对于建筑钢结构制造技术的思考

2020-02-14王军鹏

建材与装饰 2020年8期

王军鹏

（上海建工（江苏）钢结构有限公司江苏省南通市 226116）

随着现代建筑不断朝着空间更高大上发展，建筑钢结构施工技术便应运而生。钢结构的制造一般由材料采购、零部件加工、组立装配、焊接、除锈、防腐涂装等工序构成。

1 合理选择材料

钢材的质量在钢结构施工中非常重要。根据项目的需求差异，钢材选择也不同，需综合考虑其焊接性、成型性、经济性。建筑钢结构使用最多的还是碳素结构钢和低合金高强度结构钢，钢材的质量、尺寸、材质要符合现行国家标准，例如Q235钢要满足《碳素结构钢》（GB/T 700）的要求，Q345钢应满足《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）的要求，材料进场制作前要抽样复检，检测化学成分、物理力学性能等指标，合格方可使用，材料的堆放要有利于搬运，避免钢材变形，减少钢材锈蚀，并放置标牌，标牌内容要明示钢材品种、尺寸、材质等信息。

2 零部件加工

零部件加工由以下部分构成：钢材号料、切割下料、变形矫正、边缘处理、制孔、煨弯等。

2.1 号料、切割下料

为了应对焊接收缩、切割、刨边和铣平等，号料时应提前加放一定的余量，例如火焰切割时，10～20mm钢板的割缝宽度余量宜2～3mm，实腹式结构截面高度小于1000mm，厚度小于25mm，长度方向焊接收缩为每米0.6mm。切割方法一般应根据设备能力、质量精度、经济性等因素综合考虑，常用的方法有机械切割、气体且割、等离子切割等，对于厚度小于等于12mm的钢板可采用机械切割（剪板机），对于厚度小于等于6mm的钢板一般可采用等离子切割，其他厚度宜采用自动或半自动气割。小于或等于L90*10的角钢可采用剪切，其他型钢宜采用锯切。

2.2 矫正成型

由于原材料本身、切割、焊接和运输等原因造成的变形，当其影响质量的，就需要进行矫正，一般而言，可以采用机械矫正和火焰加热方法，随着设备的不断更新，现在大多工厂采用平板矫正机或型钢矫正机，如果采用手工锤击的方法，那么需要在矫正的部位放置垫块，以免对钢板造成损上，温度太低时，不能进行冷矫正，以防低温脆裂，例如碳素结构钢要求不低于-16℃；相反对于热矫正时，温度也不能太高，要根据矫正钢材的物理化学性质进行选择，最高的温度不能超过900℃，而且要自然冷却。

2.3 边缘加工

对于支座支承面、坡口、尺寸精度高的零件板，一般需要边缘加工，经常使用的加工方法有刨、铣、气割、机打坡口等，对于要求边缘加工的零件，下料的时候应预留2～4mm的铣削余料，刨铣时进刀量不宜过大，以免加工粗糙，不符合精度要求。

2.4 制孔

钢结构制孔可采用数控、冲孔、钻孔、铣孔等方法。H型钢的连接孔常用三维钻床钻，连接板的孔常用数控平面钻床钻，其余孔常选择磁力钻或摇臂钻钻。檩条等薄钢板结构上可冲孔，地脚螺栓孔径超过50mm时也可采用火焰割孔；腰圆孔的加工，一般先进行钻孔，然后铣削而成，也可以在允许范围内直接冲。若要采用气割加工，应采用靠模切割，在切割后将切口打磨光滑。对于精度高的螺栓孔应该使用套膜进行钻孔。对于制孔放在装配焊接前可以，放在其后亦可，但放在后要先对构件焊接和矫正。

2.5 弯曲加工

随着现代建筑对造型的追求，空间弧形构件广泛应用，这就要求对钢材进行弯曲加工，包括卷圆、煨弯、折边等，常用的方法有冷加工和热加工。冷加工即在常温下，利用专用机械和工具加工，冷加工时注意温度的影响，防止钢材低温脆裂，热加工较冷加工应用范围较小，主要是其效率、经济性低，常解决冷加工难以解决的工艺，热加工时温度应控制在合理范围，以免破坏钢材的机械性能。

