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1、BOX 柱制作工艺曹义进一、基本要求1、适用对象随着国内钢结构的发展，越来越多的项目中出现了箱体结构。箱型结构刚性大、自重轻、强 度较高，同时可以在箱型结构中空内浇注混凝土以组成混合结构，因此箱型结构在体育场管、高 层、超高层建筑中应用日益广泛，特别是箱型柱运用更是广泛。2. 特点2.1 箱型柱的结构特点是主干为箱型，内侧在对应于外侧牛腿上下翼板位置设置内隔板且一 般要求与四面主板熔透焊接；2.2高层结构的箱型柱制作和安装通常分若干段进行，下节柱的柱顶四边向内50100毫米范围要端铣，端面铣垂直于柱身，以保证箱型柱整体的垂直度；2.3 箱型柱容易因焊接不当产生扭曲变形，而造成上下节柱对接缝出现
2、错口等问题；2.4 内隔板与主板的焊接应根据截面的大小，分别采用电渣焊或者开人孔人钻进去焊接，或 者薄板小截面采用主板开槽隔板伸出来的方式 ，实现内隔板与主板的焊接。从而解决操作人员无 法进入内部焊接的较小截面箱型柱的内隔板与四面主板熔透焊接问题。3、适用标准钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)；低合金高强度结构钢(GB/T1591-94)；厚度方向性能钢板(GB/T5313-85)；建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002)；涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级(GB8923-88)；钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法(GB11345-89)；设计院相关技术文件；4、
3、机械设备箱型构件加工制作过程中主要用到以下设备(见表1)；主要机具及设备表 1名称用途多头直条切割机箱型柱主板四大片下料数控直条切割机箱型柱主板四大片及零件板下料刨边机开坡口二、操作流程原材料丨*材料检验排版拼板、焊接、F下料腹板与翼板拼接1钢板校平I腹板开坡口工艺隔板与内隔板与下翼缘板装配U型结构组合内隔板与腹板焊接UT-箱型结构组合内隔板与翼板间电渣焊UT主焊缝焊接焊接变形矫正柱底板端石抛丸除锈素材抛丸除锈柱脚、牛腿、加劲板下料、钻孔组装焊接整体装配焊接阿:涂装B-H组立机箱型柱的U型组立数控平面钻床箱型柱连接板钻孔CNCX三维数控钻孔机H型钢钻孔抛丸机构件抛丸除锈SES电渣焊机箱型柱隔板
4、电渣焊缝焊接门型埋弧电焊机箱型柱主焊缝焊接成品出丿箱型构件加工制作工艺流程三、 工艺流程 1、排版下料1.1 箱梁制作时按图纸中构件分段形式出厂，若遇有箱梁弯曲弧度过大，导致构件超宽需再分段出厂的构件，应在下料前提出，与现场安装单位确认后方可进行。1.2排版时应尽量减少拼接接头，翼缘板和腹板拼接缝错开至少200mm，拼接缝与加劲板至少错开 200mm。1.3 四大片需要开孔的，孔应在腹板数控下料同时切割，开孔尺寸按图纸适当加放余量，并按 图纸要求开现场坡口。1.4 箱形梁翼缘板宽度方向下净料，腹板宽度方向按照主焊缝质量要求适当释放焊接收缩余量；翼板长度方向放50mm余量，腹板长度方向在需要拼接
