對于建筑鋼結構制造技術的思考

王軍鵬

（上海建工（江蘇）鋼結構有限公司 江蘇省南通市 226116）

隨著現代建筑不斷朝著空間更高大上發展，建筑鋼結構施工技術便應運而生。鋼結構的制造一般由材料采購、零部件加工、組立裝配、焊接、除銹、防腐涂裝等工序構成。

1 合理選擇材料

鋼材的質量在鋼結構施工中非常重要。根據項目的需求差異，鋼材選擇也不同，需綜合考慮其焊接性、成型性、經濟性。建筑鋼結構使用最多的還是碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼，鋼材的質量、尺寸、材質要符合現行國家標準，例如Q235鋼要滿足《碳素結構鋼》（GB/T 700）的要求，Q345鋼應滿足《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591）的要求，材料進場制作前要抽樣復檢，檢測化學成分、物理力學性能等指標，合格方可使用，材料的堆放要有利于搬運，避免鋼材變形，減少鋼材銹蝕，并放置標牌，標牌內容要明示鋼材品種、尺寸、材質等信息。

2 零部件加工

零部件加工由以下部分構成：鋼材號料、切割下料、變形矯正、邊緣處理、制孔、煨彎等。

2.1 號料、切割下料

為了應對焊接收縮、切割、刨邊和銑平等，號料時應提前加放一定的余量，例如火焰切割時，10～20mm鋼板的割縫寬度余量宜2～3mm，實腹式結構截面高度小于1000mm，厚度小于25mm，長度方向焊接收縮為每米0.6mm。切割方法一般應根據設備能力、質量精度、經濟性等因素綜合考慮，常用的方法有機械切割、氣體且割、等離子切割等，對于厚度小于等于12mm的鋼板可采用機械切割（剪板機），對于厚度小于等于6mm的鋼板一般可采用等離子切割，其他厚度宜采用自動或半自動氣割。小于或等于L90*10的角鋼可采用剪切，其他型鋼宜采用鋸切。

2.2 矯正成型

由于原材料本身、切割、焊接和運輸等原因造成的變形，當其影響質量的，就需要進行矯正，一般而言，可以采用機械矯正和火焰加熱方法，隨著設備的不斷更新，現在大多工廠采用平板矯正機或型鋼矯正機，如果采用手工錘擊的方法，那么需要在矯正的部位放置墊塊，以免對鋼板造成損上，溫度太低時，不能進行冷矯正，以防低溫脆裂，例如碳素結構鋼要求不低于-16℃；相反對于熱矯正時，溫度也不能太高，要根據矯正鋼材的物理化學性質進行選擇，最高的溫度不能超過900℃，而且要自然冷卻。

2.3 邊緣加工

對于支座支承面、坡口、尺寸精度高的零件板，一般需要邊緣加工，經常使用的加工方法有刨、銑、氣割、機打坡口等，對于要求邊緣加工的零件，下料的時候應預留2～4mm的銑削余料，刨銑時進刀量不宜過大，以免加工粗糙，不符合精度要求。

2.4 制孔

鋼結構制孔可采用數控、沖孔、鉆孔、銑孔等方法。H型鋼的連接孔常用三維鉆床鉆，連接板的孔常用數控平面鉆床鉆，其余孔常選擇磁力鉆或搖臂鉆鉆。檁條等薄鋼板結構上可沖孔，地腳螺栓孔徑超過50mm時也可采用火焰割孔；腰圓孔的加工，一般先進行鉆孔，然后銑削而成，也可以在允許范圍內直接沖。若要采用氣割加工，應采用靠模切割，在切割后將切口打磨光滑。對于精度高的螺栓孔應該使用套膜進行鉆孔。對于制孔放在裝配焊接前可以，放在其后亦可，但放在后要先對構件焊接和矯正。

2.5 彎曲加工

隨著現代建筑對造型的追求，空間弧形構件廣泛應用，這就要求對鋼材進行彎曲加工，包括卷圓、煨彎、折邊等，常用的方法有冷加工和熱加工。冷加工即在常溫下，利用專用機械和工具加工，冷加工時注意溫度的影響，防止鋼材低溫脆裂，熱加工較冷加工應用范圍較小，主要是其效率、經濟性低，常解決冷加工難以解決的工藝，熱加工時溫度應控制在合理范圍，以免破壞鋼材的機械性能。

