摘要：近几十年来，城市建筑发展很快，在各城市中出现了很多的高层和超高层建筑。由于钢结构体系具有独特的优点，因而在高层和超高层建筑中得到了广泛的应用，其中箱形截面的钢柱在高层和超高层建筑钢结构体系中的应用最为普遍。本文对建筑钢结构体系箱形柱在制作过程中的各环节进行了质量控制的阐述说明。
关键词：箱形柱；制作施工；质量控制
建筑钢结构体系箱形柱是由四块钢板焊接而成，柱子一般比较长，贯穿若干层楼层，每层均与横梁或斜支撑连接。为了提高柱子的刚度和抗扭能力，在柱子的内部设置有内隔板作为横向加强肋板，内隔板一般设置在柱子与梁、斜支撑等连接的节点处。在上、下节柱段连接处，下节柱子的顶部要求平整。
1 箱形柱零部件加工的质量控制
箱形柱零部件加工精度是保证构件制作质量的关键，正确地选择零部件的加工方法能有效地保证零部件的加工质量。
（1）箱体翼缘板、腹板，用于制作牛腿的H型钢翼缘板、腹板等，以及批量较大的加劲板、连接板和内隔板等零件，应采用数控火焰切割机或等离子切割机进行下料。下料的长度以施工详图尺寸为基础，并根据构件的截面大小和焊缝长度考虑加工余量和焊接收缩余量。
（2）钢板切割前用钢板矫平机对不平整钢板进行矫正，确认合格后才进行切割。当采用火焰切割时，为了防止直条零件两边因受热不均匀而产生旁弯，一般可采用数控直条多头火焰切割机从钢板两边同时垂直切割的方法进行下料。
（3）钢板切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱，气割允许偏差应符合规范和设计文件的规定要求。
（4）零件板上高强度螺栓孔应采用三维数控钻床进行加工，以保证各零部件孔位的准确性。
2 箱体装配组立的质量控制
2.1 组装前的准备
（1）检查各待组装零部件的标记，核对零部件材质、规格、编号及外形尺寸的正确性，发现问题及时反馈。
（2）为了确保装配组立的位置准确，在箱体的翼缘板、腹板上均画出中心线、端部铣削加工线；在翼缘板上以中心线为基准画出腹板定位线、坡口加工线；在腹板、翼缘板上以柱顶铣削加工线为基准画出内隔板等的组装定位线。检查画线无误后打样冲眼进行标识。
（3）根据坡口加工线进行坡口加工，坡口加工应以腹板、翼缘板中心线为基准采用半自动火焰对称切割加工制作。
2.2内隔板组装
为了使得焊接垫板与箱体面板的紧密贴合，以保证箱形柱的焊接质量，组装前应先对四块垫板与箱体面板接触的四个端面进行铣平，然后与隔板在专用的胎模或内隔板组装机上进行装配，保证几何尺寸在允许范围内。
2.3 箱体U形组立
（1）在进行垫板安装时，应先以中心线为基准安装两侧垫板，并严格控制两垫板外边缘之间的距离，然后进行定位焊接。
（2）把画好线的下翼缘板水平放置于胎架或组立机平台上，按照定位线把已装配好的内隔板组装在下翼缘板上，调整内隔板与下翼缘板的垂直度，合格顶紧后进行定位焊接。一般内隔板与下翼缘板的间隙不得大于0.5mm，与下翼缘板的垂直度不得大于1mm。如图1所示。
图1 内隔板与下翼缘板组装
（3）将内隔板对准腹板上所画的内隔板定位线，调整翼缘板与腹板之间的垂直度，使其不得大于边长b/500；将腹板与翼缘板、内隔板顶紧，并检查截面尺寸及腹板与翼缘板的垂直度，合格后进行定位焊接。如图2所示。
图2 组装两侧腹板
（4）进行内隔板与箱体腹板之间焊缝的焊接时，可采用二氧化碳气体保护焊从柱的中间向两端进行焊接，以减少因焊接而引起的变形。
2.4 隐蔽检查
在组装上翼缘板之前，应进行隐蔽前的检查，检查内容包括内隔板位置检查、内隔板与下翼缘板垂直度检查、内隔板与腹板的全焊透焊缝超声波检测、焊缝外观质量检查、箱体内杂物清理等，验收合格后方允许组装上翼缘板。
2.5 箱体组立
将已组装好的U形箱体吊至箱体组立机的平台上，组装上翼缘板，组装时应在截面高度方向加放焊接收缩余量。将上翼缘板与腹板顶紧并检查截面尺寸、腹板与上翼缘板错位偏差、扭曲量等，合格后进行定位焊接。
