箱形柱梁制作安装工法

箱形柱（梁）制作安装工法

1前言

箱形柱（梁）制作安装工法是根据我公司多年来箱形柱（梁）制作安装经验编制。

2工法特点

箱形柱（梁）是由四块板组成管状承重结构，一般为矩形或方形。因其具有较好的刚度 和挠度，稳定性较好，受力均匀，承载能力优越于其它结构，故在承载要求高、结构特殊 的重要位置，多釆用箱形柱（梁）。该结构构件在柱一梁连接的部位，柱内设加筋隔板，因 其工艺复杂，焊接熔敷金属量大，隔板处需采用电渣焊（SES） o

3适用范围

由于箱形柱（梁）刚性大，自重轻，强度高，中间还可以灌注混凝土，形成特殊、紧箍 式混凝土一钢结构，具有良好的承载轴力、弯矩和抵抗水平力的性能，LI前，在高层、超 高层建筑中广泛釆用。

4工艺原理

箱形柱（梁）的截面结构见图1

图1箱形柱（梁）的截面示意图

如图1所示，箱形柱（梁）主要组成：上、下面板（腹板），两侧面板（翼板）和隔板三部 分，还有工艺板，为顺利完成电渣焊而在隔板位置增加的衬板，还有为保证主焊缝熔透而 乂不出现烧穿现象而在T型焊缝位置一一翼板或腹板位置增加的垫板，以及辅助撑板。

5工艺流程及控制要点

5.1制作流程：上翼板一隔板组立一侧腹板装配、U型组立一翻转后组装下翼板一箱形组 立f隔

板与翼板的焊接（电渣焊）一主体焊接

柱主体焊接釆用双丝双弧焊机焊接，最后一面隔板是在翼板焊好后再开孔采用电渣焊 机焊接，焊接设置引弧板。箱形柱焊接完成后进行调直矫正，而后用端面铳床进行端头切 割。最后组装底板及牛腿等。

5.2箱形柱制作组装顺序及焊接是关键工序，其组装工艺如下：

5.2.1首先以上面板作为组装基准，在其组装面上按施工图要求分别放出隔板及侧腹板装 配线，

并用样冲标记。

5.2.2先组装上翼板与隔板，组装在胎模上进行，装配好后，须施焊完毕方可进行下道工 序。 5.2.3腹板装配前须检查腹板的平直度，装配时采用一个方向装配，先定位中部加劲板，

后定位腹板。

5. 2. 4箱体结构整体组装在U型结构全部完成后进行，先将U型结构腹板边缘矫正好，使 其不平度＜L/1000 ,然后在下盖板上放岀腹板装配定位线，翻转与U型结构组装，采用一 个方向装配，定位点焊釆用对称施焊法。

5. 2. 5隔板最后一面焊接采用专用i殳备电渣压力焊机焊接。 5. 3隔板组立

5. 3.1隔板组装在隔板组立机上完成，隔板尺寸精确度是保证箱形梁组装质量的关键。隔板 的垂直度直接影响组装的箱形梁的旁弯、扭曲度，所以在组装前需对隔板的垂直度等制作 公差进行复核，使达到设讣要求。隔板SES辅助垫板组装示意如下图2。

内隔扳和

图2 隔板SES辅助垫板组装示意图

隔板位置的衬板，是为了形成电渣焊“空腔”，保证电渣焊形成添加的，而电渣焊的 难度也就在如何在此“空腔”内出现电渣焊，而不出现电弧，保证电渣焊出现且能持续进 行就要使得电渣焊焊接时的高温渣液不外溢，因此应将隔板端面铳平。装配使用隔板组立 机进行装配，隔板端面铳加工。隔

板、垫板装配允许偏差如下图3。

A-A

注：

B两翼板板间的距离：0〜+ lmm： L两腹板板间的距离：O~ + lmm： Bl隔板实际宽度：-2-Omm； L1隔板实际长度：T~+lmm； C隔板与腹板的间隙：3 ~ 4mm ；

隔板对角线允许偏差：Y1-Y2 ＜1.5mm： 当壁板厚度＜25mm时，Bl=B-40mmo

图3 隔板、垫板装配示意图

5. 3.2推荐不同壁板厚度配用的衬条尺寸（厚X宽）： 壁板厚度14、16mm时:-22X50；壁板厚度12mm

时，-20X50；壁板厚度WlOmm时，- 18X50； 5. 3.3隔板上装衬条采用点焊固定的方法：不要求全焊，只对其进行点固焊，点固焊缝长 ^20mm,并保证有足够的强度。