3 组装与焊接

3.1 组装

组装就是按照图纸和装配顺序，拼装、组立成部件，然后再组装成构件。组装方法应根据结构形式、焊接方法、顺序等确定，常用的方法有放地样、仿形复制、搭胎膜法、立装、卧装等方法，前两种主要应用于桁架的装配，大型复杂空间构件常用胎膜装配法，常规构件如H、BOX型钢常选择卧装。需要注意的是构件在组装时，先要对焊接部位两边50mm内打磨，清除锈蚀和污染物，为了减少变形，尽可能先组装小部件，焊接、矫正后再装成整体，对于隐蔽焊缝或部位应提前焊接和涂装，隐蔽施工要提前报验。

3.2 焊接

焊接对钢结构质量至关重要，它会威胁到建筑的整体质量。建筑钢结构的焊接均采用熔焊，通过集中加热焊接部位，使之熔化形成整体，常见方法有埋弧焊接、CO2气体保护焊接、手工电弧焊接、电渣焊等，埋弧焊因为它的焊丝直径粗、使用电流也大，因此它的焊接效率高，自动化程度高，常用于大型构件的长度方向的主焊缝以及钢板对接焊，但埋弧焊一般仅适用于平焊，对坡口精度要求高，需要不断输送焊剂，操作不简便，故对于一些长度短、焊接位置不佳的焊接常用CO2气体保护焊，相比而言，它不用焊剂、清渣、操作简便、位置灵活、热影响范围小，应用广泛；手工电弧焊焊接效率太低，一般它效率是大致相当CO2气体保护焊的1/3，故应用较少，电渣焊主要用于箱型结构内隔板的焊接。

为了保证焊接质量，首先应从人的管理出发，焊工必须进行考试，考试要根据不同的焊接方法、焊接位置分别考核；其次保证焊材料的质量，对于超过有效期的、泛锈的、受潮的等影响质量的焊材均不可使用，焊前还要对焊接材料进行烘焙；第三保证焊接工艺的合理，焊前一定要开展对应钢材的试焊点测试[3]，制定工艺评定方案，方案充分考虑试件的形式、类型、尺寸、焊接方法以及位置等因素，焊接时需要严格按照焊接工艺评定进行。

4 除锈和涂装

4.1 除锈

钢结构易生锈，涂装前必须先进行除锈处理，以增加其附着力和防腐效果。常用的方法有机械抛丸、手工喷砂、动力工具打磨、酸洗等，建筑钢结构常用的是抛丸，对于尺寸超抛丸机进口尺寸或者局部机器抛射不到的部位则辅之手工喷砂，对于局部小面的返修，多使用砂轮机打磨，而酸洗因酸液对钢材有腐蚀以及其环境等问题，多用于镀锌除锈。抛丸、喷砂经常使用的磨料有铜矿砂、钢丸、钢丝头等。抛丸前需要对构件的表面预先进行清理，清除油渍、油脂、毛刺、飞溅和焊渣，所有的锐边需倒圆约R=1mm，表面温度至少达到露点以上30C。除锈设备和磨料应当干燥、无油渍或污染物，磨料最好为钢丸和钢砂的混合物，混合物的有角轮廓应保持在40～75μm之间，以保证其良好的除锈效果和粗糙度。对于抛丸和喷砂而言，建筑钢结构一般等级为Sa2.5。

4.2 涂装

除锈后应在4-6h内喷涂油漆，以免生锈，涂装前对表面的浮灰、浮砂需吹扫，常用的方法有喷涂法、滚涂法、手工刷等，以喷涂法为主。喷涂前的油漆必须均均匀的搅拌，但是不能随便增加稀料，若油漆粘度过大，可适量添加，但不超过5%，稀释剂的选用，必须符合油漆说明书的规定，涂装的环境温度有严格的要求，一般不低于5°，也不能高于35°C，对于环境湿度≤80%，而且构件的表面高于结露点50C，构件宜卧放在置架上进行涂装，以免流挂，涂层的厚度应符合设计要求。