1002
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Г.П. Терентьев, А.И. Никонов
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям по дисциплине: «Технология изго-
товления и монтажа металлических конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Г.П. Терентьев, А.И. Никонов
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям по дисциплине: «Технология изго-
товления и монтажа металлических конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК 693.8+691.7 (075.8)
Терентьев Г.П., Никонов А.И. Технология изготовления и монтажа металлических конструкций: [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / Г.П. Терентьев, А.И. Никонов; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ. 2016. - 14 с.
Приведены цели, содержание и методика освоения студентами учебной дисциплины «Технология изготовления и монтажа металлических конструкций». Даны рекомендации по их изучению и проведению практических занятий.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям по учебной дисциплине: «Технология изготовления и монтажа металлических конструкций» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство.
©Г.П. Терентьев, А.И. Никонов 2016
©ННГАСУ, 2016.
3
I.Раздел «Технология изготовления металлических конструкций»
1.1. Цели освоения раздела «Технология изготовления металлических конст-
рукций»
Целями освоения раздела «Технология изготовления металлических конструкций» являются: ознакомление студентов с принципами и особенностями технологии изготовле-
ния металлических конструкций; с сортаментом и материалами, применяемыми при их изготовлении; с правкой листа и профиля; с разметкой и наметкой; с механической, ки-
слородной, плазменной и лазерной резками; с методами сварки и сборки металлоконст-
рукций; с отделочными операциями: образованием монтажных отверстий, фрезерованием торцевых плоскостей, общей и контрольной сборками, грунтовкой и окраской конструк-
ций; с особенностями технологии изготовления конструкций из алюминиевых сплавов; с
методами и особенностями клепки металлоконструкций.
1.2. Содержание курса лекций
Курс лекций по разделу «Технология изготовления металлических конструкций»
включает следующие темы:
-Особенности технологии изготовления металлических конструкций;
-Сортамент и материалы, применяемые при изготовлении металлических конст-
рукций;
- Технологическая структура цехов, технологические и транспортные схемы заво-
дов МК;
-Правка листа и профиля. Отчистка и консервация металла;
-Разметка и наметка. Механическая, кислородная и другие способы резки металла;
-Образование отверстий. Гибка профиля. Сборка металлических конструкций.
Сварка и клепка конструкций;
- Отделочные операции. Общая и контрольная сборки металлических конструкций.
Грунтовка и окраска;
-Особенности технологии изготовления конструкций из алюминиевых сплавов;
-Заводы металлических конструкций. Специализация заводов. Типизация МК.
Особенности технологии изготовления металлических конструкций
Отмечены такие достоинства МК, как надежность работы, малая масса, непрони-
цаемость и индустриальность изготовления. Выделены недостатки МК (коррозия и незна-
чительная огнестойкость). Определены понятие технологии и критерии её оптимальности.
4
Выделены преимущества сварных МК: снижение веса конструкций и трудоемкости их из-
готовления; технологичность изготовления, отсутствие остаточных деформаций при экс-
плуатации.
Сортамент и материалы, применяемые при изготовлении МК
Отмечена область использования металла в строительной индустрии. Определены требования, которые необходимо соблюдать при проектировании МК; сортамент проката:
листовой (лист, полоса, рифленый, просечно-вытяжной), сортовой (круг, квадрат, шести-
гранник), фасонный (уголок, тавр, двутавр, балка), трубы, холодногнутые профили; про-
фили из алюминиевых сплавов. Рассмотрены стали, применяемые для изготовления МК;
определена область использования сталей обычной, повышенной и высокой прочности.
Особо выделены алюминиевые сплавы: их достоинства и недостатки, область использова-
ния.
Технологическая структура цехов, технологические и транспортные
схемы заводов МК
Рассмотрена технологическая структура цехов основного производства на заводах МК. (цех подготовки металла со складом, цех обработки деталей со складом полуфабри-
катов, сборочно-сварочный цех, малярно-погрузочный цех со складом готовой продук-
ции). Описаны технологические операции, используемое оборудование всех цехов. Опре-
делена необходимость создания на заводах вспомогательных (транспортный цех, ремонт-
ные цехи, склады применяемых материалов) и подсобных (кислородная и ацетиленовая станции, компрессорная станция, котельная) производств.
Рассмотрены технологические и транспортные схемы заводов МК в зависимости от направлений технологического потока и движения мостовых кранов. Описаны достоинст-
ва и недостатки всех схем.
Правка листа и профиля. Очистка и консервация металла
Рассмотрены виды деформации листа и профиля, особенности и ограничения, при-
чины их появления. Обоснована необходимость проведения правки. Рекомендованы спо-
собы правки: правка изгибом в холодном состоянии, правка растяжением, термическая правка, термомеханическая правка. Описаны сущность и особенности технологии правки,
используемое оборудование.
Показано, что надежной защитой МК от коррозии является их окрашивание. Рас-
смотрены способы очистки – химический (травлением) и механический; их особенности,
достоинства и ограничения. Определены критерии при выборе способа очистки. Обосно-
вана необходимость консервации проката и выработаны требования, предъявляемые к ма-
5
териалу для консервации. Доказано, что таким требованиям отвечает фосфат. Описаны
сущность и способы фосфатирования.