5. 3.4先检查上面板的长度、宽度并划出中心线，根据图纸画划出隔板、端板的位置，然 后组装隔板、

端板，必须保证隔板、端板与下面板垂直、居中。在下面板上装焊隔板，隔 板上的衬条端面与下面板接触面的间隙缝Wlmm。装焊后可以用直径1・2mm的焊丝进行穿通 测试，确认合格后再装两边的壁板。如下图4。

图4 翼板与内隔板组装示意图

5.4腹板组装、U型组立

组装腹板:组立时应将钢板校平后再组装，钢板平面度控制在3mm以内，腹板及隔板的 顶面平面度控制在2mm以内；当隔板间距小于300mm时，无法实施双面焊，应加衬板预留, 如下图7。电渣焊孔尺寸应根据隔板大小确定，但不允许超出电渣焊道2mm,隔板位置应用 石笔标注在左右腹板上并打上样冲，隔板电渣焊位置避免钢板对接焊缝存在，两者错开距 离$200mm。腹板组装见下图5。

5 5箱形盖板装酉己

箱开;盖板装配：盖板前应仔细检查所有与盖板接触的隔板衬条端面，以及主焊缝的全 熔透衬条端面是否平整。检查隔板衬条端面与盖板之间的间隙，对焊疤、焊痘等进行打磨。 在装配盖板时，重点对电渣焊接触部位进行压紧，周圉加点固焊，保证装配盖板后的电渣 焊孔质量。

5. 5.1检查上翼板的扭曲，弯曲度及平面度W2mni,同时检查U型组立上平面的平面度W2mm。 5. 5.2箱型组立时，翼缘板对接焊缝错开距离宜大于500mmo组立时翼板腹板必须压紧，不 能留间隙。 5. 5.3构件点焊时，点焊高度不宜超过焊缝设计高度的2/3,点焊间距300〜500mm为宜， 焊材选择必须与母材匹配。箱形组立完毕准备电渣焊。。 5. 6 T型位置焊接

通常称主焊缝，也即上下面板与侧面板的焊接，为提高效率，同时又要能保证质量， 采用埋弧焊，考虑到箱形梁板厚较疗，乂可将传统埋弧焊改造，采用LI前工艺已较成熟的 粉末埋弧焊。其焊接循序为；翻转90。,对主焊缝（T型位置焊缝）先进行打底补焊，为 提高效率，同时乂要能保证质量，采用双丝双弧焊。再进行180°翻转，进行另一主焊缝 的焊接。主焊缝埋弧焊技术要求如下： 5.6.1采用埋弧焊焊接时应加引、收弧板。引弧、收弧板必须超岀构件焊缝80mm以上。

5.6.2焊剂使用前必须按照规定进行烘焙。焊丝不得有锈、油污等污物。箱型柱主焊缝焊 接时以双丝双弧焊为主，坡口对装间隙过大时可采用气保焊打底。

5.6. 3扌是供参考参数：焊丝①4,材质H08MnA配合HJ431,先行电流750〜850A,电压33V, 后行电流600

〜700扎电压36*焊接速度为30〜70cm/mino

5.6.4多层施焊时应选择合理顺序，用龙门焊两台机头，同时同向对称焊⑸接同一侧钢板 的两条焊缝2〜3遍，然后翻转工件焊另一侧的两条焊缝4〜6层，依次焊满为止。 5.6.5注意事项：每道焊缝焊接完毕应及时清理焊渣及表面飞溅，有影响焊接质量的缺陷, 应及时清除后，在进行焊接。在焊接过程中，将翼板在长度方向用千斤顶顶紧，以保证焊 缝间隙始终小于规定值。焊接完成后，必须经过探伤合格后，方可进行下道工序的制作。 5.7隔板端板焊接，隔板厚度大于25mm时，焊接前用火焰预热，预热温度至60〜100°C, 宽度为焊缝两侧100mm范围内，实行双面焊时应背面清根；多个隔板焊接时应间隔焊接， 从中间向两端跳焊，避免焊接变形。隔板焊接完毕，应作角变形火焰矫正，山质检人员进 行探伤，合格后方进行下道工序。见下图6。

5.8隔板的电渣焊焊接

隔板及衬条的隔板与面板的焊接，由于其接头特殊，为纵向焊缝，考虑到焊接质量和 工作效率采用电渣焊。隔板有四个面需焊接，其中两个面采用电渣焊，另外两个角焊缝， 为提高效率，采用co：气体保护焊焊接。 5.8.1 •焊前准备

&在电渣焊前要先对箱体进行电渣焊(SES)钻孔。钻孔(上、下)要求在焊缝的正中位置, 孔径$20mm。

b.熔嘴按要求烘干且要夹持紧，熔嘴尽可能在焊缝中心。 C.伸出长度一般在20 mm左右。

d・熔嘴长度=焊缝长度+ 150〜200 mmo 5・8・2焊接参数见下表1

表1 焊接参数

板厚(mm) 12 〜18 20 〜30

装配间隙(mm) 20 25 〜30 30 熔嘴直径(mm) \"8〜\"10 <1>10 〜<1>12 <1>12 焊接电压(V) 30 〜36 38 〜42 38 〜46 焊接电流(A) 200〜300 300〜450 500〜600 32 〜60 我们在此工程中经过调试，最终将电压基本定为38V,电流采用360Ao

