格构柱制作工艺总结
前言
金盛兰钢结构为炼钢工程的重点，而格构柱的制作又是钢结构中的重中之重。钢柱为格构柱形式，重量重和长度长，加工难度比较大，本总结针对该类型构件的加工难点作出了一些施工方案和解决办法，提出了加工过程中常见的注意事项，使大家了解了该项目乃至所有该类型钢柱的加工要点和制作难度。为后续类似项目提供一些借鉴。
一、工程概况
1.1 工程简介
炼钢车间主厂房为全钢结构，柱距12m、24m，基础为钢结构混凝土独立基础。厂房结构分柱子系统、吊车梁系统，屋面系统、墙皮系统及高层框架系统。钢柱：全都采用格构柱。上柱采用焊接H型钢截面，下柱为焊接H型钢结构格构柱，柱脚采用插入式。钢柱材质为Q345B，钢柱里面的型钢为Q235B。格构柱为压弯构件，多用于厂房框架柱和独立柱，优点在于很好的节约材料；截面一般为型钢或钢板设计成双轴对称或单轴对称的截面。格构体系构件由肢件和缀材组成。格构柱可能是主要的应用形式，有缀条柱和缀板柱。格构柱的主要思想是：将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料。 1.2 格构柱分段
由于格构柱长度长，不利于运输，需对钢柱进行分段。以ZE-5钢柱为例，重量最重为60.569吨，长度为36.434M。如图1：
图1
钢柱分段，一般在肩梁上去800MM-1000MM的位置进行分段，这样高空吊装好后有
利于工人焊接。本格构柱中，设计已经考虑到了分段，翼缘板在变截面处，腹板在不等厚度连接处。见图2：
图2：上柱与下柱分段处
分段注意，为便于现场的安装和焊接，上柱与下柱的对接不宜使用双面V型剖口，下柱不应开剖口，上柱开30度到45度剖口，对接于保留2-3MM的根部间隙保证熔透。
二、工程难点及关键点
1.因为构件较长，且为双支钢柱，需分段制作整体拼装，单根杆件的制作、及拼装后整体尺寸的控制是难点。
2.因构件整体体积较大，考虑到抛丸机口径，不可对构件进行整体抛丸，如何对构件进行抛丸是一个非常规点。
3.柱子肩梁位置结构较为复杂，且肩梁部位承受的吊车的动荷载，所以肩梁上翼缘和腹板是要刨平顶紧的，所以肩梁位置的装配顺序和方式是难点和关键点。
三、格构柱加工流程
格构柱加工流程见图
3
图3：格构柱加工流程图
四、格构柱焊接要求
1) 柱子BH主焊缝为角焊缝；钢柱翼板和腹板的对接焊缝均为一级焊缝，相互错开200mm。
组合截面柱采用自动焊接，设计要求一般板厚大于等于20mm，采用K型坡口溶透焊，端头100mm范围内、节点部位上下600mm范围内宜采用全溶透二级焊缝；
2) 肩梁腹板与肩梁腹板局部加厚板的不等厚对接焊缝按二级焊缝要求；吊车肢腹板局部
加厚板与下柱腹板的不等厚对接焊缝按二级焊缝要求； 3) 肩梁上盖板需开坡口与上柱面板全熔透二级焊缝（见图4）；
图4：肩梁节点处焊缝图
4) 吊车肢腹板局部加厚板上端需刨平，与肩梁上盖板底面顶紧。
5) 柱子BH本体和柱底板为角焊缝，但要求BH柱底本体进行端铣，和柱底板顶紧（间隙
控制在1mm之内）；
6) 柱子本体上的加劲板为角焊缝
五、格构柱加工制作要点
5.1 焊接H型钢的施工工艺流程
H型钢的工艺流程如下图5所示：
图5
5.2格构柱的排版要求
1) 除主材BH以外，其余零件、工角槽材料均需先进行预打砂，再下料；
2) 焊制H型钢腹板与翼缘板的拼缝错开应≥200mm,翼缘板的拼接长度大于2倍翼缘板宽
度，且大于600mm；
3) 轧制型钢（T型、角钢等成品型钢）采取45度斜接，拼接长度应不小于400mm。长度
