浅谈某工程钢结构施工组织设计

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　　摘要：笔者结合自身的实际工作情况，对某工程的钢结构设计、组织、施工及应用进行了有益的探讨，以供同行交流。
　　关键词：工程、钢结构、施工、组织、设计、应用
　　一、工程特点
　　1.技术准备：
　　在构件制作前，应按照施工图纸的要求及《建筑钢结构焊接规程》的要求进行焊接工艺评定试验及编制各类施工工艺。建筑钢结构用钢材及焊接材料的选用应符合设计图的要求，并有质量证明书和检验报告，当采用其他材料代替设计的材料时，须经原设计单位同意。
　　钢材的成分、性能复验应符合国家现行有关工程质量验收标准的规定；主要焊缝采用的焊接填充材料应按生产批号进行复验，复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。焊接材料应符合国标《碳钢焊条》（GB/T5117）、《低合金钢焊条》（GB/T5118）的规定。焊条、焊丝、焊剂和药芯焊丝在使用前，必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干；受潮的焊条不应使用。
　　2.对接要求：
　　不同板厚及宽度的材料对接时，应作平缓过渡：不同板厚的板材或管材对接接头受拉时，其允许厚度偏差值应符合表中规定；其连接处最大允许坡度值为1：2.5。
　　
　　
　　
　　焊接作业区环境温度低于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃时方可施焊。且焊接过程中不得低于这个温度。
　　
　　
　　
　　4.焊接工艺：
　　焊角焊缝时，电流要大些；打底焊时，使用的焊接电流要小些；填充焊时，通常用较大的焊接电流；盖面焊时，为防止咬边和获得较美观的焊缝，使用的电流要小些。焊接电流初步选定后，要通过试焊调整。电弧电压主要取决于弧长。焊接工艺参数的选择，应在保证焊接质量条件下，采用大直径焊条和大电流焊接，以提高生产率。坡口底层焊道宜采用不大于4.0mm的焊条，在承受动载荷情况下，焊接接头的焊缝余高应趋于零。
　　施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面的清理，以确保质量；角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板引出板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式应与被焊焊缝相同，禁止使用其他材质的材料充当引弧板引出板。其长度、厚度、宽度均应达到相应标准。焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板引出板，并修磨平整。
　　定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式施焊相当，定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。应按照操作规程及要求进行操作。对于非密闭的隐蔽部位，应按施工图的要求进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶紧的部位，必须经质检部检验合格后才能施焊。在组装好的构件上施焊，应严格按焊接工艺规定的参数以及焊接顺序进行，以控制焊后变形。
　　在约束焊道上施焊，应连续进行；采用多层焊时，应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。因焊接变形的构件，可用机械（冷矫）或在严格控制温度的条件下加热（热矫）的方法进行矫正。
　　二、钢构件的焊接检验：
　　无论对于钢结构的哪种焊接，我们在检查时都要悉数检查，以确保焊接的质量和安全。对于焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求，检查焊接材料应注重质量合格证明文件，中文标志及检验报告等；重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验、复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求，重点是检查其复验报告；焊工必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在考试合格项目认可的范围内施焊，检查焊工合格证书及其认可范围、有效期；施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺，着重于检查焊接工艺评定报告；设计要求全熔透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验、超声波探伤不能做出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准，关键是检查焊缝探伤报告；焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷，一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷；且一级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷，要注重于观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查；角接接头等要求熔透的对接和角接组合焊缝，其焊脚尺寸不得小于1/4的板厚；焊脚的允许偏差为0～4mm，要观察检查，用焊缝量规抽查测量。
　　三、钢结构构件的组装：
　　1.钢构件组装的一般规定：
　　组装平台、模架等，必须依据图纸、工艺和质量标准，并结合构件特点，提出相应的组装措施，以保证构件的组装精度和平整牢固；应考虑焊接的可能性，焊接变形为最小，且便于矫正，以确定采取一次组装或多次组装，即先组装、焊接成若干个部件，并分别矫正焊接变形，再组装成构件；还应考虑焊接收缩余量、焊后加工余量。
　　对所有加工的零部件应检查其规格、尺寸、数量是否符合要求，凡隐蔽部位组装后，应经质检部确认合格后，才能进行焊接或外部隐蔽；组装出首批构件后，应经质检部全面检查确认合格后，方可继续组装；凡需拼接接料时，应先拼接、焊接、经检验、矫正合格后，再进行组装。
