钢结构加工技术

、钢结构制作技术的现状及发展趋势

随着经济的发展和钢产量的增加，我国钢结构制作企业得到很大的发展。完整的钢结构产品需要通过将基本元件使用机械设备和成熟的工艺方法，进行各种操作处理，达到规定产品的预定要求目标。钢结构制造厂应具有进行剪、冲、切、折、割、钻、铆、焊、喷、压、滚、弯、卷、刨、铣、磨、锯、涂、抛、热处理、无损检测等加工能力的设备，并辅之以各种专用胎具、模具、夹具、吊具等工艺设备。目前，钢结构的制作就是比拼的钢结构企业的生产设备。钢结构本身的施工速度较快，这样对构件的加工周期要求较短，同时对钢结构制作质量要求也越来越高。

二、钢结构制作的一般性技术

（一）钢结构制品的加工钢结构适应了建筑业向工业化、标准化生产发展的方向。通过建立标准通用模数，使尺寸协调；适当限制构件类型及尺寸，提高生产效率，节省材料损耗，有利于降低成本。

完整的钢结构产品需要通过将基本元件使用机械设备和成熟的工艺方法，进行各种操作处理，达到规定产品的预定要求目标。钢结构制造厂应具有进行剪、冲、切、折、割、钻、铆、焊、喷、压、滚、弯、卷、刨、铣、磨、锯、涂、抛、热处理、无损检测等加工能力的设备，并辅之以各种专用胎具、模具、夹具、吊具等工艺设备。

钢结构构件连接大都以混合式的栓焊为主，一般在工厂的制作均以焊接连接居多，现场螺栓连接居多。

（二）钢结构制造加工厂的生产布置工厂加工均以大流水作业生产的工艺流程主线，布置同类型构件作批量的流水线。布置流水作业生产场地要考虑产品的品种、特点和批量；工艺流程、方法；产品的进度要求，每班制的工作量和要求的生产面积；现有生产厂房、设备和起重运输能力。

生产场地布置的原则是：

①按流水顺序安排生产场地，尽量减少运输量，避免倒流水。

②根据生产需要合理安排操作面积，以保证安全操作，并要保证材料和零件有必须的堆放场地。

③保证成品能顺利运出，半成品顺利周转。

④便利供电、供气、供水、照明线路的布置。

（三）钢结构制作的安全与环境卫生

钢结构生产的现场环境，处于主体的操作空间之下，尤其室内流水生产布置的条件下，由于构件在空间大量频繁地移动，对安全生产应极为重视。

为便于钢结构的制作和操作者的操作活动，构件都应离开地面0.4~1.2m 。

在吊运构件过程中，注意及时的警告。在制作大型钢结构高度较大，重心不稳时，构件有倾倒的可能性，应注意安全防范。

必须按国家规定的有关劳动法规条例，对各类操作人员进行安全教育，特殊工种持证上岗。生产场地留有必须的安全通道。操作人员戴好劳保用品。严格按照操作规程操作，危险源做出相应的标志、信号、警戒等。所有构件堆放、搁置、稳固、堆垛不超过两层，超过自身高度构件的并列间距底大于自身高度。索具、吊具要定时检查，不得超过额定荷载。焊接构件时不得留存，连接口吊索具。被碰甩过的钢绳，一律不得使用。正常磨损股丝按规定更新。钢结构制作中半成品和成品胎具的制造和安装，应进行强度验算。加工甲乙炔、氧气、电源必须有安全防护措施。口吊构件只能听从一人指挥，移动时，不得有人在本区域投影范围内滞留、停立和通过。所有制作场地的安全通道必须畅通。

钢结构制作时会产生噪音、粉尘、油漆细雾、污水和污物，应对环境进行保护和治理。

（四）原材料准备

⑴建筑结构钢的材质要求建筑结构钢是指用于建筑工程金属结构的钢材，必须有强度、良好的塑性、韧性、耐疲劳性和优良的焊接性能，且易于冷热加工成型、耐腐蚀性好、成本低廉。

