箱型柱加工制作工艺技术.doc

建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术赵小兵郑中楷潘剑峰刘晓斌张志伟（中建三局集团有限公司，武汉430064）摘要：箱型截面柱构件具有结构力学性能好、双向抗弯刚度大、自重轻等特点，目前在工业建筑中应用越来越广泛。从下料、箱型梁组装、隔板组装、箱型柱焊接以及焊接变形控制等方面介绍了建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术。关键词：箱型柱；制作工艺；焊接变形控制1箱型柱构件的重要特点一般箱型柱由两块宽板和两块窄板（也可称为两块翼缘板和两块腹板）组成，在箱型柱牛腿上、下翼缘板相应位置设立内隔板，且设计规定内隔板与翼缘板和腹板全熔透焊接；高层钢结构箱型柱制作和安装通常分为若干节进行施工，下节柱的柱顶四边向内50～100mm范围要端铣，端面铣垂直于柱身，以保证箱型柱整体的垂直度；箱型柱必须采用合理的焊接顺序以避免产生扭曲变形，导致上、下节柱对接时出现错口现象；内隔板与翼缘板、腹板间须留有足够的间隙并用衬板围成焊道，用电渣焊填充焊道，实现内隔板与主板的焊接，从而解决操作人员无法进入箱型柱内部，对内隔板与四周主板熔透焊缝的焊接问题。为了达成对称焊接控制变形的目的，一般留置相应的两条焊缝用电渣焊对称施焊。2下料工艺2.1翼缘板和腹板的下料工艺箱型柱由翼缘板和腹板组成，下料时应结合下料工艺和焊接工艺考虑切割余量和焊接受缩余量。4块板下料时，采用门式多头气割机对翼板、腹板两侧同时进行切割，以保证翼缘板和腹板的平直度，翼缘板和腹板下料允许偏差为:宽度±1mm、垂直度公差1mm；在板材宽度的端头要用横向割枪切割坡口，单面35°留2mm钝边，坡口与纵向切割线保证垂直，然后以实际长度进行下料。主材腹板的坡口采用半自动气体切割机进行加工，腹板的两边坡口应同时切割以防切割后产生一边旁弯。腹板坡口形式见图1。图1箱型柱主焊缝的坡口形式在部分熔透和全焊透坡口交界位置，用气割将过渡处在部分焊透坡口处割除一个小三角块，再用砂轮打磨以平缓过渡，见图2。2.2隔板及衬板的下料工艺隔板运用数控切割，尺寸规定b1为箱体内壁宽度+8mm（铣削量）；b2为箱体内壁宽度-50mm（电渣焊焊孔φ25×2）。图2焊接过渡区按图3进行隔板坡口和铣边加工，在45°过渡位置切完坡口后需进行打磨解决。若设计规定内隔板设立透气孔时，则采用摇臂钻床进行钻孔；若设立中间人孔时，用仿型切割机切割人孔。隔板衬垫板下料后须端铣。图3隔板气割后示意3箱型柱的制作重要工艺流程箱型柱制作工艺流程见图4。图4箱型柱制作工艺流程4箱型柱组装箱型柱组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺规定，确认后才干进行装配，构件组装要按照工艺流程进行。组装平台用水准仪矫平，保证平台平面度误差在±2mm范围内，并具有足够的强度和刚度保证在组装过程中不产生过大变形。4.1内隔板定位将一块翼缘板上胎架，从下端坡口处（包含预留现场对接的间隙）开始划线，按每个隔板收缩0.5mm、主焊缝收缩3mm均匀分摊到每个间距，然后划隔板组装线的位置，隔板中心线延长到两侧并在两侧的翼板厚度方向中心打上样冲点，见图5。图5箱型柱隔板定位线4.2内隔板装配为保证箱型柱的截面尺寸在B±2.0mm范围内，采用用内加劲隔板组件来保证，几何尺寸和对的见图6。在隔板组件装配前，对4块已铣边的工艺垫板和加工好坡口的隔板在胎架（隔板组立机）上进行装配，并进行焊接，保证其几何尺寸在允许范围内。考虑到内隔板与箱型柱4大片的焊接均为全熔透的焊接缝，在隔板组装时应考虑2mm的焊接受缩余量。隔板长度控制在0～2mm，宽度控制在0～2mm，对角线偏差控制在±1.0mm范围内。4.3隔板固定将隔板按已划好的定位线装在下翼缘板上，并点焊固定，为了提高柱子的刚性及抗扭能力，在部分焊透的区域每1.5mm处设立一块工艺隔板，工艺隔板与4大片采用间断焊接，如图7所示。图6隔板组装示意图7内隔板、工艺隔板点焊接示意4.4腹板组装组装两块侧板，在胎架上进行拼装、校正、定位，定位焊的位置应在焊缝的反面。将腹板与翼缘板下端对齐，并将腹板与翼缘板和隔板顶紧，然后装腹板的熔透焊处衬垫板，下侧的垫板应与下翼缘板顶紧，上侧的垫板上端应与部分焊透处钝边齐平。垫板的长度可以任意切割，但须保证全焊透位置下面均有衬垫板以防焊接时铁水流到箱体空间内，如图8所示。图8腹板组装示意当柱自身较长时，为防止腹板组装发生扭曲，可做些定位夹具，如图9所示，最佳在箱型梁组立机上组装。图9定位夹具示意4.5隔板焊接对隔板进行焊接，隔板与侧板为单面V形坡口留间隙衬垫焊，采用CO2气体保护焊焊接，由于隔板单独焊接时会引起变形拉弯隔板，须在两隔板中间加撑杆固定住，可防止因焊接热输入引起隔板错动，必要时也可在两腹板之间加撑杆，见图10。图10防止隔板焊接变形撑杆示意对于隔板间距较窄部位，为便于气保焊操作，应在组装时坡口