钢结构厂房箱形钢构件安装质量控制及施工要点

钢结构厂房箱形钢构件安装质量控制及施工要点

杨伟

（中国能源建设集团广东电力工程局有限公司广东茂名525000）

摘要:在钢结构厂房日益增多的背景下，如何合理控制钢结构的施工安装质量，确保厂房结构安全，是一个亟待探讨与解决的问题。本文以某钢结构厂房的施工安装为例,对钢结构厂房箱形钢构件安装质量控制及施工要点进行了详细的分析探讨,对类似工程项目钢结构构件加工变形控制具有一定的参考作用。

关键词:钢结构；厂房；钢构件；安装；质量控制

随着时代的发展,我国的钢材市场的发展也很快。钢结构的施工具有周期短、生产成本低,重量轻、易安装等特点。因此，近年来，钢结构建筑逐步取代了传统的混凝土结构和砖结构建筑，在厂房建设方面尤其如此。然而，在钢结构厂房建设中，多数结构需要承受一定的动力荷载，其构件安装质量是否合格将直接关系到工程结构的安全性、抗震性、使用寿命等。因此，在钢结构厂房的安装施工中，必须对钢结构及其构件安装质量控制的要点及相关问题进行深入研究，从而保证工程项目建设的整体效率与质量。

1工程概况

某厂房地上1层，局部2或3层工业厂房。主体结构为轻钢结构，钢结构立柱为箱形立柱。

箱形梁柱在制作时的工序要比H型钢梁柱复杂，由于其结构的原因(腹翼板相互间产生牵扯与制约，内隔板的限制与加强)，采用常规施工方法的箱形梁柱容易产生变形，尤其是扭曲变形，产生后很难通过火焰校正等方法调校至符合规范及设计要求。

在该项目钢结构施工中，通过对箱形钢构件从材料加工、组装、焊接和装车4个方面进行变形控制，保证了箱形钢构件出厂的质量，目前已顺利完成项目的安装施工工作，箱形钢构件安装质量达到要求。

2钢结构厂房箱形钢构件安装质量控制工艺原理

总体控制思路是通过分析箱形梁柱制作过程的一些关键工序及作业点，从减少或控制箱形梁柱的变形方面进行研究，以求在实际作业时减少变形的发生，减少校正的工作量，进而保证箱形梁柱制作质量。

根据箱形构件特点及制作经验，我们经过分析总结，按以下的工艺原理来达到控制变形的目的:采用双侧火焰切割的方法，让钢板在下料或是开坡口时，两长直边同时受热，同时冷却收缩，减少两边的不平衡收缩，避免旁弯的产生；通过下料前的钢板拼接，让焊缝及热影响区充分自由地收缩，避免焊接应力的残留；采用顺序焊接(或是跳焊)的方法，减少焊接时的热量聚积，从而减少变形；通过在组立时的变形测量及校正，在前期消除变形因素，减少变形的叠加，避免后续工序的变形超限问题。

3钢结构厂房箱形钢构件安装质量控制及施工要点

3.1箱形构件制作工艺流程

材料复验→钢板拼接→下料切割→腹板开坡口→组立U形构件→隔板焊接→盖上翼板→四边主角焊接→电渣焊或翼板开孔塞焊→火焰校正→零件拼装与钻孔→校正清理→除锈油漆→装车发运

3.2材料复验

钢板采购回来后，按照要求对其进行必要的检验，一般来说，这种检验包括外观检验与取样后委托第三方进行机械性能检测。外观检验主要是检查钢板的外形尺寸及板厚是否与标准或设计要求一致，钢板的锈蚀情况是否符合要求，钢板的平整及变形情况是否超过标准要求等。以上的外观检验符合要求后，就可以进行机械性能检测，检测合格后，钢板才可以使用于相应的工程项目。

3.3钢板拼接质量控制

经检验合格并确认这些钢板是用于这一工程项目后，我们对钢板进行长度及宽度的套料工作。如在长度方向需要进行拼接，则最好进行大板拼接(即在下料前进行接长)，如因特别情况无法进行大板拼接，则应在下料后马上进行板长拼接(下料后进行板长拼接会出现旁弯现象，焊后要进行旁弯的检查与校正)，这样能让钢板在拼接时自由收缩，不会因拼接而产生残留应力，为减少变形与校正工作量打好基础(图1)。

