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1、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 组装 2 组装是把零件或半成品按施工图的要求装配成为独立的成品构件 3 预总装是根据施工总图把相关的两个以上成品构件 在工厂制作场地上 按其各构件空间位置总装起来 其目的是直观地反映出各构件装配节点 保证构件安装质量 目前已广泛使用在采用高强度螺栓连接的钢结构构件制造中 二 组装要求
2、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
3、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 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 下部工字钢组成横梁平台 侧向翼板定位靠板 翼缘板搁置牛腿 纵向腹板定位工字梁 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
4、 H型钢结构即组装完成 2 H型钢结构竖向组装胎膜组成 工字钢平台横梁 胎膜角钢立柱 腹板定位靠模 上翼缘板定位限位 顶紧用千斤顶 工作原理 利用各定位限值使H型钢结构翼缘板 腹板初步到位 然后用千斤顶产生向上顶力使翼缘板和腹板顶紧 最后用电焊定位组装H型钢结构 组焊一体机 四 典型结构组装 1 焊接H型钢施工工艺工艺流程下料 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
5、 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 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 2mmA 1000 5000m2允差 3mm 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
6、应不少于两个支承点 2 预拼装构件控制基准 中心线应明确标示 并与平台基线和地面基线相对一致 控制基准应按设计要求基准一致 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 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
7、 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 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
8、 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
9、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 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
10、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 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 GasMetalArcWelding 由于保护气体的不同 又可分为 CO2气
11、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 3 自保护电弧焊自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊 与气体保护电弧焊相比抗风性好 风速达10m s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝 由于自动焊接 因此焊接效率极高 焊枪轻 不用气瓶 因此操作十分方便 但焊丝价格比CO2保护焊的要高 在海洋平台
12、 目前美国的超高层建筑钢结构广泛使用这种方法 自保护电弧焊用焊丝是药芯焊丝 使用的焊机为比交流电源更稳定焊接的直流平特性电源 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 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
13、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 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
14、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 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 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 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 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 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
15、形量有不同的影响 焊接层数的影响 横向收缩在对接接头多层焊时 第一道焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律 第一层以后相当于无间隙对接焊 接近于盖面焊时已与堆焊的条件和变形规律相似 因此收缩变形相对较小 纵向变形 多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多 而且焊的层数越多 纵向变形越小 四 焊接的主要缺陷 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 参考射线底片汇编 中字母代号来对缺陷进行简化标记 裂纹缺陷以焊
16、缝冷却结晶时出现裂纹的时间阶段区分有热裂纹 高温裂纹 冷裂纹 延迟裂纹 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 控制焊接工艺参数 控制焊接电流和焊接速度 使各焊道截面上部的宽度和深度比值达到1 1 1 2 同时控制焊接熔池形状 避免坡口和间隙过小使焊缝成形系数太小 焊前预热可降低预热裂纹的倾向 合理的焊接顺序可以使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接 减小焊缝收缩时所受拉应力 也可减小热裂纹倾向 冷裂纹冷裂纹发生于焊缝冷却过程中较低温度时 或沿晶或穿晶形成 视焊接接头所受的应力状态和金相组织而定 冷裂纹也可以在焊后经过一段时间 几小时或几天 才出现 称之为延迟裂纹 防止的办法是 焊前烘烤 彻底清理坡口和焊丝表面的油 水 锈 污等减少扩散氢含量 焊前预热 焊后缓冷 进行焊后热处理 采取降低焊接应力的工艺措施 如 在实际工作中 如果施焊条件许可双面焊 结构承载条件允许部分焊透焊接时