《钢结构设计规范》（GBJ17-88）指出了承重结构的钢材应满足屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯实验指标和控制硫、磷含量的保证要求。除了力学性能满足设计规范要求《钢结构工程施工及验收规范》（GBJ50205-95 ,还要求所有钢材有牌号，钢材主要在Q235

Q345（ 16Mn，采用其他钢种和钢号时，除应符合相应技术标准的要求外，尚需进行必要的工艺性能试验，有符合设计文件要求的质量证明书。表面质量平直度满足要求。

⑵钢材的缺陷、检查方法与判断

①裂缝：钢板表面在纵横方向上成断断续续不同形状的裂纹。纵轧钢板的缺陷出现在两侧的边缘部位；横轧钢板缺陷出现在钢板表面两端的边缘部位，成鱼鳞状的裂纹。经宏观检查发现，用深度千分表测量，用砂轮清除。

②结疤（重皮）：钢材表面呈现局部薄皮状重叠。结疤容易脱落，形成表面的凹坑。

用砂轮或扁铲清理，用工具测量，按标准判断。

③夹杂：钢板内部有非金属掺入。在切割断面上纵边平放方向的裂缝留露，一般呈灰

白色或灰黑色的粉状物。宏观法与机械法相结合检查，必须切掉

④分层：在钢板的断面上出现离层。横轧钢板出现在纵断面上，纵轧钢板出现在钢板的横

断面上。出现必须切掉。

⑤发纹（重皮）：在钢板纵断面上呈现断断续续发状的缺陷。宏观检查发现后，按有关标准判断做出结论。

⑥气泡：在钢板表面上局部呈沙丘状凸包。钢板表面呈现无规律的突起，其外缘比较光滑，大部分是鼓起的，在钢板断面处呈突起式的空窝。检查用手锤敲打鉴别，有空响便是气泡。必须切掉。

⑦铁皮：钢材表面粘附着以铁为主的金属氧化物，呈鱼鳞状、条状或快状。

⑧麻点：钢板表面无规则分布的凹坑，形成表面粗糙。原因是将未除净的氧化铁皮压入钢板表面，一旦脱落即麻点。

⑨压痕：轧辊表面局部不平，或因有非轧件落入而经轧制后呈现在钢板上的印迹。

⑩刮伤（划痕）：钢板表面有低于轧制面的沟状缺陷为刮伤；钢板两侧边因钢绳吊运产生的永久变形为勒伤。宏观检查，按标准要求判断。

⑶钢材在下料加工前，应进行预处理，方法一般为手工除锈或喷砂、喷丸除锈，然后涂上防锈底漆。

（五）钢材的检验和堆放

⑴钢材的检验

钢材的数量和品种是否与定货单符合；钢材的质量保证书是否与钢材上打印的记号符合；每批钢材必须具备生产厂提供的材质证明书，写明钢材的炉号、钢号、化学成分和机构性能；对钢材的各项指标可根据国标（GB700-79和（YB13-69）的规定进行核验；核对钢材的规格尺寸；钢材表面质量检验；不论扁钢、钢板和型钢，表面均不允许有疤、裂纹、折叠和分层等缺陷；钢材表面的锈蚀深度不得超过其厚度公差。

⑵钢材的堆放

①钢材堆放要减少钢材的变形和锈蚀，节约用地，也要使钢材提取方便。

②露天堆放时，堆放场地要高爽，四周有排水沟，雪后易于清扫。堆放时尽量使钢材截面的背面向上或向外，以免积雪、积水。

③堆与堆之间留出通道。每隔5?6层放置楞木，其间距以不引起钢材明显的弯曲变形为宜。楞木要上下对齐，在同一垂直平面内。

④为增加堆放钢材的稳定性，可使钢材互相勾连，或采用其他措施，这样钢材的堆放

高度可为堆料宽度的两倍，否则钢材堆放的高度不应大于宽度。一堆上下相邻的钢材须前后错开堆放。

⑤每堆钢材要在其端部固定标牌和编号。（六）钢构件生产大流水作业工艺流程（附

图）

钢结构生产大流水工艺流程图

1. 放样和号料

⑴概述放样和号料是整个钢结构制作工艺的第一道工序。放样即是按照施工详图，以1:1 的比例在样板台上弹出实样，求取实长制成样板。号料是以样板为依据，在原材料上划出实样，并打上各种加工记号。