Разметка и наметка. Механическая, кислородная и другие способы рез-
ки металла
Рассмотрены процессы разметки и наметки. Описаны сущность, назначение, воз-
можности, отличия, область использования. Отмечена зависимость точности и качества деталей от точности изготовления шаблона, учета технологических припусков на усадку после сварки, на фрезерование торцев, на строгание кромок. Указаны инструмент и при-
способления для разметки и наметки.
Отмечено, что резка металла – одна из основных технологических операций и вы-
бор способа резки зависит от металла, требуемой точности и размеров деталей. Описаны сущность механической резки, качество среза деталей, применяемые оборудование и ин-
струмент. Отмечены преимущества кислородной резки в сравнении с механической. Рас-
смотрены способы кислородной резки (ручным резаком, переносными и стационарными газорезательными машинами), область их применения, параметры режима резки. Описаны сущность, возможности, область использования, достоинства и недостатки лазерной,
плазменной и гидроабразивной резки.
Образование отверстий. Гибка профиля. Сборка металлических конст-
рукций. Сварка и клепка конструкций.
Описаны способы образования отверстий: сверление, пробивка (продавливание),
расточка, механическая вырезка, газовая и лазерная резка. Определены ограничения, при-
меняемое оборудование и инструмент при сверлении отверстий. Определена область сверления отверстий по кондуктору, пакетом по шаблону, по наметке. Рекомендованы ма-
териалы для изготовления инструмента. Рассмотрены возможности пробивки и других способов образования отверстий, используемое оборудование и инструмент.
Показано широкое использование холодной гибки при изготовлении трубопрово-
дов, резервуаров, бункеров, гнутых профилей в строительстве. Отмечено, что изготовле-
ние цилиндрических, конических, сферических деталей и кольцевая гибка профиля произ-
водятся на листогибочных вальцах, гнутые профили – на кромкогибочных прессах.
Рассмотрены проблемы механизации работ на заводах МК, даны рекомендации по созданию поточных линий, сочетающих две и более технологических операций (правка,
резка, образование отверстий и др.). Намечены пути повышения уровня механизации и автоматизации работ на заводах МК.
Отмечена значимость сборки при изготовлении МК (30% трудоемкости). Описаны сущность процесса сборки, организация рабочих мест в сборо-сварочных цехах, инстру-
6
мент и инвентарные приспособления для сварки. Рассмотрены методы сборки различных МК.
Показано, что в строительной индустрии применяют автоматическую сварку под слоем флюса, полуавтоматическую в среде углекислого газа, электрошлаковую, контакт-
ную (точечную и стыковую), газовую сварки. Отмечены их особенности и ограничения при использовании. Перечислены параметры, составляющие технологический процесс сварки, которые должны быть учтены.
Уделено внимание клепке конструкций. Определена область использования. Опи-
саны три способа сборки, их достоинства и недостатки. Рассмотрены сущность процесса клепки и контроль качества клепанных конструкций.
Отделочные операции. Общая и контрольная сборки МК. Грунтовка и
окраска
Рассмотрены отделочные операции: образование монтажных отверстий и фрезеро-
вание торцевых плоскостей для плотного примыкания элементов друг к другу и для уско-
рения монтажа. Описаны два способа образования монтажных отверстий, их достоинства и недостатки. Обоснована необходимость фрезерования торцевых плоскостей конструк-
ции, рекомендовано оборудование.
Подробно рассмотрены общая и контрольная сборки МК, сущность и область их использования.
Обоснована необходимость грунтовки и окраски конструкций. Описаны способы подготовки поверхности конструкций, методы грунтования, их достоинства и недостатки.
Указано, что должна быть восстановлена маркировка после грунтования.
Особенности технологии изготовления конструкций из алюминиевых
сплавов
Отмечены достоинства и недостатки алюминиевых сплавов, особенности обработ-
ки конструкций из алюминиевых сплавов. Описаны сущность и технологические процес-
сы сборки и сварки, сборки и клепки алюминиевых конструкций. Рассмотрены способы защиты конструкций от коррозии: лакирование, анодное или химическое оксидирование,
покрытие лаками, полирование и глянцевание.
Заводы металлических конструкций. Специализация заводов. Типиза-
ция МК.
Рассмотрены особенности универсальных и специализированных заводов МК: но-
менклатура изделий, технологические возможности оборудования, средства механизации и автоматизации, серийность производства, планировка основных цехов заводов. Уделено внимание типизации проектов и конструктивных элементов; нормализации деталей МК.
7
Отмечена важность повышения степени заводской готовности МК, превращения процесса возведения в процесс скоростной сборки зданий и сооружений из крупноразмерных эле-
ментов.
1.3. Содержание практических занятий
Практические занятия позволяют студентам глубже понять и изучить особенности и возможности заводской технологии изготовления МК, в том числе, и для высотных, и
большепролетных зданий и сооружений.