钢板拼接时要求使用埋弧自动焊，并在焊接前按要求开坡口并进行打磨清理工作，合乎要求后才可进行焊接拼接工作。对于厚板焊接，我们要求焊前进行反变形措施，并在焊接过程中注意根据焊缝接口的变化进行翻面焊接，不要一次焊完一面后再翻面焊接，以免造成焊缝位置的明显凸起或是凹陷，增加焊缝位置的校正工作。

3.4下料切割控制措施

对于长直板件的下料，我们一般都要求用多头直条火焰切割机来下料，这样下料效率高，切割边质量好，一般不会出现旁弯等变形(图2)。

3.5腹板开坡口变形控制措施

一般来说，板厚12mm以上的箱形构件腹板都要求开坡口与翼板成熔透焊缝，腹板两边开坡口时，为了保证腹板坡口质量，开坡口必须用半自动火焰切割机进行切割，而且要求尽可能同时进行两边的坡口切割，这样腹板开完坡口后不会出现明显的旁弯及坡口切割不均匀的情况。

3.6组立U形构件变形控制措施

箱形构件的翼腹板切割开坡口并做相应的清理后，就可以进行箱形构件的组立工作了，把箱形的下翼板与2块腹板组在一起。组立前，应先看一下翼腹板的旁弯，如2块腹板都有旁弯，最好对旁弯进行校正，不然则要把2块腹板的旁弯放在同一个方向装(同向上或同向下)，以免组立完成后无法进行校正。翼板如有旁弯的，也应进行校正，否则在组立时要注意旁弯的方向，以等上翼板盖装时，也把上翼板的旁弯与其置于同侧，利于校正。

组立时一般先把下翼板铺在组立架(组立架上面应打过水平)上，先进行内隔板的定位安装，然后再进行两侧的腹板安装，腹板安装时，应从一头向另一头推进，一路把腹板与翼板及内隔板压紧后点焊，点焊前要在内隔板处打腹翼板的垂直，腹翼板垂直度符合要求后，才能进行点焊定位(图3)。

3.7隔板焊接

内隔板的焊接顺序一般是从构件的一端向另一端推进，焊接时采用跳焊的方法，先焊完所有内隔板一侧与腹翼板的角焊缝，再焊内隔板与腹翼板另一侧的焊缝(图4)。且应先焊下腹板与内隔板的焊缝，再按顺序焊接内隔板与下翼板的焊缝，最后再焊内隔板与上腹板的焊缝。

3.8盖上翼板施工控制

内隔板焊接完成后，我们再检查U形构件的成型情况，对局部的变形情况进行处理，并在平直的组装平台上进行上翼板的盖装工作。在进行翼板盖装前，先检查上翼板的旁弯情况，按前面组装U形构件的要求，有旁弯最好校正好，否则上下翼板的旁弯方向应在同侧，以利于后续的校正作业。盖上翼板的顺序一般是从一个端头向另一个端头推进，或是从中间向两边推进，上翼板与两侧腹板的点间距及点焊长度、高度应合适。

上翼板盖装初步(点焊)完成后，要进行一个扭曲变形的检测与纠正的重要工作，这对后续的工作影响很大。

如图5所示，把盖上上翼板后的箱形构件放在相对平整的平台支座上，在构件4个角点分别吊垂线，测量B1/B2数值，并算出δ＝B2-B1，保留正负。按照同侧(即AB、CD)δ值相减，异侧(对角，即AD、CB)δ值相加的处理方法，计算出构件测量的扭曲值，对照标准要求，判断扭曲值是否超标。如果扭曲值超标，则将对盖好上翼板的箱形构件进行纠正处理。具体做法是:将上翼板与一侧腹板的点焊全部磨开，上翼板的一边与腹板分离后，对构件进行扭曲纠正，一般是通过对箱形构件两端头进行压顶等方法，将扭曲消除并固定好，上翼板临时搭盖在腹板边上，再按上述方法对构件的扭曲进行测量，得出δ值并算出扭曲值，如扭曲值符合标准要求，则可对箱形上翼板一边与腹板进行点焊定位。至此，整个纠正过程完成。

在测量与纠正扭曲后，也要对箱形构件的弯曲变形进行测量，对弯曲变形的测量不是要求在这个工序中对其进行校正，而主要是测量旁弯的数值，看是否超标。另外，也验证一下组立前2块腹板及2块翼板是否有旁弯，若有，则其旁弯的方向是否一致；若不一致，可考虑在上翼板单边打开的情况下，对相应的翼板或腹板进行必要的校正，以保证旁弯在后续的工序中不出现超标或不存在难以校正的情况。

