异形钢管柱加工工艺2020.10

异形钢管柱加工工艺

赵二街项目采用异形钢管柱-钢结构梁-钢支撑体系，这种结构体系的最大难点在于异形钢管柱的加工。图纸设计的异形钢管柱，采用方钢管+冷弯槽型钢，对于薄壁钢管难度不大，但是本工程最大板厚为20mm，加工难度明显加大，目前考虑到的加工方案如下：

1、冷弯加工：在冷弯空心方矩型钢生产中，目前有两种不同的生产成形工艺。一种是先成圆再变方或矩形；另一种是直接成方或矩形。目前，在方矩形钢管成型领域，直接成方、成矩的技术是国际最先进的成型技术。直接成方或矩形的工艺比先成圆再变方或矩形的工艺要先进。先成圆再变方或矩形工艺对钢带或卷板材质损坏大；而直接成方、成矩的工艺，在成型过程中基本不会对材质造成破坏，能很好的保持原材料的机械性能和物理性能，保证了产品的优良。

冷弯U型槽钢是指用钢板或带钢在常温状态下弯曲成的U形的成品钢材。冷弯工艺的缺点在于转角处存在圆弧角，国标规定转角的外弧半径为2.5～4倍的板厚，厚度越大圆弧的半径越大。薄钢板采用这种工艺比较合适。

2、热轧加工：热轧加工用加热钢坯轧成的需要的几何断面形状的钢材。热轧型钢的材质均匀，质量更有保证。对于厚钢板的U型槽钢，如果我们的用量较大（一种规格大于300吨），可以与钢厂联系设计专用模具生产热轧U型槽钢。赵二街项目所涉及到的规格较多，而每种规格的数量较小，一般不超过50吨，采用热轧的方法不现实，成本太高。

3、钢板拼接加工：这种工艺是采用成品钢板进行下料，然后进行拼装成需要的截面形式，再焊接成整体。这种工艺比较复杂，加工难度大，容易产生焊接变形，对焊接质量要求高。优点是可以生产各种形状，对材料的要求低，对于少量的异形钢管柱可以考虑这种工艺。对于厚钢板异形钢管柱可以考虑采用这种工艺加工。

赵二街项目的异形钢管柱壁厚为8～20mm，综合考虑加工难度和成本要求，计划采用如下方案：1）对于厚钢板16mm、20mm的异形钢管柱，由于加工量不大，方钢管和U型槽钢加工难度大，并存在较大的圆弧角，计划采用钢板拼接的方式；2）对于8～14mm的钢柱，由于市场上能够买到成品的方钢管和U 型槽钢，按设计要求加工即可，难度不大。根据上述情况，以下主要对厚钢板拼

接异形钢管柱进行说明，薄钢板异形钢管柱的加工不再讨论，具体如下：

一、钢板厚度为20mm的钢柱：

查询结施-19钢柱详图，可以发现GKZ9、GKZ12在标高-6.75米至15.85米时，钢柱的钢板厚度为20mm。核对结施-15钢(骨)柱布置图，可以发现GKZ9共有4根柱，GKZ12共有1根柱，两种钢柱总共5根，柱长22.6米，总长度113米。所有20mm厚的方钢管、U型槽钢总共33吨。由于工程量很小，建议采用钢板拼接的方式加工。

1、GKZ9加工工艺：

上图是设计要求的GKZ9的截面形式，如果采用冷弯U型槽钢和方钢管（如果能买到），由于钢板冷弯（或热弯）会产生圆弧角，而且板厚越大圆弧角也越大，国标规定圆弧角的外圆半径为2.5～4倍的壁厚，按国标规定的最小圆弧半径2.5×20=50mm，构件加工完成后形状如下图：

采用U型槽钢的好处是焊缝少，缺点是：1）圆弧角大；2）两个U型槽相交焊缝不易焊接。由于工程量不大，建议采用钢板拼焊的方式加工，缺点是：焊接量大，焊接变形不易控制，计划分两步进行加工，具体如下：

1）焊接中间的方钢管部分，形成异形钢管柱的核心骨架，这种加工方法难度不大，与传统的箱型柱加工接近，采用埋弧自动焊能够保证焊接质量。

这种形式工艺比较成熟，焊缝对称，焊接变形比较容易控制。

2）完成第一步后，进行焊接质量、外形尺寸的检查，符合要求后开始组装其余部分，如下图：

从图中可以看出，新增加的焊缝相对于构件是偏心的，这就非常容易产生焊接变形，必须对焊接过程进行控制。建议采用多层多道焊接，按焊接图示顺序依次焊接完成一道焊缝，再次按顺序依次完成下一道焊缝，依次类推，循环进行，直到焊接完成，焊接过程中注意随时对构件进行焊接变形监测。

2、GKZ12加工工艺：

上图是设计要求的GKZ12 的截面形式，如果采用冷弯U型槽钢和方钢管（如果能买到），由于钢板冷弯（或热弯）会产生圆弧角，而且板厚越大圆弧角也越大，国标规定圆弧角的外圆半径为2.5～4倍的壁厚，按国标规定的最小圆弧半径2.5×20=50mm，构件加工完成后形状如下图：

采用U型槽钢的好处是焊缝少，缺点是：1）圆弧角大；2）两个U型槽相交焊缝不易焊接。由于工程量不大，建议采用钢板拼焊的方式加工，缺点是：焊接量大，焊接变形不易控制，计划分两步进行加工，具体如下：

1）焊接中间的方钢管部分，形成异形钢管柱的核心骨架，这种加工方法难度不大，与传统的箱型柱加工接近，采用埋弧自动焊能够保证焊接质量。

2）完成第一步后，进行焊接质量、外形尺寸的检查，符合要求后开始组装其余部分，如下图：

从图中可以看出，新增加的焊缝相对于构件是偏心的，这就非常容易产生焊接变形，必须对焊接过程进行控制。建议采用多层多道焊接，按焊接图示顺序依次焊接完成一道焊缝，再次按顺序依次完成下一道焊缝，依次类推，循环进行，

直到焊接完成，焊接过程中注意随时对构件进行焊接变形监测。

二、钢板厚度为16mm的钢柱：

厚度为16mm的钢柱有GKZ9、GKZ10、GKZ12、GKZ13、GKZ19，各种钢柱的长度、数量、重量如下：

由上表可以看出，厚度为16mm的异形钢管柱总共47吨，数量也不大，可以采用钢板拼接的方法加工，其中GKZ9、GKZ10、GKZ12、GKZ13参照20mm钢板的相应形式进行加工，本节只考虑GKZ19的钢板拼接方法。

1）焊接中间的方钢管部分，形成异形钢管柱的核心骨架，这种加工方法难度不大，与传统的箱型柱加工接近，采用埋弧自动焊能够保证焊接质量。

2）完成第一步后，进行焊接质量、外形尺寸的检查，符合要求后开始组装其余部分，如下图：

从图中可以看出，新增加的焊缝相对于构件是偏心的，这就非常容易产生焊接变形，必须对焊接过程进行控制。建议采用多层多道焊接，按焊接图示顺序依次焊接完成一道焊缝，再次按顺序依次完成下一道焊缝，依次类推，循环进行，直到焊接完成，焊接过程中注意随时对构件进行焊接变形监测。

以上是对异形钢管柱的加工工艺方案的初步设想，实际加工时需要对加工厂家、钢材厂家进行详细考察，综合考虑加工难度、质量、成本和进度，共同确定加工方案。