6m以内的轧制型钢拼接,拼接点允许1处，长度在6-18m范围的轧制型钢拼接,
拼接
点不得超过2处。过焊孔焊后封堵；
4) 所有的拼缝应错开孔位，拼接位置距离劲板尺寸不应小于200mm； 5) 柱子本体BH腹板宽度要求排版时+2mm；
6) 柱子下柱本体BH翼缘板要求柱底异形板长度加长5mm（柱子翼缘板加宽异形板标高
允许0~+5mm），且为方便下料，可排成方板，由班组在二次装配时切除，翼缘板柱顶位置的要求加长30mm。腹板在柱顶的板子上加长30mm，且在排版中注明余量位置，班组必须以柱底为基准进行组立，生产准备部按此要求下发组立示意图，排版原则如下图5所示；
（柱底）
翼缘异型节点板
L1+5mm
图5：下柱余量设置
7) 肩梁处下柱及插板与肩梁翼缘板处为刨平顶紧连接，因此下柱及插板在高度方向需加
长5mm，端铣后再二次装配；
8) 对于格构柱的上柱因翼缘板、腹板存在错边的，且上柱BH翼缘板的异形板是插入下
柱的BH中的，故此异形板应在二次装配进行装配，不能在前道进行拼接。对格构柱上柱BH腹板因存在变截面，要求下料时走异形程序，如果存在天窗的，要求在下料时走程序开好，腹板余量按天窗口为基准，柱顶放10mm，柱底放20mm，翼缘总长放30mm余量，组立时按柱顶为基准，翼缘按图错开组立，生产准备部给组立图，排版原则如下图6所示。若无天窗直接走程序，柱顶不放余量，柱底放30 mm余量，组立图按柱顶为基准。格构柱的上柱腹板按最长尺寸下成方板，且长度方向放置30mm余量，翼缘板按照图纸尺寸放置30mm余量，组立时生产部必须给出组立图，按照柱底为基准，柱底BH翼缘板放10mm，余量全部放柱顶（注意柱底组立图应错开），排版原则如下图7所示；
图6：上柱余量设置 图7 上柱余量设置
9) 主材除不等厚对接、不等宽对接之外，其余长度方向拼板对接焊缝要求板材拼接完成
后再下料。 5.3 BH本体拼板对接
格构柱长度方向的拼板对接焊接，原则上要求焊接完成后下料。对BH腹板、翼缘板的不等厚板、不等宽板对接，此部分可以先下料在焊接。 5.4 BH组立、焊接
格构柱BH柱子分为三部分，下部两根
BH
，上部一根BH，BH组立时需分别注意如下： 1) 下柱
两BH组立必须按柱底（即翼缘宽度较大处）齐平进行组立，保证柱底是归正的，且柱底存在5mm的余量（见图8）；
图8
2) 上柱
对格构柱上柱的BH下端翼缘板是齐平的，要求BH组立时按照下端为基准，下端处翼缘板放10mm余量，腹板下端不放余量，其余余量均放到上柱的顶端（上部腹板余量30mm，翼缘板20mm余量），组立时要求上柱下端严格按归正处理。根据上述特点，腹板天窗口由班组在二次装配时进行切割，切割采用半自动切割机切割，严禁手工切割。 组立完之后，品保必须对装配BH进行检查，尤其是格构柱上柱的装配，如果检查发现关键点未控制好的，必须要求组立班组拆掉重组。如果检查合格的BH，可流到组焊班组进
行焊接。焊接严格按照焊接工艺卡执行。
六、肩梁的制作
肩梁的制作是格构柱的制作难点，下面以详图E列5线构件号ZE-5的柱子为例加以说明，见下图，柱肩梁处零件有下盖板679、肩梁腹板（即插入下柱的钢板）632、插入肩梁腹板（即与上柱两侧对接的翼缘板）分别为630、631、+20.2M的肩梁盖板682、+22.000M的肩梁盖板683、肩梁两侧的加劲板四块，零件号为674，具体如下图9：
图9
对称的两根BH下柱组装定位好后，如下图：
图10
1）先装配下盖板679,与下柱的腹板定位好后进行定位焊,如下图11、12:
图11
图12