3.9四边主角焊接变形控制措施

盖上上翼板，经测量与纠正变形后，就可以进行四边主角焊缝焊接了，主角焊缝的焊接一般包括打底焊、中间填充焊及最后的盖面焊接。打底焊一般是用CO2气体保护焊或手工电弧焊(焊条)，焊接时从一端向另一端或是从中间向两端焊接，一个边角打底完成后，再按上述的焊接顺序要求对另外3个边角进行打底焊接，所有的打底焊接完成后，才可进行后续的中间填充及盖面工作。中间填充及盖面焊接一般采用埋弧自动焊，焊接时也应按打底焊的顺序进行。

如果钢板(翼腹板)厚度较大(30mm及以上)，中间填充及盖面要进行多层、多道焊接的，则一个边角的中间填充及盖面不能一次焊完后再焊其他3个边角，而是焊完大概一半的中间填充及盖面的量后，再按顺序焊接其他3个边角的一半焊接量，然后再转回到这个边角继续焊接完余下的一半。

3.10焊接变形控制措施

由于箱形构件是一个封闭的结构，最后盖上的翼板与内隔板间无法进行焊接，有些设计要求内隔板必须与翼腹板四边焊接，这就需要我们采用电渣焊或翼板开孔塞焊。电渣焊或是开孔塞焊的熔焊金属较多，电流大，局部受热大，容易出现变形或存在较大的残留应力。为了消除这种缺陷，我们可以在电渣焊或开孔塞焊完成后，在另外的2块腹板及1块翼板对应于电渣焊或开孔塞焊的位置烘烤一圈，让同样部位的另外3个板件同样受热，减少因电渣焊或开孔塞焊造成的变形或残留应力。

3.11火焰校正措施

由于前文已经对箱形构件的扭曲变形进行了测量与纠正，箱形构件杆件成型时，扭曲变形应该不会有超标的情况，主要是弯曲变形。前文也提到过弯曲变形的方向问题，若2块翼板或腹板都存在弯曲，则弯曲方向要一致，这样校正起来上下或左右板件才能一起直过来；若存在上下板件弯曲方向不一致的，则在校正时只能上下或左右板件修一下，如上面弯曲是8mm，下面的弯曲是-15mm，则只能把下面的弯曲校成-12mm(减小3mm)，那上面的弯曲就会变成11mm(增大3mm)。对于箱形构件端头处的钢板变形，这时我们要进行一定的校正。

3.12零件拼装与钻孔质量控制措施

零件拼装会对杆件的变形产生一定的影响。一般来说，小零件或零星少数的零件拼装对杆件影响不大，零件比较多且为单侧(边)或不对称焊接时容易造成杆件变形，这时我们要考虑分段、分区焊接，避免出现局部过热的情况。

对于单侧不对称的零件分布，焊接完成后需进行弯曲校正。在杆件上钻孔不会让杆件产生变形，考虑到钻孔要求比较高，且不会产生新的变形，因此，最好在零件焊装完成后，先对变形进行校正，再进行钻孔的划线定位，然后进行钻孔作业。

3.13箱形钢构件校正与清理

如上所述，零件拼装焊接时，如果零件不多且不太大，则对杆件的外形影响不大；若零件较多，且为单侧或不对称分布时，则对杆件的外形影响还是比较大的。如果零件拼装完成后，还要进行钻孔，则需对变形进行校正后再钻孔，如没有钻孔工序的，则在这个环节主要是对这部分变形进行校正。除了校正，还需进行焊缝切割边的清理与打磨、焊接坡口的修整等。

3.14除锈油漆与装车发货变形控制措施

除锈油漆及装车发货常会用到起吊与转运，对于刚性不是很大且较长的构件，起吊时要考虑吊点的平衡，尽量用2个吊点进行起吊。构件临时堆放时，下面应加垫并保证基本平整，尽量减少因吊运及装车而造成的变形。

4结束语

总之，质量是工程的生命，是工程安全的保障。随着钢结构的广泛应用，尤其是各种新材料、新工艺、新技术的出现，对于安装质量控制提出了更高的要求。因此，在钢结构厂房的安装施工中，必须对质量控制的要点及相关问题进行深入研究，尤其是对于关键部位和环节要严格按照安装流程与技术要求，并且加强安装现场的质量检验，从而保证工程项目建设的整体效率与质量。

参考文献

[1]余跃进.试论钢结构厂房施工与安装质量控制要点[J].中国新技术新产品,2013(17):66-66.

[2]王占江,董晓婷.钢结构厂房施工与安装质量控制要点探析[J].中华民居旬刊,2013(9):192-193.