5、处不放余量，在现场接头处加放余 量 50mm。翼板,腹板用数控或多头切割下料，翼板宽度加余量2mm，腹板宽度加余量5mm，长度均加 50mm 余量。 切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气, 切割后表面应光滑无裂纹, 熔渣和飞溅物应清 除干净。所有零件切割应用自动或半自动切割机或剪板机进行, 严禁随意手工切割。 腹板开剖口，腹板预留电渣焊孔，见图一。图一 腹板预留的电渣焊孔2、预除锈、涂状4.1 除锈4.1.1 钢材表面的锈蚀度和清洁度可按涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准目测外 观或做样板、照片对比。4.1.2 构件表面除锈方法与除锈等级应与设计采用的涂料相适应。4.1.3 构件的除锈应在
6、对制作质量检验合格后，方可进行。4.1.4除锈后，一般应在4小时内涂刷首道底漆，涂层在4小时内不得淋雨。油漆的调制和喷 涂应按使用说明书进行。4.1.5 摩擦型高强度螺栓连接面的清洁度，除达到规定级别要求外，同时还须满足设计的抗滑 移系数要求的粗糙度。4.1.6 与混凝土直接接触或埋入其中的构件可不进行处理。4.2 涂装4.2.1 涂装方法一般为刷涂法、手工滚涂法、空气喷涂法和高压无气喷涂法。工厂涂装一般以 喷涂法为主。4.2.2 涂装前，必须由检查员检查表面除锈情况，达到设计要求后方可涂装。经处理好的摩擦面，不能有毛刺（钻孔后周边即应磨光）、焊疤飞溅、油漆或污损等，并不允许再行打磨、锤 击或
7、碰撞。6.4电渣焊隔板下料开坡口见下图二，电渣焊隔板的两端预留10mm是为了防止电渣焊焊缝有 孔产生漏渣。按照设计要求开坡口电渣焊隔板，坡口两端预留10mm图二6.5箱形柱在工地的接头应全部采用焊接，其坡口应采用下图的形式。下节箱形柱的上端应设 置隔板，并应与柱口齐平，厚度不宜小于16mm。其边缘应与柱口截面一起刨平。在上节箱形 柱安装单元的下部附近，尚应设置上柱隔板，其厚度不宜小于10mm。柱在工地的接头上下侧 各 100mm 范围内，截面组装焊缝应采用坡口全熔透焊缝。（见图三）图三3、坡口形式汇总7.1 较短坡口（主要是板拼接，非主焊缝装焊）使用半自动切割机火焰切割，长坡口（箱型柱 四条主
8、焊缝）宜使用刨边机或无轨自导向切割机开制。7.2不等厚板对接时，板厚差At 15mm时，过度坡口采用1： 5,板厚差At215mm时，厚板 过渡需采用1： 8坡度且t20 mm 的坡口形式t 50 mm 的坡口形式图六4、组装胎架为保证腹板和隔板的紧密贴合，箱型构件通常采用如下（图七）胎架进行组装；5、组装步骤及控制方法9.1 采用电渣焊的箱型结构的主体组装9.1.1 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。9.1.2 内隔板和衬板的组装（如下图八）图八注：a.隔板与衬板或垫板必须组装密贴，间隙小于0.5mm，并通长加焊一道，防止
9、电渣焊漏渣。b隔板与衬板或垫板组装时，宽度方向应在截面尺寸L1的基础上加4mm余量。9.1.3下翼板与内隔板的组装如图4,隔板和翼缘板、腹板组装间隙小于0.5mm。组装内隔板 时以下翼缘板下端（靴板下端预留5mm端铣余量）为基准定位线，依次往柱顶方向画线定位，（如 下图九）；图九9.1.4 腹板的组装腹板组装见下图六腹板组装时与翼缘板下端（靴板下端）对齐.为确保主焊缝焊接质量,腹板组装时应确保根部垫板8mm宽度.并确保构件截面尺寸沿腹板高度方向有4mm焊接收缩余量（如 下图十）；9.1.5 为保证腹板与隔板紧密贴合和,应采用相应的工装夹具组装。9.1.6组“U”后，用C02气体保护焊焊接内隔板
10、与腹板的焊缝，焊后100%UT探伤，合格后方可装上翼板，焊接过程及组装（如下图十一）；C02W/H翻刃C02炸方向腹板C02克O卜理板图十一 箱形内部的装配焊接9.1.7组U后，进行第二块翼缘板的组装。组装时保证两翼缘板的平行度及翼缘板和腹板的定位尺寸。主焊缝部位应采用气体保护焊通长打底焊接，以防止吊运及电渣焊过程中构件变形9.1.8 SES （电渣焊）钻孔位置在腹板上，如技术文件无此规定也可在翼板方向钻孔施焊，但内隔板装配位置应旋转90。SES （电渣焊）要双向同时进行（见图十二）；图十二 箱型结构SES （电渣焊）钻孔9.1.9四条主焊缝的焊接（见图十三），采用半自动埋弧焊或双丝焊,两条焊