2）插入肩梁腹板，定位好后与下柱定位焊，并保证保证肩梁腹板上平面与柱顶在同一平面。如下图13、14：
图13
图14
3）对插入与上柱两侧对接的翼缘板630，631，定位好后进行点焊。如下图15：
图
15
4）加入腹板两侧的加劲板及肩梁盖板的加劲板，如下图16：
图16
5）最后上盖板682、683装配就位，与下柱完全顶紧后，与下面的加劲板的坡口全熔透T型焊接。最终肩梁效果如下图17、18：
图17 图18
七、焊接工艺
1）焊材选用见表1
2）焊前预热
根据GB50661-2011要求本项目按表2进行预热。
表2常用结构钢材最低预热温度要求
3）主材拼板焊接要求
所有拼板对接焊缝均为CJP一级焊缝。 板厚≤28mm，坡口形式如图19 板厚＞28mm，坡口形式如图20
图19 t≤28对接 图20 t＞28对接
不同板厚的钢板对接时（厚度差＞4mm），需将较厚板的一面或两面在焊接前加工成斜坡，其坡度最大允许值为1：2.5。如图21和图22所示。
图21板材中心线对齐，适用腹板 图22板材偏心对齐，适用翼缘板
八、钢柱预装
由于柱子分两段，应在工厂进行预预拼装，特别是上柱插入下柱时，会出现插不进去的现象。
1.预装场地及工具设备
1） 场地：拟定在车间内完成，下柱、中柱、上柱三部分约需要50m*8m。
2） 工具：水准仪1部；大锤2把；过孔冲30支；钢撬3支；钢卷尺3把；盘尺（50米）、角尺2把。
3） 设备：立面预装：25~32吨行车2台；焊机1台；打磨机2台。 2.预装要求
1） 下柱、中柱简单对接预装。
2） 预拼装的柱均要求画出型钢中心线，柱子要标出标高线。
3） 胎架要抄平，所有的尺寸应以标高线，中心线进行定位 （两两柱子保证 中心线在同一直线）。
4） 预拼装偏差要求 ，见下表3
格构柱制作工艺总结
前言
金盛兰钢结构为炼钢工程的重点，而格构柱的制作又是钢结构中的重中之重。钢柱为格构柱形式，重量重和长度长，加工难度比较大，本总结针对该类型构件的加工难点作出了一些施工方案和解决办法，提出了加工过程中常见的注意事项，使大家了解了该项目乃至所有该类型钢柱的加工要点和制作难度。为后续类似项目提供一些借鉴。
一、工程概况
1.1 工程简介
炼钢车间主厂房为全钢结构，柱距12m、24m，基础为钢结构混凝土独立基础。厂房结构分柱子系统、吊车梁系统，屋面系统、墙皮系统及高层框架系统。钢柱：全都采用格构柱。上柱采用焊接H型钢截面，下柱为焊接H型钢结构格构柱，柱脚采用插入式。钢柱材质为Q345B，钢柱里面的型钢为Q235B。格构柱为压弯构件，多用于厂房框架柱和独立柱，优点在于很好的节约材料；截面一般为型钢或钢板设计成双轴对称或单轴对称的截面。格构体系构件由肢件和缀材组成。格构柱可能是主要的应用形式，有缀条柱和缀板柱。格构柱的主要思想是：将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料。 1.2 格构柱分段
由于格构柱长度长，不利于运输，需对钢柱进行分段。以ZE-5钢柱为例，重量最重为60.569吨，长度为36.434M。如图1：
图1
钢柱分段，一般在肩梁上去800MM-1000MM的位置进行分段，这样高空吊装好后有
利于工人焊接。本格构柱中，设计已经考虑到了分段，翼缘板在变截面处，腹板在不等厚度连接处。见图2：
图2：上柱与下柱分段处
分段注意，为便于现场的安装和焊接，上柱与下柱的对接不宜使用双面V型剖口，下柱不应开剖口，上柱开30度到45度剖口，对接于保留2-3MM的根部间隙保证熔透。
二、工程难点及关键点