5.8.3电渣焊操作

1、£早彳酋胡鶴市力口已14爪 HI “I奋苗

2） 同一隔板两侧的电扭焊应同4詁焊，熔嘴应保证在焊道的中心位置。焊接过程中， 应随时检

查熔嘴是否在焊道的中心位置，严禁熔嘴和焊丝过偏，中间不得中断。

3） 焊缝收尾时，应适当减少焊接电流，并断续送进焊丝，将焊缝引到熄弧套筒上收弧。 4） 焊接完成后，必须经过探伤合格后，方可进行下道工序的制作。 6箱型柱（梁）安装 6. 1基础处理

6. 1. 1在每个地脚螺栓旁放置垫铁处凿平，保证垫铁的水平度及与基础面均匀接触。 6. 1. 2灌浆面凿麻面。 6.1.3钢柱起吊前，在柱子中心的两个方向上、下两处标出中心线标志及在柱底板向上 500〜1000mm处划一水平线，以备找正柱子时使用。

6. 1. 4在柱子下部标岀标高找正点或测量每根柱子的实际长度。 6.1.5柱子吊装前根据柱子的种类和髙度确定绑扎点，柱底上部用麻绳绑好，作为牵制溜 绳的调整方向。吊装前准备工作就绪后，先进行试吊，吊起一端高度为100〜200mm时停吊, 检查索具牢固和吊车稳定板位于安装基础时，可指挥吊车缓慢下降，当柱底距离基础位置 40〜100mm时，调整柱底与基础两基线达到准确位置，指挥吊车下降就位，见示意图7。

6.1.6钢柱立起就位后，用4块斜垫板进行钢柱的垂直度调整，用2台经纬仪从互成90。 的两个方向观

钢柱吊则，保证使钢柱垂直度要求，见示意图8。

安裂用宜

图7钢柱吊装示意图 爬梯 巾

图8钢柱垂直度示意图

箱型柱上下分段处吊装时利用事先焊接于柱头的耳板定位，焊接完毕后将其切割掉并 打磨光滑。

7材料与设备

7. 1 焊丝为： Q235-H08A, Q235—H08MnA, Q345-H10Mn2Ao 焊剂为：町431, SJ101, H152 等。引弧剂

=16mm閲

钢

为：YF-150或自制铁丸。熔嘴为：用无缝钢管涂药皮。原材料进厂检验方法 和抽查数量应按照国家标准进行检验和抽查。

7. 2施工机具配备下表2

表2 施工机具 机械名称 多头直条自动切割机 半自动切割机 自动埋弧焊机 C02气体保护焊机 数量（台） 2 2 4 8 4 2 2 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 10 L 0 手工电弧焊机 电渣焊机 双丝双弧焊机 端而铳床 U型钢组立机 隔板组力机 刨边机 金属抛丸机 行车、龙门吊、半门吊 汽车式起重机50t （安装用） 汽车式起重机25t （安装用） 光学经纬仪“苏光J：” （安装用） 水准仪“北光S,” （安装用） 5m塔尺（安装用） 千斤顶（安装用） 倒链（安装用） 电子漆膜测厚仪（检测用）