　　应根据结构形式、焊接方法、焊接顺序等因素，确定合理的组装顺序，一般宜先主要零件，后次要零件，先中间后两端，先横向后纵向，先内部后外部，以减少变形；当采用夹具组装时，拆除夹具时， 应用气割切除，应对残留的焊疤、熔渣应修磨干净。钢板拼接宽度不宜小于300mm，长度不宜小于600mm；型钢拼接长度不宜小于2倍截面长边或直径，且不小于600mm。所有拼接焊缝均为全熔透对拼焊缝，100%超声波探伤检验合格。
　　2.组装方法：
　　对钢结构构件的组装一般采用如下方法：仿形复制装配法，此装配方法适用横断面互为对称的桁架结构组装；立装法，此法适用放置平稳、高度不大的结构或者大直径的园筒；卧装法，此方法适合于断面不大，但长度较长的细长构件；胎模装配法，此装配方法适用于批量大、精度高的产品。
　　3.构件组立在全自动组立机上进行：
　　组立前须核实待组立件与设计图纸是否相同，并检验CO2气体的纯度，焊丝的规格、材质；先将腹板与翼板组立、点焊成“T”或者“「”型，再点焊成“H”或者“□”型，点焊采用手工电弧焊或CO2气体保护焊；腹板采用二次定位，先由机械系统粗定位，再由液压系统精确定位，保证腹板对中性。组立后由专职质检员对构件进行检测，检测工具：卷尺、角度尺、塞尺。允许偏差：
　　
　　
　　
　　构件组立后，须堆放平整，工序转移过程中慢起慢放以减小构件变形。
　　
　　
　　
　　四、钢构件的验收
　　我们在对钢构件及其构件的验收过程中，应该全数检查。
　　1.钢构件检验：钢材品种、性能应符合现行国家产品标准和设计要求，检查质量合格证明文件，中文标志及检验报告。
　　2.对设计有复验要求的钢材或对质量有疑义的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合相关标准和设计要求，检验不合格者不得使用；检查复验报告。
　　3.钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱；观察或用放大镜及百分尺检查，有疑义时作渗透、磁粉或超声波探伤检查。
　　4.气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于2mm；检查工艺报告和施工记录。
　　5.钢结构外形尺寸主控项目允许偏差应符合GB50205-2001附表之规定；用钢尺检查。
　　6.组装检查合格后，标注中心线，控制基准线等标记特殊位置。
　　7.验收加钢构件制作应提交的资料是否齐全合格，钢构件制作要提供规范或标准要求的有关制作和预拼装资料，以作为现场安装的依据。

　　8.根据合同规定或业主的要求，验收合格后方可安排运输至现场，验收要填写记录报告，以便复查。
　　五、铸钢节点焊接
　　根据施工工艺（钢构件划分的单元体或扩大的单元体）要求，铸钢节点部分在工厂进行焊接，部分需要在现场进行焊接，应着重做好铸钢节点的焊接工艺评定工作，从源头上确保焊接质量。
　　1.工厂焊接时条件相对理想，因此按照暨定的工艺进行作业，质量保证率相对较大。
　　2.现场焊接时由于场地开阔,为保证铸钢节点焊接时不受风力影响,在现场搭设专用的焊接工棚。现场安装时将铸钢节点与钢梁进行机械固连接,然后采用电加热板对铸钢节点和钢梁焊接区域200mm范围内进行预热,停止加热15min(实际试验后确定),以便于热量向母体内部传递,使母体内芯于表面温度接近,用测量计测量各方向温度基本一致。预热温度达到后，立即用双数焊工对焊缝进行手工电弧焊接。然后采用超声波进行100%的焊缝探伤。
　　3.焊接时，每焊一层焊缝，用小锤进行振动敲渣，在清渣的同时通过振动击打，可消除部分焊接应力。焊接过程中确保焊接层间温度不低于预热温度。由热敏式测温监控测量，焊接结束后立即用三层以上石棉布覆盖包裹保温，保温3h～5h。
　　4.每个焊工的专用工作用具要保护，焊具要保持干燥，尽可能相对焊接以减少焊接应力的集中。
　　5.对于现场焊接的焊缝的检测,应按实际情况分批次进行检测。焊缝检测合格后方可浇筑楼面混凝土。
　　6.钢结构卸载阶段进行应力应变测试，具体测试方法及测试部位详细见建设单位委托的检测单位施工方案。
　　7.为保证工程质量，防风防雨是工程焊接中一项非常重要的防护措施。为了保证CO2保护焊正常进行,应做好防风工作。在要焊区域围上三防布等防护材料。
　　六、钢结构施工安全及主要质量措施
　　1、钢结构施工安全措施：
　　本钢结构工程现场施工如吊装、焊接、楼面压型钢板、剪力栓钉、防火涂料等主要施工工序均位于高空，技术负责人应对作业人员进行安全技术交底，针对工序特点，指定必要的安全技术措施，坚持安全施工，文明施工的原则，因此安全应特别引起重视。如；吊装安全措施：吊装时，登高作业人员应按要求佩带安全帽、保险绳等必要防护用品；起重机指挥人员应规范指挥信号，避免由于理解错误引起安全事故的发生；由于本工程钢构件单元体重量大，就位时为避免安全事故及施工方便，应采用连接耳板或者限位板等临时连接措施进行构件焊接前的相对固定。焊接安全措施：焊接作业区域应搭设操作平台，平台搭设以满足焊接作业人员操作方便为原则；焊接作业区域下方1m搭设操作平台隔层处，在各隔层一定范围内铺设石棉布或者单层彩钢板等材料，避免由于焊接火花引起火灾；焊接作业区域配备一定数量的灭火器，以便应对火灾。
　　2.主要质量措施：
　　应进一步加强质量教育，提高全员质量意识，建立健全质量保证体系：强化质量检查职能，坚持质量奖罚分明；健全质量管理制度，严格执行“三检制”（自检、互检、交接检）监理签证制度；搞好项目管理，健全质量管理网络，坚持“谁施工谁负责质量”的原则。要加强职工培训，搞好技术攻关；组织好设计交底、图纸学习、方案编制与技术交底工作；加强测量的交接复核工作，保护好测量控制桩；加强质量软件资料的管理工作，保证软件资料与工程实体同步；加强计量工作，严格计量器具的管理。
　　此外，我们还应认真组织质量宣传活动，促进质量管理登上新台阶。
　　七、结束语
　　总而言之，钢结构工程的设计、组织、施工及应用是一个综合的过程，我们在对其进行分析时应结合工程的实际情况及工程结构的技术综合考虑各方面的要素，唯此方能确保工程能合理有序的进行。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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