建筑工程钢结构加工制作方法与技术措施分析
摘要：我们国家的经济在不断的发展，钢结构工程在我们的生活当中越来越多。本文针对建筑工程钢结构的加工制作方法与技术措施进行了阐述，以供业内相关技术人员参考。
关键词：建筑工程；钢结构；加工制作；技术措施
中图分类号：TU198 文献标识码： A
一、高层建筑钢结构施工技术优势分析
钢结构采用的材料是钢板、热亚型钢以及冷加工成型的一些薄壁型钢。相对于其他的材料结构而言，高层建筑中使用的钢结构优点很多。在空间利用方面，与钢筋混凝土结构相比，钢材的抗侧弯及抗压强度能达到其 1.5 倍，可以有效减少截面，增加开间面积及有效实用空间。而混凝土的使用在一定程度加重了灰尘以及噪音污染，同时，废弃的钢材在建筑物拆除后无法回收再利用，使用效率大大降低。钢结构施工技术就很好地避免了这些弊端，减少了浪费现象，降低了对环境的污染。在跨度或者荷载都比较大的构件中，钢材由于自身力学性能比较强，在抗拉伸、抗压以及延展性方面具有很强的功能，比混凝土、砖石以及木材表现出更好的适应性。因为高层建筑钢结构在通常情况下不会因为超载而出现突然断裂的现象，能表现出超强的动力荷载能力。也是由于钢材料强度比较高的特性，施工成的构件壁在受到压力时依然能达到稳定的要求，也奠定了抗震性优良的构架基础。由于建筑在垂直方向的距离较大，对于高层抗风性强度有很大的需求，而钢材较好的弹性也能够将地震所产生的能量消耗掉，可表现出很强的抗震性能。
由于钢结构材料加工比较容易，并且机械操作效率高，精准度也非常高，即使在现场也可以采用焊接的方式进行安装。在具体安装中，可省掉设置繁杂的脚手架，采用压型钢板就可以作为混凝土楼板的永久性标版。有资料表明，钢结构施工要比钢筋混凝土施工的速度快 70%～80%。因此在整体上，高层建筑钢结构施工技术缩短了施工工期，降低了施工成本，为施工企业提高了经济效益。
二、建筑工程钢结构加工制作方法及技术措施
本工程体育馆和会展馆屋盖钢结构大部分均为钢管相贯焊接桁架，钢结构构件有：钢管桁架、屋面檩条、焊接球节点支座。加工制作的重点是钢管桁架，加工制作的工艺关键是：施工图细化设计、计算机精确放样、上、下弦杆的弯曲成形；钢管相贯节点的腹杆、支管相贯线及其坡口的切割；工厂分段制作、拼装、焊接的结合。我们具有制造本工程钢管桁架的技术、装备、场地和制造多个机场钢管桁架的质量保证体系和组织、管理经验、技术创新成果及良好的工程技术人员和技术工人的整体素质。我们将严格按照设计单位编制的施工文件和施工设计图纸及国家有关规范精心组织、精心深化设计、精心制作，质量达到一次性验收合格。
由于钢管桁架结构尺寸较大，限于运输，在工厂进行分段制作和整体试装，运至现场进行整体组装、吊装。
1、钢管桁架
钢管桁架部分：弦杆分段下料，弯曲成形；钢管桁架腹杆、支管端部相贯线及其坡口的切割下料，分段制作和整体试装。
2、加工制作的关键措施
2.1 腹杆与弦杆相贯连接，我们将采用世界上最先进加工技术，用5轴联动数控相贯线切割机割出管端相贯线和坡口，以保证拼装和焊接的质量；
2.2弯管成形在弯管机上，采用冷轧滚压弯管方法进行，以保证圆弧曲线的成形；
2.3提高工厂制造程度，使现场工作量减少，能在工厂制作的尽可能在工厂完成；
2.4焊接是关键，相交节点的焊接和现场焊接要求很高，必须严格制订焊接工艺方案（WPS），由全方位合格焊工进行施焊，焊后按规程严格检查。根据运输条件和工程施工进度及安装、吊装的要求，钢管桁架采用分段制作，预拼装后，经检验合格后，进行涂装、标识、包装，运往工地，在现场进行整体组装、焊接、吊装，安装屋面檩条、端部桁架和支撑。
3、钢桁架制作工艺要点
3.1下料
①下料：钢管及型材下料采用机械切削方式，严格控制尺寸的精度和断面的垂直度，长度按图要求并考虑缩量+3～5mm。
②机械切割设备：日本大东精机ST6090型带锯机和上海产G4230/35A型带锯机。