1 施工中需要的小型工机具 8质量主要控制点

8. 1电渣焊缺陷及防止措施参见下表3

随需要配置 表3 电渣焊缺陷及防止措施

序号 缺陷名称 缺陷特征 产生原因 防止措施 1 成形不良 1. 表而不光滑 2. 1.焊缝冷却太快 2 •模块间隙装配不世 1. 调整模块出水温 2. 轻微震动模块使贴紧 表面髙低不平 3.表而凹凸严重 1. 溢出焊缝的多余 部3 •模块有熔蚀状态 1. 模块局部密封性差 2. 模块较大而积不密封 3. 模块被熔蚀 1. 前者氢气孔、后者CO气孔 2. 多为氢气孔，有水份入 3.加强水流量 1. 可轻微鎚击使之密封 2. 采用石棉绳或耐火泥堵塞 3. 加强水流量 4. 采用夹具夹紧模块 1. 除尽工件及焊丝铁锈、油污 2 焊瘤 分点状金属物 2. 片状金属物 3. 堆状金属物 1. 园形或椭园形 3 气孔 2. 单个存在 3. 密集蜂窝状 1. 表面渣 3. 多为CO气孔，工作及焊纟2. 严格干燥焊剂 幺 不淸结有大量氧化物进入 熔池 1. 熔池温度不均匀形成快 2. 熔池浅金属熔化不充分 3. 熔池深金属熔化不充分 1. 模块温度低、电流小电压 低3. 采用含硅焊丝 1. 适当摆动焊丝 2. 添加焊剂提髙渣池深度 3. 降低渣池深度适当增大电流 和4 夹渣 2. 中心渣 3. 周边渣 电压 1 •大焊接电流或焊丝•摆动 2. 提高渣池深度、增加渣池温 度 5 未焊透 1. 焊缝表而 2. 焊缝中间 2. 送丝速度太快，冷凝成型 时3. 减慢送丝速度、降低冷却水 焊丝未摆动 间大于电流熔蚀时间 1. 表而未熔合 2. 中心未熔合 1. 电流太小，送丝速度太快 2. 模块水温太低、流呈:太大 3. 渣池太注、熔池温度太低 1. 存在低熔点化合物 2. 工件淬硬性大、冷却太快 3. 工件刚性大，内应力大 流量 1. 增大电流、降低送丝速度 2. 降低水流呈:、检查水温 3. 增加渣池深度、同时摆动焊 Vt 6 未熔合 1. 放射裂纹 7 1. 清结干燥焊剂，降低S、P含 量 2. 选用抗裂性好的焊丝 3. 加入脱S、P的化学元素 4. 降低工件的内应力 热裂纹 2. 表面裂纹 3. 中心裂纹 1. 工件约朿力大、焊缝不能收 缩 1. 降低工件的约朿力、改造接 头1. 焊缝与母材交界 处 8 2. 工件结构复杂、刚性大 形式 冷措施 3. 调整工艺参数消除工件缺陷 冷裂纹 2. 纵向裂纹 3. 横向裂纹 3. 焊缝中存在气孔、未焊透等 缺2. 降低工件刚性，采取预热、 缓陷 8.2注意事项

8.2.1在焊接过程中，应根据熔池情况补充少量焊剂。

8.2.2焊接过程中，如出现异常有断弧的可能，调整熔嘴的高度。

8・2・3随时观察熔嘴是否在焊缝中心，随时进行调整，以免熔嘴侧壁短路，造成断弧。 8.2. 4随时观察侧板的红热状态，如有异常，随时进行规范参数的调整。 8.3制作工程中严格按照以下规范及技术标准执行

《钢结构工程施工质量验收规》

《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345） 《钢结构工程施工及验收规范》

GB50205

《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99

《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81 《碳钢焊条》

GB/T5117

《低合金钢焊条》 GB/T5118 《熔化焊用钢丝》 GB/T14957

《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 GB/T8923

对箱形柱隔板电渣焊无损检测除要符合《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002附录C 箱形柱（梁）内隔板电渣焊焊缝宽度的测量的规定进行焊缝熔透宽度、焊缝偏移检测。 9安全措施

9. 1施工现场设专职安全员进行现场安全措施的落实与管理，对现场施工人员、现场机械设 备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作业人员必须是经过培训，持证上岗。 施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、劳保鞋；

9. 2作业前应设备员及施工人员应对使用的工具、机具、设备进行检查，安全装置齐全有效;

9. 3操作面应有可幕的架台，护身，经检查无误，进行操作。材料应放在安全地方，禁止随 便放置； 9. 4起吊钢构件时，提升或下降要平稳，避免紧急制动或冲击。山专职起重工负责指挥，信， 严禁违章操作；

9. 5车间的机电设备、闸箱、电焊机，应有可靠的防水措施。线缆不能破皮裸露；

9. 6安全设施有专人按规定统一设置，其他人不得随意拆动。因工作需要须拆动时，要经过 有关人员允许，事后要及时恢复，安全员要认真检查；

9. 7搞好安全用电，所有用电设备的拆除及现场照明均山专业电工担任，使用的电动工具， 必须安装漏电保护器；

9. 8切实搞好防火，各项操作均应按规定正确使用；

9. 9定期进行安全检查，预防和控制事故的不安全因素； 9. 10所有的安全活动及交底记录及文件要齐全。 10环保措施

一一预防污染：建立一体化管理体系，对公司全体成员提出要求，強化污染预防。 ——保障安全健康：为员工和外来人员提供安全健康保障

其中施工噪声排放符合国家标准GB12523《建筑施丄场地噪声限值》: 车间昼间W70dB 夜间W55dB

施工粉尘排放符合国家标准GB3096《环境空气质量标准》,施工现场为 三级标准^0. 5mg/m3 （日平均）

对产生的固体废物（如焊渣、铁屑等）应进行分类收集、统一处理、减少对环境的污 染坚持节能降耗，考虑可持续发展