北京某大型图书馆钢结构加工制作施工方案鲁班奖钢桁架超厚板

1 目 录 1． 总 则 ................................................................ 3 1.1 适用范围 ............................................................. 3 1.2 工程概况 ............................................................. 3 1.3 编制依据 ............................................................. 4 2．材 料 ................................................................. 5 2.1 钢材 .................................................................. 6 2.2 焊材 ................................................................. 6 2.3 高强度螺栓 ............................................................ 7 2.4 栓钉 ................................................................. 7 2.5 油漆 .................................................................. 7 2.6 原材料质量控制 ........................................................ 7 3．加工制作工艺 ........................................................... 8 3.1 放样 .................................................................. 8 3.2 号料、划线 ............................................................ 9 3.3 切割、铣削加工 ........................................................ 9 3.4 制孔 ................................................................. 13 3.5 组装 ................................................................. 14 3.6 箱型柱、梁制作工艺 ................................................... 17 3.7 焊接H型钢梁制作工艺 ................................................. 28 3.7.1 制作流程 ........................................................... 28 3.7.2 各工序加工要领 ..................................................... 28 3.8 热轧H型钢制作工艺 ................................................... 31 3.8.1 制作加工流程 ....................................................... 31 3.8.2 热轧H型钢梁的制作要领 ............................................. 31 4. 钢结构制作工艺要点 .................................................... 33 4.1 箱型柱制作工艺要点（以HJ2-5为例） ................................... 33 4.2 屋架桁架的制作工艺要点 ............................................... 34 4.3 巨型桁架的制作要点 ................................................... 36 5．焊接工艺 .............................................................. 46 2

5.1 焊接工艺评定 ........................................................ 46 5.1.1 焊接工艺评定的依据 ................................................ 47 5.1.2 焊接工艺评定分析 .................................................. 47 5.2 焊工培训及焊工资格 ................................................... 48 5.3 焊接方法和焊接设备 （表19）.......................................... 49 5.4 焊接材料 ............................................................ 49 5.5 焊接变形与焊接残余应力的控制措施 .................................... 50 5.6 防止厚板层状撕裂的措施 .............................................. 52 5.7 焊接裂纹的预防措施 .................................................. 54 5.8 焊后消氢热处理措施 .................................................. 55 5.9 焊接工艺控制 ......................................................... 55 5.10 栓钉焊接 ........................................................... 60 5.11 焊缝质量检测 ....................................................... 61 5.12 焊接接头的基本形式和尺寸 ........................................... 64 6．检验标准 .............................................................. 67 7．构件的除锈、涂装要求 .................................................. 70 8．构件标记 .............................................................. 72 9．包装、发运 ............................................................ 75 10．环境保护、职业健康、安全防护 ......................................... 75

附 主桁架构*件清单 工厂制作计划 工厂制作顺序 工厂组织机构图 主桁架立面图 屋顶钢结构布置图 3

1． 总 则 1.1 适用范围 本方案适用于****二期工程暨****工程钢结构的加工制作。 1.2 工程概况 1.2.1 工程简介 ****二期工程暨****工程，是国家重点文化建设项目，位于北京市*****号，主要建筑内容为数字图书馆的大型计算机机房、数字资源存储机房、数字处理间及数字图书馆辅助用房等，占地2.2万m2，总建筑面积8万 m2，底层建筑面积约1.1万 m2，建筑总高度约27米。 建筑外形效果图：

****二期的主楼由地下三层和地上五层组成；地下车库为地下两层。主楼三层以下的钢骨混凝土结构及六个钢筋混凝土筒体结构形成基座区；屋顶区钢桁架结构坐落在六个核心筒上，外形尺寸116m×105m，由6榀巨型主钢桁架、4榀次钢桁架（主桁架柱间支撑）和6榀屋面钢桁架及2000余件主、次钢梁、层间钢柱、梁间支撑等组成大楼四层、五层楼板及屋面承重结构。最重单件构件达765t，钢结构总重约12300t。 结构分区情况见下图：

屋顶区基座区

26.190

0.000-13.4004

1.2.2 本工程钢结构特点 (1) 钢结构体量大：本工程钢结构总重约12300t，其大部分集中在刚性节点的六榀主桁架、四榀次桁架及主、次桁架间刚接/栓接的主梁上。最重构件为HJ-1，其重达765t(不含节点短肢)，其外形尺寸为长116.6m*宽1.2m*高10.04m。 (2) 结构形式箱型为主：构件主要由焊接箱形构件、焊接H型钢及热轧H型钢等组成，但以箱型为主，且箱型截面尺寸最大宽度为1200mm，高1500mm，最大板厚为80mm。 (3) 连接形式以焊接和栓接为主：除钢屋架与巨型桁架的连接形式采用销轴连接外，其余均采用高强度螺栓连接和焊接的形式进行连接。 (4) 杆件及节点出厂，现场组拼：由于桁架外形尺寸高大：主桁架高达10余米，长达100余米，一个单元的次桁架也高达10余米，长22.7米，工厂必须将所有主、次桁架分解成杆件及节点，加工成型，按编号运至现场组装。 1.2.3 钢结构制作加工重、难点分析 (1) 由于本工程结构复杂、且属超厚板工程，焊接工作量大且要求高（焊缝填充量估计在330吨左右），所以确定正确合理的钢结构加工工艺及焊接工艺是保证本工程钢结构加工质量的前提。 (2) 由于本工程结构复杂，选择正确合理的构件检测方案将是本工程钢结构加工质量的有效保证。 (3) 本工程采用大量的超厚板，且结构构造独特，结构在焊接过程中易产生严重的角变形、扭曲变形、局部或整体变形。对于超厚板焊接结构，若焊接变形得不到有效控制，将会直接导致构件的外形尺寸精度严重超差，所以，如何控制本工程厚板焊接的变形，控制构件加工制作精度，是本工程钢结构加工制作中的突出难点。 (4) 由于本工程多为封闭的厚板箱形焊接结构，焊缝填充量大,焊接应力集中，若构件的大量残余应力得不到释放，将大大降低构件的承载能力、抗疲劳强度，易造成结构脆性断裂，所以，如何采取经济合理的工艺措施，来消除(降低)构件内的残余应力是本工程加工制作的又一难点。 (5) 厚板在加工焊接过程中易出现裂纹，甚至母材容易产生层状撕裂，一旦构件出现层状撕裂，会直接导致构件报废，所以如何采取有效的工艺措施，预防与控制焊缝的裂纹与母材的层状撕裂的发生，是本工程焊接的一大难点。