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箱型柱构件的主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、下翼缘板对应位置设置内隔板，且设计要求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 ~ 100 mm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，造成上、 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，对内隔板与四面主板熔透焊缝的焊接问题为了达到对称 焊接控制变形的目的，一般留置对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 焊接收缩余量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，以确保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±1 mm、垂直度公差1 mm ；在板材宽度的端头要用横向割枪切割坡口，单面35° 留2 mm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1h b，一费体全埋透蒐徐椒号.腹坂瓶口： b-薜体部分加透腻缘板'-J.S板坡L.I “f翼板；2版板；】Mm仰扁槌村染图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22.2隔板及衬板的下料工艺隔板利用数控切割，尺寸规定bl为箱体内壁宽度+8 mm （铣削量）；b2为箱体内壁宽度-50 mm （电渣焊焊孔@25x2 ）I就板4 w一胆煎：3—全埠 诱K城I 4部分桦透K城.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处理。
若设计要求内隔板设置透气孔时，则采用摇臂钻床进行钻孔；若设置中间人孔时，用仿型切割机切割人孔隔板衬垫板下料后须端铣注:K为箱体宣度jmm r为箱体壁厚度皿图3隔板气割后示意3箱型柱的制作主要工艺流程箱型柱制作工艺流程见图4型瑕型装圮 降.箱型脱机，箱型校正 尺寸，外舰瞄—况割料 郎，下零件割备尺寸、外视枪沓图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 合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配，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±2 mm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0.5 mm、主焊缝收缩3 mm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『一下昵竦板：？一下端城LI姬」3 —电清焊隔板定位绒：4一腹板定掉缱：S一打樗冲点“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±2.0 mm范围内，采取用内加劲隔板组件来保证， 几何尺寸和正确见图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2 mm的焊接收缩余量隔板长度控制在0 ~ 2 mm ,宽度控制在 0~2 mm,对角线偏差控制在±1.0 mm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1.5 mm处设置一块工艺隔板，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】一下讽魏板；a—内圈板； 3—工或厢板；4一点埠固定'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1 一下脱篇板;2—下蛟.图8腹板组装示意当柱本身较长时，为防止腹板组装发生扭曲，可做些定位夹具，如图9所示，最好在箱型梁组立机上组装。
I-定位火具；L-槎副式 活动夫只7 3拒套聆架,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10I气保焊焊搜立焊；A•撞图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，应在组装时坡口朝外；当隔板又比 较密集时，采用先装中间两块隔板，焊好后探伤合格才可从中间向两边依次退着 装焊须保证隔板与腹板的焊接质量，探伤合格后方可盖板4.6装上翼缘板组装前清理U形口内部的所有杂物，将上翼缘板下端开坡口处对齐，与两腹板 压紧，需要注意的是一定要使得上翼缘板与隔板上边靠严（之前应用角尺测平面 度以调节隔板上端的工艺垫块在同一水平面上），若留下间隙会使电渣焊接时铁 水泄漏从而影响电渣焊质量，最后盖上翼缘板，见图11I 一上宛墀根：2-^证平而度■图11盖上翼缘板将坡口内点焊固定，在组装好的箱体两端加设引熄弧板然后焊接箱型柱自身4 条纵向焊缝，焊接前须在焊缝范围内和焊缝外侧面处单边30 mm范围内清除氧 化皮、铁锈、油污等。
先用气体保护焊焊接全焊透坡口处，当焊透部分的焊缝与 部分焊透的根部齐平时再纵向埋弧自动焊，主角焊缝同向对称焊接，以减少扭曲 变形，焊接顺序见图12图12箱型梁主焊缝焊接顺序注:焊接顺序1-2-3-45箱型柱焊接5.1箱型柱的埋弧自动焊若焊接坡口填充量较大，如单面全部焊接完会引起箱体变形时，可采用先焊1、 2焊缝，焊缝深度达到填充量的一半时，翻过来焊3、4焊缝，待全部焊满后再 翻过来将1、2焊缝焊满这样可使构件受热均匀，抵消焊接变形，一旦发生扭 曲变形，矫正变形很困难，因此采用合理的焊接顺序对减少焊接变形至关重要按照翼缘板两侧事先打好的样冲点划线，定出钻孔位置，翻身180°同样划线将 电渣焊焊接位置钻孔，清理孔内无杂物然后移至电渣焊设备处进行电渣焊，两 侧槽口应用两台焊机同时焊接采用丝极电渣焊，根据GB 50661-2011《钢 结构焊接规范》参数为:焊接电流380 ~ 400 A ,焊接电压45 ~ 48 V丝极电渣 焊焊接时应注意事项为：1 ）电渣焊的夹板隔板组装前必须经过三边刨平处理；2） 为了防止电渣焊气孔发生，一定要在内隔板组装前对电渣焊部位以及焊缝两 侧各30 mm的范围对油、锈和污物进行处理；3） 丝极电渣焊采用电渣弧压反馈自动调节系统，彻底解决了电渣焊接中间断弧 问题；4） 焊接工艺参数符合焊接工艺评定要求。
5.3箱型梁焊接变形的控制箱型柱内隔板的焊接采用热影响区比较小的CO2气体保护焊，按相同的焊接规 范参数进行焊接，以有效减少焊接变形箱型梁生产线同一隔板采用两台电渣焊机同时施焊，两台电渣焊机的工艺参数基 本保持一致，通过合理的工艺参数控制，焊接成型后不会产生过大变形二 S J 坡赛您stR布嚣 II0CN——I990Lngo【22 二 s J 坡赛坚 ®,ttsH 圮超 HR布嚣 IOOCN——LnoCNoLngo【CNJ 二 S J 坡赛大®抠媪屈rnooCN——ZIOOLngo【I〕-sx 神照苗姓柬土抠胡埋湫[E^iH基同、 勰g槌货H媪展、f ss?s—®—，蝶熙，奕K-wffi胡勰友划«ss^O^HSSSSUs、fi EE 00^ 013§iK 、54s?寸职屈佃 Eg霸也一olsms K .Ismwl - sn ,si smw oilsiw^ss_f S51osss-f ssoiwHWI^ 曲&HS能秘a田我划卅出姻K-、。