11、缝同时施焊，焊接过程中必须严格遵守同向、同步、同规范施焊，并要求一次焊接完成，以防止扭曲变形。出 现变形后，可采用局部加热、加油压的方法进行矫正。图十三 箱型结构四条主焊缝的焊接图9.1.8根据加工图尺寸进行切头,长度放35mm余量。9.1.9 构件组装完毕后应进行自检和互检，准确无误后再提交专检人员验收，若在检验中发现 问题，应及时进行修理和矫正。构件的相邻两腹板和翼板，距两端头lm处，均应打上钢印并 编号，钢印处要预打磨，钢印必须清晰。9.1.10拼装后按焊接工艺要领进行焊接和矫正。9.1.11 采用局部加热、加压的方法进行矫正。9.1.12采用端面铣床进行端面铣削，并保证柱身与端面（铣平
12、面）的垂直度。9.2 不采用电渣焊的箱型结构主体组装9.2.1 排版，放样，号料，下料的要求同上，但其腹板切坡口时不用预留电渣焊孔。9.2.2基本组立方法可采用9.1所示箱型构件的组立方法，主要过程即组U,具体（见下图十 四）；四 装配顺序图图十为防止内部隔板的焊接造成柱身变形， U 形组立完成前，涉及隔板的焊缝一律采用点焊。 U形组立完成后，焊缝尽量对称焊接，即先焊接隔板与翼缘板焊缝的2/3，再对称焊接隔板与腹板的 焊缝，最后完成隔板与翼缘板焊缝剩余的1/3。整个隔板焊缝均尽量采用平焊。9.2.3按照上图的方法组U后，把隔板的U形焊缝全部焊接完毕，再盖板。隔板上无人孔的， 其和盖板的焊缝可采
13、用塞焊的方法完成焊接，塞焊槽的开法具体按照图十五进行操作。塞焊后， 焊缝表面需磨平。隔板上有无人孔的，内部的焊缝需要焊工从隔板人孔进入实施焊接，焊接过程 中必须保证良好的通风条件。对于薄板小截面的箱型构件内隔板的焊接，应采用电渣焊或者采用 主板开槽隔板伸出来的方式进行焊接。1LO0槽 焊 塞度 宽 的 板 缘 翼1-1图十五 塞焊槽的开法9.2.4 四条主焊缝的焊接(见上图十三)，焊接过程中必须严格遵守同向、同步、同规范施焊，并要求一次焊接完成 ，以防止扭曲变形。6、端铣(1) 要进行端面铣的箱形柱，必须经校正。其垂直度、平整度均需符合要求(如下图十六)；图十六(2) 调整箱形柱的位置。柱端伸
14、出长度适合，并确保铣削端面与箱形柱的四面垂直。(3) 以柱端有封板的一端为基准，进行端面铣削，按已划出的基准线为基准，并将预留的35mm 加工余量作为端面铣削量。铣削干净，端面四周的铣削宽度应一致，箱型柱端面，粗糙度要求12.5，垂直度要求0.5。柱连接处的倾斜度允许偏差不大于1.5h/1000, h为截面宽度。（4）铣削面应保证与柱面垂直。铣面应平整光洁。没有明显的深线的刀痕。铣削后，装配、应 将四周的铣削毛刺除去或磨去。7、二次组装12.1 柱与底板的连接部位应刨平顶紧（包括柱底板上的加劲板），然后进行角焊缝焊接；应在 柱身上开劲板的插槽，开外坡口焊接。12.2柱顶板焊接完成后,矫正并根据实长柱顶铣平到实际长度，组装及焊接牛腿。12.3 牛腿及柱身上的高强螺栓孔采用数控钻床加工。构件过大不能进行数控加工的应进行模板 套钻，当构件上的孔群多，为保证精度应在组装前先进行钻孔。12.4 牛腿、底板等部件装配前，须对主焊缝部位进行清理。12.5采用端面铣床进行端面铣削，要确保孔中心到柱中心距离L （如下图十七）；8、焊接方式的选择 焊接顺序的选择应考虑焊接变形，尽量采用对称焊接，对收缩量大的部位先焊接，焊接过 程中应
