建筑工程钢结构加工制作方法与技术措施分析翟令广

建筑工程钢结构加工制作方法与技术措施分析翟令广

翟令广

武汉一冶钢结构有限责任公司湖北省武汉市430415

摘要：钢结构在建筑工程中有着重要应用，而随着钢结构的设计加工以及制作方法逐渐完善，其在全世界国家的建筑工程领域中得到更加合理和广泛的应用。本文介绍了建筑工程钢结构的基本概念以及钢结构加工制作方法和技术措施。通过本文的简单介绍，为建筑钢结构的加工制作提供一些理论基础。

关键词：建筑工程；钢结构；拼装；施工技术

建筑钢结构作为建筑行业中最重要的组成部分，在建筑的施工过程中起着不可替代的作用。随着我国实行改革开放，经济快速发展，城市化进程不断深化，对建筑质量的要求也越来越高，因此对我国钢结构提出了更高的要求，行业也得到了快速的发展。建筑钢结构具有经济效益良好、施工周期短、环境污染轻的优点，因此市场对钢结构的需求逐渐增加。同时建筑钢结构应用广泛，在工厂、体育场、博物馆以及其他公共设施中都会用到大量的建筑钢结构。

一、建筑工程钢结构用钢的概念

1、钢结构用钢

钢结构通常采用钢板、钢管等钢材经过初步加工后，再用螺栓、铆钉等连接而成，是具有广泛用途的钢材结构。钢结构包括：船舶、桥梁、建筑、海洋平台以及压容器材等。从建筑的角度讲建筑钢结构包括：轻型、重型、大跨度以及住宅钢结构等。

2、高层建筑钢结构施工技术优势分析

钢结构通常采用热亚型钢、钢板和冷加工成型的一些钢材。和其他的建筑材料相比，高层建筑中使用的钢结构有很多优点。首先在空间利用上，钢材与钢筋混凝土结构相比在抗压强度方面能达到钢筋混凝土结构1.5倍，较高的抗压强度可以有效减少结构的截面，同时可以大大增加有效实用空间。在使用混凝土的过程中，会产生大量灰尘以及噪音污染。此外，拆除后的混凝土中有大量的钢材无法及时回收利用，这造成了大量的资源浪费，也大大降低的材料的使用效率。而钢结构施工技术的运用有效地解决了这些问题，减少了资源的浪费，还降低了建筑材料对环境的污染。

钢结构材料加工容易，生产效率高，同时结构的精准度也非常高，可以在施工现场通过焊接进行安装。而在具体安装过程中，不需要搭建数量庞大的脚手架，只需要采用压型钢板作为混凝土楼板就可以进行施工。因此钢结构的施工效率更高，同时高层建筑钢结构施工技术的运用也大大缩短了施工工期，降低了建筑施工的成本，使得经济效益有了较大的提高。