1.因为构件较长，且为双支钢柱，需分段制作整体拼装，单根杆件的制作、及拼装后整体尺寸的控制是难点。
2.因构件整体体积较大，考虑到抛丸机口径，不可对构件进行整体抛丸，如何对构件进行抛丸是一个非常规点。
3.柱子肩梁位置结构较为复杂，且肩梁部位承受的吊车的动荷载，所以肩梁上翼缘和腹板是要刨平顶紧的，所以肩梁位置的装配顺序和方式是难点和关键点。
三、格构柱加工流程
格构柱加工流程见图
3
图3：格构柱加工流程图
四、格构柱焊接要求
1) 柱子BH主焊缝为角焊缝；钢柱翼板和腹板的对接焊缝均为一级焊缝，相互错开200mm。
组合截面柱采用自动焊接，设计要求一般板厚大于等于20mm，采用K型坡口溶透焊，端头100mm范围内、节点部位上下600mm范围内宜采用全溶透二级焊缝；
2) 肩梁腹板与肩梁腹板局部加厚板的不等厚对接焊缝按二级焊缝要求；吊车肢腹板局部
加厚板与下柱腹板的不等厚对接焊缝按二级焊缝要求； 3) 肩梁上盖板需开坡口与上柱面板全熔透二级焊缝（见图4）；
图4：肩梁节点处焊缝图
4) 吊车肢腹板局部加厚板上端需刨平，与肩梁上盖板底面顶紧。
5) 柱子BH本体和柱底板为角焊缝，但要求BH柱底本体进行端铣，和柱底板顶紧（间隙
控制在1mm之内）；
6) 柱子本体上的加劲板为角焊缝
五、格构柱加工制作要点
5.1 焊接H型钢的施工工艺流程
H型钢的工艺流程如下图5所示：
图5
5.2格构柱的排版要求
1) 除主材BH以外，其余零件、工角槽材料均需先进行预打砂，再下料；
2) 焊制H型钢腹板与翼缘板的拼缝错开应≥200mm,翼缘板的拼接长度大于2倍翼缘板宽
度，且大于600mm；
3) 轧制型钢（T型、角钢等成品型钢）采取45度斜接，拼接长度应不小于400mm。长度
6m以内的轧制型钢拼接,拼接点允许1处，长度在6-18m范围的轧制型钢拼接,
拼接
点不得超过2处。过焊孔焊后封堵；
4) 所有的拼缝应错开孔位，拼接位置距离劲板尺寸不应小于200mm； 5) 柱子本体BH腹板宽度要求排版时+2mm；
6) 柱子下柱本体BH翼缘板要求柱底异形板长度加长5mm（柱子翼缘板加宽异形板标高
允许0~+5mm），且为方便下料，可排成方板，由班组在二次装配时切除，翼缘板柱顶位置的要求加长30mm。腹板在柱顶的板子上加长30mm，且在排版中注明余量位置，班组必须以柱底为基准进行组立，生产准备部按此要求下发组立示意图，排版原则如下图5所示；
（柱底）
翼缘异型节点板
L1+5mm
图5：下柱余量设置
7) 肩梁处下柱及插板与肩梁翼缘板处为刨平顶紧连接，因此下柱及插板在高度方向需加
长5mm，端铣后再二次装配；
8) 对于格构柱的上柱因翼缘板、腹板存在错边的，且上柱BH翼缘板的异形板是插入下
柱的BH中的，故此异形板应在二次装配进行装配，不能在前道进行拼接。对格构柱上柱BH腹板因存在变截面，要求下料时走异形程序，如果存在天窗的，要求在下料时走程序开好，腹板余量按天窗口为基准，柱顶放10mm，柱底放20mm，翼缘总长放30mm余量，组立时按柱顶为基准，翼缘按图错开组立，生产准备部给组立图，排版原则如下图6所示。若无天窗直接走程序，柱顶不放余量，柱底放30 mm余量，组立图按柱顶为基准。格构柱的上柱腹板按最长尺寸下成方板，且长度方向放置30mm余量，翼缘板按照图纸尺寸放置30mm余量，组立时生产部必须给出组立图，按照柱底为基准，柱底BH翼缘板放10mm，余量全部放柱顶（注意柱底组立图应错开），排版原则如下图7所示；
图6：上柱余量设置 图7 上柱余量设置