3 箱体焊接的质量控制
箱体焊接主要是箱体四条纵向主焊缝的焊接及内隔板与箱体翼缘板之间的电渣焊焊接。较为普遍的焊接工艺顺序是先焊接电渣焊焊缝，清理、打磨电渣焊引入端和引出端后，再焊接主焊缝。
3.1 熔嘴电渣焊焊缝的焊接质量控制要点
（1）把构件水平放置在胎架上，离地面约为400mm，使电渣焊焊孔处于垂直状态；检查焊孔内的情况，若有潮湿、污物、焊瘤过大和锈蚀严重及焊孔与钻孔错位严重等现象，应进行清理和修正至合格。
（2）焊接时应按焊孔位置对称地采用两台焊接同时施焊，如图3所示。焊接的工艺和参数应符合规范的规定要求。
图3 箱体对称电渣焊
（3）焊缝完全冷却后，采用切割或碳弧气刨将收弧端的焊帽去除，去除时不得损伤母材，要求去除后的表面与母材基本平齐，然后用砂轮修磨至光滑平整。收弧端清理好后，把构件翻身，然后清理和修整引弧端焊帽。
3.2 箱体主焊缝的焊接质量控制要点
箱体主焊缝的焊接普遍采用埋弧自动焊接，随着厚板箱形柱的采用越来越多，为了提高生产效率，多丝埋弧焊的方法也越来越得到了广泛的应用。
（1）埋弧自动焊采用的焊丝的各项性能指标应符合现行国家标准的规定，焊丝的牌号必须与相应的钢材等级、焊剂成分相匹配。采用的焊剂也要符合现行国家标准的规定，焊剂牌号必须与所采用的焊丝牌号和焊接工艺方法相匹配，焊剂在使用前应严格按照要求烘干。
（2）引弧板和息弧板的材质及其坡口尺寸、形状应与母材相同，引弧板和息弧板长度不得小于150mm，宽度不得小于100mm。埋弧焊焊缝引出长度应大于60mm。
（3）采用平焊焊接时，为了控制焊接的变形，应采用两台埋弧焊接同向同规范进行焊接，焊接的工艺参数应根据焊接试验来确定。
4 箱形柱端面铣削的质量控制
（1）箱形柱端面在铣削前，应进行箱体的变形矫正，矫正合格后才能进行端面的铣削。对箱形柱上端面进行铣削加工时，粗糙度要求为Ra12.5，垂直度要求为0.5mm。
（2）箱形柱端面铣削完成后，分别利用大角尺与直尺对端面垂直度和铣削范围进行检测；要求箱形柱顶板与箱形柱面板之间的焊缝熔合良好，若存在局部熔合缺陷，应将缺陷清除后补焊并进行重新打磨。
5 箱形柱成品组装的质量控制
（1）箱形柱成品组装前，应对箱形柱局部的补修和弯扭变形调整合格，并对主体进行检验；其他如牛腿等装配部件也须进行检验合格后才能进行成品组装。
（2）将箱形柱本体放置在装配平台上，确立水平基准；然后根据各部件在施工详图上的位置尺寸进行画线，其位置线应包括中心线、基准线等。各部件的位置线应采用双线标识，定位线条应清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸误差。
（3）在装配胎架上，按部件在箱形柱上的位置进行组装，并进行定位焊接，如图4所示，检验合格后采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，焊缝的质量必须符合施工图纸和设计的规定。
图4 箱形柱成品组装
6 结束语
在高层和超高层建筑钢结构工程中，箱形柱的制作质量直接影响到房屋建筑工程的安装质量、施工进度、结构安全和建设成本。为了保证工程建设的质量目标达到预期的效果，取得良好的投资效益和社会效益，需要对箱形柱制作的各个环节做好严格的质量控制。
参考文献：
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[3]韩古月，朱锋. 钢结构工程施工[M]. 北京：北京理工大学出版社，2015.
论文作者:黄志光
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：腹板论文; 隔板论文; 箱体论文; 翼缘板论文; 质量控制论文; 端面论文; 加工论文; 《基层建设》2019年第16期论文;