二、建筑工程钢结构加工制作方法及技术措施

1、钢管桁架

钢管桁架的生产包括：对弦杆进行分段下料，按照设计弯曲成形；再制造钢管桁架的腹杆部分、对支管端部及坡口切割下料，分段制作完成后再进行整体试装。

2、加工制作的关键措施

①桁架腹杆与弦杆可以相贯连接，通过采用先进的加工技术，用5轴联动数控相贯线切割机割出管端坡口以及相贯线，这样可以保证桁架的拼装和焊接质量；

②弯管成形可以采用冷轧滚压弯管的方法，保证弯管的圆弧曲线符合标准；

③提高工厂的机械化程度，减少技术人员的工作量；

④桁架管道的焊接是保证产品质量的关键，必须严格按照焊接工艺的技术要求对相交节点进行焊接，焊后还必须按规程严格检查焊接是否合格。

3、钢桁架制作工艺要点

3.1下料

①下料：生产过程中一般采用机械切削的方式对钢管及型材进行下料，切削时需要严格控制切削断面的垂直度以及尺寸的精度，通常长度按图要求可以允许有3～5mm的误差。

②机械切割设备：生产厂家一般选择日本的ST6090型带锯机和国产的G4230/35A型带锯机。

③坡口：钢管对接坡口可以直接在数控相贯线切割机上进行切割。

④对接：桁架的上、下弦杆应当减少接头，当材料无法满足设计强度要求需要进行对接时，接头的位置须经过应力强度计算后确定。

3.2管子相贯线和坡口切割

在支管与主管的相接处，会形成相贯线和坡口，坡口应该切割在支管的端部。支管的壁厚是切割坡口的重要依据，一般当支管的壁厚大于6mm时，需要切割出坡口，当支管壁厚小于6mm时，则不需要切割坡口。而在进行支管的切割时，需要考虑焊接收缩以及主管为曲杆对管子切割轨迹的影响，此外在下料阶段应该保证管子的精度在设计允许的范围内，下料后不能通过人工修补来修正切割后的支管，否则管子的质量将受到影响。在切割相贯线时，只需控制计算机，选择相应的切割模式，输入主管、支管的壁厚和外径及其接口相交的角度，还有曲管的其他一些重要参数，计算机就会自动生成管子的相贯线，然后通过割咀的摆动切割出所要求的坡口。

由于我国在管子相贯线切割设备上还比较落后，通过引进国外先进的数控管子相贯线切割机，可以暂时解决我国在这方面的不足，国外在这方面技术比较成熟，设备的功能先进、切割效率高、切割速度快、切割的坡口光滑、设备操作要求低、生产的产品质量好。购买的设备可以联机工作，也可以脱机工作，通过联网还可以在网上在线工作。而有关的操作软件也可以进行引进，而通常会引进两类软件：

①构造二维平面中的斜切、马鞍形曲线以及其他类型轮廊的工作软件，在按图纸数据输入设备后，软件会调用数据库自动生成带尺寸标注的有关文件，操作者可以按照文件内容联机操作，同时软件还集成了切割质量测试评估控制系统。

②构造三维斜切及其他类型轮廊的工作软件。ACAD软件用于生成钢管桁架的三维图，在软件中输入桁架的相关数据后，通过软件分析计算会生成用于数控切割的数据，并自动保存到相应的数据文件中，再用数据线连接计算机和切割设备，把数据送到管子切割机中。操作者只需要输入管子的数据，就可以启动设备对管子端口进行坡口和相贯线切割。非常方便可靠，且生产效率更高，产品质量也可以得到保证。

3.3焊接

钢桁架的焊接质量决定着桁架的强度，所以在工厂生产和在现场安装过程中都要高度重视桁架的焊接工作。所以焊接工作必须严格按照建筑钢结构焊接规程进行，在焊接前，施工方需要对采用的钢材进行材料性质分析，选择合理的焊接材料以及焊接方法，同时还需要考虑材料的焊前预热和焊后热处理工艺。

3.4焊接工艺试验及工艺评定

根据焊接对象的不同，焊接时要选择适合材料的焊接工艺，严格按照焊接工艺进行焊接。此外根据钢结构的特点，需要做三项焊接工艺试验以及进行焊接工艺的评定，之后再制定焊接工艺指导书：

①按焊接工艺试验和评定的结果，施工方需要专门制定管对板、管对管、板对板焊接的工艺生产指导书，指导技术人员的实际焊接工作；

②按《建筑钢结构焊接规程》标准对钢管与支管的焊接进行工艺指导，其关键点为：

a、焊接前对工件进行预热，

b、按照焊接材料选择合理的焊接工艺、焊接顺序以及焊接方法；

c、生产前进行模拟焊接试验，按照实试验的结果，制定焊接工艺生产指导书。

三、结束语

钢结构构件有时需要按照设计要求制作，那些有特殊要求的构件在现有的规范、标准中找不到可以参照的设计例子，这给一些钢构件的加工制作带来很大的困难。本文通过介绍建筑工程钢结构用钢的概念，建筑工程钢结构加工制作方法及技术措施以及钢桁架制作工艺要点，希望可以帮助大家对建筑工程钢结构加工制作方法与技术措施有一个初步的了解。

参考文献：

[1]张彬，邹科华；空间弯扭钢结构加工制作技术[J]，建筑施工，2013-03-014.

[2]吕振强；大型钢结构厂房的制作安装施[J]，建材技术与应用，2015-04-018.