建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术
赵小兵 郑中楷 潘剑峰 刘晓斌 张志伟 （中建三局集团有限公司，武汉 430064）
摘 要：箱型截面柱构件具有结构力学性能好、双向抗弯刚度大、自重轻等特点，目前在工业建筑中应用越来越广泛。从下料、箱型梁组装、隔板组装、箱型柱焊接以及焊接变形控制等方面介绍了建筑钢结构箱型柱加工制作工艺技术。 关键词：箱型柱；制作工艺；焊接变形控制
1 箱型柱构件的主要特点
一般箱型柱由两块宽板和两块窄板（也可称为两块翼缘板和两块腹板）组成，在箱型柱牛腿上、下翼缘板对应位置设置内隔板，且设计要求内隔板与翼缘板和腹板全熔透焊接；高层钢结构箱型柱制作和安装通常分为若干节进行施工，下节柱的柱顶四边向内50～100 mm范围要端铣，端面铣垂直于柱身，以保证箱型柱整体的垂直度；箱型柱必须采用合理的焊接顺序以避免产生扭曲变形，造成上、下节柱对接时出现错口现象；内隔板与翼缘板、腹板间须留有足够的间隙并用衬板围成焊道，用电渣焊填充焊道，实现内隔板与主板的焊接，从而解决操作人员无法进入箱型柱内部，对内隔板与四面主板熔透焊缝的焊接问题。为了达到对称焊接控制变形的目的，一般留置对应的两条焊缝用电渣焊对称施焊。
2 下料工艺
2.1 翼缘板和腹板的下料工艺
箱型柱由翼缘板和腹板组成，下料时应结合下料工艺和焊接工艺考虑切割余量和焊接收缩余量。4块板下料时，采用门式多头气割机对翼板、腹板两侧同时进行切割，以确保翼缘板和腹板的平直度，翼缘板和腹板下料允许偏差为:宽度±1 mm、垂直度公差1 mm；在板材宽度的端头要用横向割枪切割坡口，单面35°留2 mm钝边，坡口与纵向切割线保证垂直，然后以实际长度进行下料。主材腹板的坡口采用半自动气体切割机进行加工，腹板的两边坡口应同时切割以防切割后产生一边旁弯。腹板坡口形式见图1。
图1 箱型柱主焊缝的坡口形式
在部分熔透和全焊透坡口交界位置，用气割将过渡处在部分焊透坡口处割除一个小三角块，再用砂轮打磨以平缓过渡，见图2。 2.2 隔板及衬板的下料工艺
隔板利用数控切割，尺寸规定b1为箱体内壁宽度+8 mm（铣削量）；b2为箱体内壁宽度-50 mm（电渣焊焊孔φ25×2）。
图2 焊接过渡区
按图3进行隔板坡口和铣边加工，在45°过渡位置切完坡口后需进行打磨处理。若设计要求内隔板设置透气孔时，则采用摇臂钻床进行钻孔；若设置中间人孔时，用仿型切割机切割人孔。隔板衬垫板下料后须端铣。
图3 隔板气割后示意
3 箱型柱的制作主要工艺流程
箱型柱制作工艺流程见图4。
图4 箱型柱制作工艺流程
4 箱型柱组装
箱型柱组装前先检查组装用零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度等是否符合图纸和工艺要求，确认后才能进行装配，构件组装要按照工艺流程进行。组装平台用水准仪矫平，保证平台平面度误差在±2 mm范围内，并具有足够的强度和刚度保证在组装过程中不产生过大变形。 4.1 内隔板定位
将一块翼缘板上胎架，从下端坡口处（包含预留现场对接的间隙）开始划线，按每个隔板收缩0.5 mm、主焊缝收缩3 mm均匀分摊到每个间距，然后划隔板组
装线的位置，隔板中心线延长到两侧并在两侧的翼板厚度方向中心打上样冲点，见图5。
图5 箱型柱隔板定位线 4.2 内隔板装配
为保证箱型柱的截面尺寸在B±2.0 mm范围内，采取用内加劲隔板组件来保证，几何尺寸和正确见图6。在隔板组件装配前，对4块已铣边的工艺垫板和加工好坡口的隔板在胎架（隔板组立机）上进行装配，并进行焊接，保证其几何尺寸在允许范围内。考虑到内隔板与箱型柱4大片的焊接均为全熔透的焊接缝，在隔板组装时应考虑2 mm的焊接收缩余量。隔板长度控制在0～2 mm，宽度控制在0～2 mm，对角线偏差控制在±1.0 mm范围内。 4.3 隔板固定
将隔板按已划好的定位线装在下翼缘板上，并点焊固定，为了提高柱子的刚性及抗扭能力，在部分焊透的区域每1.5 mm处设置一块工艺隔板，工艺隔板与4大片采用间断焊接，如图7所示。
箱型柱加工制作工艺技术