⑵放样

放样工作主要包括核对图纸的安装尺寸和孔距；以1： 1 的大样放出节点；核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据四部分内容。

放样从熟悉图纸开始，首先应仔细阅读技术要求和说明，并逐个核对图纸之间的尺寸和方向等。特别应注意各部件之间的连接点、连接方式和尺寸是否一一对应。

准备好做样板、样杆的材料，一般可采用薄铁皮和小扁钢。可现刷上防锈油漆后再使用。

放样所需的工具要经过计量部门的检验和校核。放样以1:1 的比例在样板台上弹出大样。大样尺寸过大时可分段弹出。一般先以构件的某一水平线或垂直线为基准，弹出十字线，二线必须垂直。然后依据此十字线逐一划出各点及线，并在节点旁注上尺寸，以备复查和自检。

交接点处应钉上薄铁皮，用划针划上连接线并用尖锐的样冲或划针轻轻的将点敲出，加以保护。放样结束，应对照图纸进行自检。

⑶划线（号料）

划线和号料前首先根据料单清点样板和样杆。按号料要求整理好样板。准备并检查各种使用工具。号料的钢材必须放平稳，不得弯曲。大型型钢号料，应根据划线的方便来摊料，两根型钢之间要留出10mm以上的间隙以利划线。

不同规格、不同钢号的零件应分别号料，并依据先大后小的原则依次号料。数量较多的型钢和板材，一般采用定位锯切或剪切以提高构件的正确度。需要拼接的同一构件必须同时号料，以利拼接。成对的构件划线时必须把材料摆放成对后进行划线。钢板的剪切线、

气割线必须弹直，当钢板有起伏呈波浪时应特别注意。弹线时要注意风的影响，弹好的线可用样板进行复量。

不得使一次剪切的宽度超过剪板机的宽度。剪切长度超过剪板机宽度的料要放加工余量，在剪切后进行刨边或用自动割刀加工。

各种切割线必须打上凿子印；加工线：如弯曲线、中线等应打上样冲印。用颜色粉或油漆标写好加工符号，写上构件的编号，必要时可用凿子敲出构件的编号。

⑷样板、样杆的制作

样板按其用途可分为号料样板、划线加孔样板、弯曲样板及检查样板等。用于制作样板的材料必须平整，制作样杆的小扁钢必须先行矫直敲平。

制成的样板、样杆要做上记号，做到又细又清楚。样板应用剪刀或切割机切边，务使边缘整齐。

样板、样杆应用油漆写明工作令号，构件编号，大小规格数量，同时标注上眼孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。特殊的材料还应注明钢号，所有的字母、数字及符号应整洁清楚。

号料后应进行刨或铣边加工的零件，应在样板上放出加工余量，剪切后加工的一般放

3-4mm气割后加工的则需放4—5mm焊接结构的杆件，在做样板时应考虑预放焊接收缩量。样板、样杆完成后要验收合格才能使用。

放样和样板（样杆）的允许偏差

2.切割

⑴概述

下料划线后的钢材，必须按其所需的形状和尺寸进行下料切割。常用的切割方法有：机械切割，使用切割机、锯割机、砂轮切割机等机械设备；气割，禾I」用氧-乙炔、丙烷、液化石油气等热能；等离子切割，利用等离子弧线焰流实现。

⑵剪切

一般情况下，钢板厚度在12- 16mn以下用剪切。剪切机有机械传动和液压传动两种。按工作性质分有剪板机、型钢冲切机以及既能剪切钢板，又能剪切型钢和进行冲孔的联合冲剪机。