3 組裝與焊接

3.1 組裝

組裝就是按照圖紙和裝配順序，拼裝、組立成部件，然后再組裝成構件。組裝方法應根據結構形式、焊接方法、順序等確定，常用的方法有放地樣、仿形復制、搭胎膜法、立裝、臥裝等方法，前兩種主要應用于桁架的裝配，大型復雜空間構件常用胎膜裝配法，常規構件如H、BOX型鋼常選擇臥裝。需要注意的是構件在組裝時，先要對焊接部位兩邊50mm內打磨，清除銹蝕和污染物，為了減少變形，盡可能先組裝小部件，焊接、矯正后再裝成整體，對于隱蔽焊縫或部位應提前焊接和涂裝，隱蔽施工要提前報驗。

3.2 焊接

焊接對鋼結構質量至關重要，它會威脅到建筑的整體質量。建筑鋼結構的焊接均采用熔焊，通過集中加熱焊接部位，使之熔化形成整體，常見方法有埋弧焊接、CO2氣體保護焊接、手工電弧焊接、電渣焊等，埋弧焊因為它的焊絲直徑粗、使用電流也大，因此它的焊接效率高，自動化程度高，常用于大型構件的長度方向的主焊縫以及鋼板對接焊，但埋弧焊一般僅適用于平焊，對坡口精度要求高，需要不斷輸送焊劑，操作不簡便，故對于一些長度短、焊接位置不佳的焊接常用CO2氣體保護焊，相比而言，它不用焊劑、清渣、操作簡便、位置靈活、熱影響范圍小，應用廣泛；手工電弧焊焊接效率太低，一般它效率是大致相當CO2氣體保護焊的1/3，故應用較少，電渣焊主要用于箱型結構內隔板的焊接。

為了保證焊接質量，首先應從人的管理出發，焊工必須進行考試，考試要根據不同的焊接方法、焊接位置分別考核；其次保證焊材料的質量，對于超過有效期的、泛銹的、受潮的等影響質量的焊材均不可使用，焊前還要對焊接材料進行烘焙；第三保證焊接工藝的合理，焊前一定要開展對應鋼材的試焊點測試[3]，制定工藝評定方案，方案充分考慮試件的形式、類型、尺寸、焊接方法以及位置等因素，焊接時需要嚴格按照焊接工藝評定進行。

4 除銹和涂裝

4.1 除銹

鋼結構易生銹，涂裝前必須先進行除銹處理，以增加其附著力和防腐效果。常用的方法有機械拋丸、手工噴砂、動力工具打磨、酸洗等，建筑鋼結構常用的是拋丸，對于尺寸超拋丸機進口尺寸或者局部機器拋射不到的部位則輔之手工噴砂，對于局部小面的返修，多使用砂輪機打磨，而酸洗因酸液對鋼材有腐蝕以及其環境等問題，多用于鍍鋅除銹。拋丸、噴砂經常使用的磨料有銅礦砂、鋼丸、鋼絲頭等。拋丸前需要對構件的表面預先進行清理，清除油漬、油脂、毛刺、飛濺和焊渣，所有的銳邊需倒圓約R=1mm，表面溫度至少達到露點以上30C。除銹設備和磨料應當干燥、無油漬或污染物，磨料最好為鋼丸和鋼砂的混合物，混合物的有角輪廓應保持在40～75μm之間，以保證其良好的除銹效果和粗糙度。對于拋丸和噴砂而言，建筑鋼結構一般等級為Sa2.5。

4.2 涂裝

除銹后應在4-6h內噴涂油漆，以免生銹，涂裝前對表面的浮灰、浮砂需吹掃，常用的方法有噴涂法、滾涂法、手工刷等，以噴涂法為主。噴涂前的油漆必須均均勻的攪拌，但是不能隨便增加稀料，若油漆粘度過大，可適量添加，但不超過5%，稀釋劑的選用，必須符合油漆說明書的規定，涂裝的環境溫度有嚴格的要求，一般不低于5°，也不能高于35°C，對于環境濕度≤80%，而且構件的表面高于結露點50C，構件宜臥放在置架上進行涂裝，以免流掛，涂層的厚度應符合設計要求。

5 結語

綜上所述，建筑鋼結構在我國應用廣泛，因此我們要加強鋼結構制造技術的研究，保證鋼結構的整體質量，推進我國建筑鋼結構的順利發展。