9) 主材除不等厚对接、不等宽对接之外，其余长度方向拼板对接焊缝要求板材拼接完成
后再下料。 5.3 BH本体拼板对接
格构柱长度方向的拼板对接焊接，原则上要求焊接完成后下料。对BH腹板、翼缘板的不等厚板、不等宽板对接，此部分可以先下料在焊接。 5.4 BH组立、焊接
格构柱BH柱子分为三部分，下部两根
BH
，上部一根BH，BH组立时需分别注意如下： 1) 下柱
两BH组立必须按柱底（即翼缘宽度较大处）齐平进行组立，保证柱底是归正的，且柱底存在5mm的余量（见图8）；
图8
2) 上柱
对格构柱上柱的BH下端翼缘板是齐平的，要求BH组立时按照下端为基准，下端处翼缘板放10mm余量，腹板下端不放余量，其余余量均放到上柱的顶端（上部腹板余量30mm，翼缘板20mm余量），组立时要求上柱下端严格按归正处理。根据上述特点，腹板天窗口由班组在二次装配时进行切割，切割采用半自动切割机切割，严禁手工切割。 组立完之后，品保必须对装配BH进行检查，尤其是格构柱上柱的装配，如果检查发现关键点未控制好的，必须要求组立班组拆掉重组。如果检查合格的BH，可流到组焊班组进
行焊接。焊接严格按照焊接工艺卡执行。
六、肩梁的制作
肩梁的制作是格构柱的制作难点，下面以详图E列5线构件号ZE-5的柱子为例加以说明，见下图，柱肩梁处零件有下盖板679、肩梁腹板（即插入下柱的钢板）632、插入肩梁腹板（即与上柱两侧对接的翼缘板）分别为630、631、+20.2M的肩梁盖板682、+22.000M的肩梁盖板683、肩梁两侧的加劲板四块，零件号为674，具体如下图9：
图9
对称的两根BH下柱组装定位好后，如下图：
图10
1）先装配下盖板679,与下柱的腹板定位好后进行定位焊,如下图11、12:
图11
图12
2）插入肩梁腹板，定位好后与下柱定位焊，并保证保证肩梁腹板上平面与柱顶在同一平面。如下图13、14：
图13
图14
3）对插入与上柱两侧对接的翼缘板630，631，定位好后进行点焊。如下图15：
图
15
4）加入腹板两侧的加劲板及肩梁盖板的加劲板，如下图16：
图16
5）最后上盖板682、683装配就位，与下柱完全顶紧后，与下面的加劲板的坡口全熔透T型焊接。最终肩梁效果如下图17、18：
图17 图18
七、焊接工艺
1）焊材选用见表1
2）焊前预热
根据GB50661-2011要求本项目按表2进行预热。
表2常用结构钢材最低预热温度要求
3）主材拼板焊接要求
所有拼板对接焊缝均为CJP一级焊缝。 板厚≤28mm，坡口形式如图19 板厚＞28mm，坡口形式如图20
图19 t≤28对接 图20 t＞28对接
不同板厚的钢板对接时（厚度差＞4mm），需将较厚板的一面或两面在焊接前加工成斜坡，其坡度最大允许值为1：2.5。如图21和图22所示。
图21板材中心线对齐，适用腹板 图22板材偏心对齐，适用翼缘板
八、钢柱预装
由于柱子分两段，应在工厂进行预预拼装，特别是上柱插入下柱时，会出现插不进去的现象。
1.预装场地及工具设备
1） 场地：拟定在车间内完成，下柱、中柱、上柱三部分约需要50m*8m。
2） 工具：水准仪1部；大锤2把；过孔冲30支；钢撬3支；钢卷尺3把；盘尺（50米）、角尺2把。
3） 设备：立面预装：25~32吨行车2台；焊机1台；打磨机2台。 2.预装要求
1） 下柱、中柱简单对接预装。
2） 预拼装的柱均要求画出型钢中心线，柱子要标出标高线。
3） 胎架要抄平，所有的尺寸应以标高线，中心线进行定位 （两两柱子保证 中心线在同一直线）。
4） 预拼装偏差要求 ，见下表3