工艺要点：

①剪刀刃口锋利，剪刀的材料应为碳素工具钢和合金工具钢，发现损坏或起钝需及时检修、磨砺或调换。

②上下刀刃的间隙必须调节适当，间隙过大，剪切时材料容易翻翘，并造成切口断面粗糙和产生毛刺，因此应该根据板厚进行调正。

③剪切角钢的刀片内圆弧应根据角钢的半径变化而改变。当一张钢板上排列许多个零件并有几条相交的剪切线时，为不造成剪切的困难，应预先安排好合理的剪切程序后再进行剪切。

④剪切时，将剪切线对准下刃口。在普通剪板机上剪切时，初剪的长度不宜过大，第一刀约3- 5mm以后，每一刀约20- 30mm当剪开200mn左右，剪缝能足以卡住上下剪刀

时，就可进行剪切。

机械剪切的允许偏差（伽）

⑶锯割

常用的锯割机械有：弓形锯、带锯、圆盘锯、摩擦锯和砂轮锯，主要用于切割各类型钢。锯割中要注意：型钢应预先矫直；所选用的设备和锯片规格，必须满足构件所要求的加工精度；单件锯切的构件，先划出号料线，然后对线锯切，号料时要留出锯槽宽度，成批加工可预先安装定位挡板进行加工。加工精度要求较高的构件，应考虑留放适当的加工余量，以供锯割后进行端面精铣。

⑷气割

气割是以氧气和可燃气体的混合燃烧时产生的高温来熔化钢材，并以高压氧气流予以氧化和吹除，引起割缝而达到切割的目的。

切割操作时的工艺要点是：必须首先检查整个气割系统的设备和工具是否全部运转正常，并确保安全条件下才能进行，而且在气割过程中保持气压、气流稳定，割炬的角度和位置准确。其次，气割要选择准确的参数，参数的选择主要依据气割机械的类型和可切割的钢板厚度。然后，切割中的火焰选择和气流大小要适当。此外，切割前，要对材料上的油垢等清理。

气割余量表

3.成形加工

⑴成形加工主要包括弯曲、卷板或滚圆、边缘加工、拆边和模具压制。弯曲加工是根据构件形状的需要，利用加工设备和一定的模具，把板材或型钢弯成一定形状的工艺方法。按加工方法分为压弯、滚弯和拉弯。压弯是用压力机压弯钢板，使用于一般直角弯曲，双直角弯曲，以及其他适宜弯曲的构件。滚弯为用滚圆机滚弯钢板，适用于滚制圆筒形的构件及其他弧形构件。拉弯是拉弯机拉弯钢板，主要用于将长条板材拉制成不同曲率的弧形构件。

弯曲操作的注意事项

①根据工件所需的弯曲力，选择好适当的压力设备。首先固定好上模，是模具的重心和压力头的中心在一条直线上，再固定下模，上下模平面必须吻合紧密，间隙均匀，并检查上模有足够行程。

②开动压力机试压，检查油路是否正常，润滑是否良好。难于从模中取出的工件，可适当加些润滑剂。

③正式压弯前，必须再次检查工件的编号、尺寸是否与图纸符合，料坯是否有影响压制质量的毛刺，还要加装用于调整偏差的定位挡块。

④弯曲后，必须对首次压出的工件进行检查，合格后，再进行连续压制。

⑵卷板或滚圆：是滚圆钢板的制作，实际上就是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形。当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。

⑶边缘加工：在钢结构制造中，经过剪切或气割过的钢板边缘，其内部结构会硬化，所以须将下料的边缘刨去2~4mm以保证质量。此外，为了保证焊缝质量和工艺性焊透以及装配的准确性，前者要将钢板边缘刨成或铲成坡口，后者要将边缘刨直或铲平。

一般需要作边缘加工的部位：

①吊车梁翼缘板，支座支撑面等具有工艺性要求的加面。