③坡口：钢管对接坡口采用管子坡口机切割或直接在数控相贯线切割机上切割坡口。
④对接：上、下弦杆尽量减少接头，当材料不能满足要求需要对接时，接头位置须经设计同意后确定。
3.2 管子相贯线及坡口切割
支管与主管相接，此相贯线及其坡口的形成，主要是支管端部的切割，支管壁厚大于等于6mm时，应切坡口，支管壁厚小于6mm时，可不切坡口。支管切割时应考虑主管为曲杆和焊接收缩等因素对切割轨迹的影响，在工厂下料阶段不得采用人工修补的方法修正切割完的支管。在相贯线切割机上进行，由计算机控制，只要选定一种模式，输入主管、支管的外径、壁厚及其相交的角度（正交和斜交）、曲管的弧度、半径及曲线轨迹，即自动生成相贯线，通过割咀的摆动可割出不同截面上的所要求的坡口。由于主管贯通，支管以内径相贯，沿内径向外开出坡口。
我们引进了荷兰HGG公司世界一流的数控管子相贯线切割机，功能先进、齐全、切割速度快、坡口光洁、操作简便、效果好。随机引进的工作准备软件系统，国内独有。可以采用联机和脱机工作，并可在网上在线工作。引进的两个基本软件包：
①用于两维构造中的斜切、马鞍形及其他轮廊的工作软件，按加工图输入数据后，
该软件生成带尺寸标注的切割文件，供操作者联机操作用，该软件集成了质量控制系统。 ②与ACAD配合使用的名为Tubecam软件包，用于三维构造中的斜切及马鞍形等轮廊的工作软件。ACAD生成的钢管桁架三维图（管子的中心线构成），输入该软件后，即生成用于CNC数控切割机的切割数据并保存在数据文件中，可通过数据连线或软件磁盘，送到管子切割机中，操作者仅需调入数据文件，即可按编号逐个对管子端口进行相贯线和坡口切割。非常方便可靠，该软件还具有套料程序，按程序一根一根下料并割出相贯线和坡口。
3.3 弯管
弯管的工艺要求：
① 曲杆表面光滑过渡，钢材表面不得出现折痕、不平现象；
② 弯管成形后，材质不得有明显改变，仍能符合（低合金高强度结构钢）的规定；
③ 弯管成形后，钢管外径及壁厚（减薄量）不得大于正负1mm及设计壁厚的10%中的较小值。
根据上述要求和钢管曲率，我们在新购的专用弯管设备上，采用机械滚压成形，用3m长样板和地样检验。
3.4焊接
3.4.1 焊接的坡口结构
① 钢管的对接型式如图1所示，加衬套焊接，为全熔透一级焊缝。对接坡口用机械加工方法进行，也可直接在数控相贯线切割机上切割坡口。
梁柱翼缘板、腹板的对接焊缝为一级焊缝、其余对接焊缝如节点板、加劲肋等处为二级。
② 相贯线焊缝，主要是上弦杆之间的水平腹杆和弦杆的焊接、腹杆与上下弦杆的焊接，相交形式有正交和斜交。相贯线焊缝坡口形式及焊缝高度如图2所示。
相贯节点的焊接采用无间隙安装，趾部及两侧面端面开有坡口，此焊缝相当于部分溶透的组合焊缝，允许在内侧有2～3mm的不溶透。在A区域内全熔透，B区过渡区，由熔透焊缝逐渐过渡到角焊缝，C区为加强角焊缝，焊缝高度为1.5钢管壁厚，相接处圆弧过渡。钢管相贯线节点焊缝按二级焊缝进行构造设置，但按三级焊缝进行检测。
3.5 焊接工艺试验及工艺评定
本工程主要钢结构材质均采用Q345B，焊接要制定专门焊接工艺，严格按评定的焊接工艺施焊。
3.6 钢桁架厂内拼装
由于钢管桁架结构尺寸较大，限于运输，已无法整体组装出厂，根据总体构思，工厂制作与现场拼接、安装密切结合，工厂进行预拼装：单件制作后，进行总体拼装、分别在钢平台上进行，钢结构车间内具有三个大型的拼装平台，尺寸分别为30000×12000mm，45000×9700mm，40000×8000mm，平台的平整度为0.5～1mm。
三、结束语
综上所述，本工程结构体系较为复杂，制作工艺要求较高，钢结构构件的制作无先例可循，甚至在现有的规范、标准中找不到可以遵循的依据，给钢构件的加工制作带来巨大的挑战。技术人员在本施工组织设计是以业主提供的设计图纸等相关资料为依据，参考本公司以往类似结构工程的施工经验，并进行科学管理，减少环节，确保施工的顺利进展，最终达到工期的要求。