大,使冷却速度 慢,收缩变形增大。 ④焊接方法的影响:各种焊接方法的热输入 差别较大,在其他条件相同情况下,收缩变 形值不同。 ⑤接头形式的影响:焊接热输入、焊缝截面 积、焊接方法等因素条件相同时,不同的接 头形式对纵向、横向及角变形量有不同的影 响。
北京电视台桁架整体预拼装现场图
第六节 焊接方法
一、焊接方法概述
焊接是借助于能源,使两个分离的物体产生原子(分子)间 结合而连接成整体的过程。用焊接方法不仅可以连接金属材 料,如钢材、铝、铜、钛等,还能连接非金属,如塑料、陶瓷,甚 至还可以解决金属和非金属之间的连接,我们统称为工程焊接。 用焊接方法制造的结构称为焊接结构,又称工程焊接结构。根 据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结 构、管道焊接结构、导电性焊接结构四类,我们所称的钢结构 包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材,而且大多为 普通碳素钢和低合金结构钢,常用的钢号有Q235、16Mn、 16Mnq、15MnV、15MnVq等,主要的焊接方法有手工电弧焊、 气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、电渣焊、等离子焊、 激光焊、电子束焊、栓焊等。 在钢结构制作和安装领域中,广泛使用的是电弧焊。在电弧 焊中又以药皮焊条手工电弧焊、自动埋弧焊、半自动与自动 CO2气体保护焊和自保护电弧焊为主。在某些特殊应用场合, 则必须使用电渣焊和栓焊。
工艺流程 下料→拼装→焊接→校正→二次下料→制孔 →装焊其它零件→校正打磨 (2)组装方法
实腹式H结构组装,用水平组装。
组立机
第五节 预拼装要求
由于受运输、吊装等条件的限制,有时构件
要分成两段或若干段出厂,为了保证安装的 顺利进行,应根据构件或结构的复杂程序和 设计要求,在出厂前进行预拼装;除管结构 为立体预拼装,并可设卡、夹具外,其他结 构一般均为平面拼装,且构件应处于自由状 态,不得强行固定。预拼装的允许偏差应符 合表6-1的规定。
4、钢结构构件组装方法的选择,必须根据构
件的结构特性和技术要求,结合制造厂的加 工能力、机械设备等情况,选择能有效控制 组装的质量、生产效率高的方法进行。 5、高层建筑钢结构和框架钢结构构件必须在 工厂进行预拼装。
三、组装用典型胎膜
1、H型钢结构组装水平胎膜 组成:①下部工字钢组成横梁平台;②侧向翼板定
4、埋弧焊
埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下 燃烧的一种电弧焊。原理如下:向熔池连续 不断送进的裸焊丝,既是金属电极,也是填充材 料,电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝、母材熔化而 形成熔池。熔融的焊剂成为熔渣,覆盖在液态 金属熔池的表面,使高温熔池金属与空气隔开。 焊剂形成熔渣除了起保护作用外,还与熔化金 属参与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成 分。
扭曲变形:焊后构件的角变形沿构件纵轴方
向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不 一致,综合而形成的变形形态。扭曲变形一 旦产生则难以矫正。主要由于装配质量不好, 工件搁置不正,焊接顺序和方向安排不当造成 的,在施工中特别要引起注意。 构件和结构的变形使其外形不符合设计图纸 和验收要求不仅影响最后装配工序的正常进 行,而且还有可能降低结构的承载能力。如 已产生角变形的对接和搭接构件在受拉时将 引起附加弯矩,其附加应力严重时可导致结 构的超载破坏。
三、焊接残余变形量的影响因素
主要影响因素包括:
①焊缝截面积的影响:焊缝面积越大,冷却 时引起的塑性变形量越大。焊缝面积对纵向、 横向及角变形的影响趋势是一致的,而且起 主要的影响。 ②焊接热输入的影响:一般情况下,热输入 大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢, 使接头塑性变形区增大。对纵向、横向及角 变形都有变形增大的影响。
间阶段区分有热裂纹(高温裂纹)、冷裂纹、 延迟裂纹。 ①热裂纹 热裂纹是由于焊缝金属结晶时造成严重偏析, 存在低熔点杂质,另外是由于焊接拉伸应力的 作用而产生的。 防止措施有: 控制焊缝的化学成分。降低母材及焊接材料 中形成低熔点共晶物即易于偏析的元素,如 硫、磷含量;降低碳含量;提高Mn含量,使 Mm/S比值达到20~60。
(4)在胎架上预拼全过程中,不得对构件动
用火焰或机械等方式进行修正、切割,或使 用重物压载、冲撞、锤击。 (5)大型框架露天预拼装的检测时间,建议 在日出前,日落后定时进行。所使用卷尺精 度,应与安装单位相一致。
4)高强度螺栓连接件预拼装时,可采用冲钉
定位和临时螺栓紧固。试装螺栓在一组孔内 不得少于螺栓孔的30%,且不少于2只。冲钉 数不得多于临时螺栓的1/3。 5)预装后应用试孔器检查,当用比孔公称直 径小1.0mm的试孔器检查时,每组孔的通过 率不小于85%;当用比螺栓公称直径大 0.3mm的试孔器检查时,通过率为100%,试 孔器必须垂直自由穿落。
2、气体保护电弧焊 又称为熔化极气体电弧焊,以焊丝和焊件作为两个极,
两极之间产生电弧热来溶化焊丝和焊件母材,同时向 焊接区域送人保护气体,使电弧、熔化的焊丝、熔池 及附近的母材与周围的空气隔开,焊丝自动送进,在 电弧作用下不断熔化,与熔化的母材一起融合,形成 焊缝金属。这种焊接法简称 GMAW(Gas Metal Arc Welding)由于保护气体的不 同,又可分为:CO2气体保护电弧焊,是目前最广泛 使用的焊接法,特点是使用大电流和细焊丝,焊接速 度快、熔深大、作业效率高;M1G(Metal-Inert-Gas) 电弧焊,是将CO2气体保护焊的保护气体变成Ar或 He等惰性气体;MAG(Metal-Active-Gas)电弧焊,使 用CO2和Ar的混合气体作为保护气体 (80%Ar+20%CO2),这种方法既经济又有MIG的好性 能。
第四节 组装
一、组装内容 钢结构构件的组装是遵照施工图的要求,把已加工
完成的各零件或半成品构件,用装配的手段组合成 为独立的成品,这种装配的方法通常称为组装。组 装根据装构件的特性及组装程度,可分为部件组装、 组装、预总装。 (1)部件组装是装配的最小单元的组合,它由两 个或两个以上零件按施工图的要求装配成为半成品 的结构部件。