Практические занятия проводятся параллельно с чтением курса лекций с использо-
ванием учебного пособия «Технология изготовления металлических конструкций». Посо-
бие содержит раздел «Теория вопроса», которое начинается с оценки технологичности из-
готовления МК и включает следующие основные технологические процессы: подготовка исходного металла, разметка и наметка, резка проката, строгание и фрезерование, образо-
вание отверстий, гибка листа и профиля, сварка конструкций, группирование деталей по сопроводительным листам, раскрой металла, сборка конструкций.
Практическая часть – 17 часов занятий. Студент получает индивидуальное задание-
конструктивный элемент для разработки технологии изготовления МК. Задание выполня-
ется в следующей последовательности:
-Определение деталей, необходимых для изготовления МК;
-Выполнение чертежа КМД конструкции. Определение операций, необходимых для изготовления сборочных марок, группирование марок по сопроводительным листам;
-Составление карты раскроя деталей;
-Оформление таблицы заказов металла со склада;
-Составление технологической карты на предварительную стыковку листов на по-
точной линии; - Составление технологической карты – наряда на изготовление деталей конструк-
ции;
- Составление технологической карты – наряда на сборку, сварку и отделку конст-
рукции.
По результатам задания студент оформляет пояснительную записку с приложе-
нием необходимых чертежей, схем, таблиц и защищает работу.
II.Раздел «Технология монтажа металлических конструкций»
2.1. Цели освоения раздела «Технология монтажа металлических конструк-
ций»
8
Целями освоения раздела «Технология монтажа металлических конструкций» яв-
ляются: подготовка будущих выпускников к профессиональной деятельности на строи-
тельной площадке по монтажу металлических конструкций в периоды как нового строи-
тельства, так и при реконструкции зданий и сооружений.
2.2. Содержание курса лекций
Курс лекций по разделу «Технология монтажа металлических конструкций» вклю-
чает следующие темы:
Основы монтажа строительных конструкций. Процессы и методы.
Точность возведения конструкций зданий и сооружений. Допуски и отклонения га-
баритных размеров МК. Приемка фундаментов. Обеспечение качества монтажных работ.
Методы контроля. Монтажная технологичность.
Монтаж и демонтаж грузоподъемных механизмов. Технико-экономическое обос-
нование выбора монтажных кранов. Испытания монтажных кранов. Такелажные приспо-
собления и монтажное оборудование, канаты, стропы, блоки, полиспасты, цепи.
Установка конструкций в проектное положение. Состав операций. Монтаж колонн,
их монтажная устойчивость. Монтажная оснастка. Монтаж конструкций промзданий. По-
нятия о монтажных условиях работы конструкций, усилия в них при кантовке, подъеме и монтаже до установки проектных связей и распорок.
Монтаж большепролетных сооружений. Наиболее характерные методы монтажа большепролетных сооружений: рамного типа, арок, куполов, висячих вантовых и мем-
бранных покрытий. Разбор примеров монтажа методом надвижки блоков покрытия, мон-
тажа ребристо-кольцевых и сетчатых куполов.
Висячие покрытия дворцов спорта. Монтаж ячеистых пространственных покрытий.
2.3. Содержание практических занятий
Механизация монтажных работ. Классификация монтажных машин. Проверка ус-
тойчивости монтажных кранов. Выбор монтажных кранов по рабочим параметрам. Требо-
вания по устройству подкрановых путей. Расчет монтажных мачт и оснастки.
Лебедки, домкраты, расчеты лебедок, домкратов. Якори. Расчет якорей. Монтаж-
ные соединения и стыки элементов конструкций. Сборка сварных соединений, методы временного закрепления и сварки. Болтовые соединения. Инструменты для установки и контроля затяжки болтов. Подготовка стыкуемых поверхностей. Ванная сварка.
Конвейерная технология монтажа промзданий. Технологические схемы и оборудо-
вание для установки блоков в проектное положение. Схемы компоновки конвейерных ли-
ний и расположения блоков покрытия. Виды блоков покрытия и установщиков блоков примененных на крупнейших стройках.
9
Висячие покрытия дворцов спорта. Монтаж ячеистых пространственных покрытий.
Монтаж сооружений из листовых конструкций. Монтаж высотных сооружений.
Организация производства монтажных работ. ПОС и ППР.
2.4. Тематика и содержание РГР
Проверить сечение элементов и стыковочных узлов отправочных марок металлических ферм покрытия из труб прямоугольного и квадратного сечения по ТУ 67-2287-80 в вариантах:
-с пролетом 16 м. Из одной отправочной марки, со стыковочным узлом в середине верхнего пояса. Масса фермы -817 кг. Чертеж фермы прилагается;
-с пролетом 18 м. Из 2-х отправочных марок. Стыковочными узлами на верхнем и нижнем поясах. Чертеж прилагается.
Варианты проверок:
¾ Определить устойчивость элементов фермы ( дл.16м и 18 м) при погрузо-
разгрузочных операциях с помощью двухветьевого стропа с углом наклона стропа 45º к
линии верхнего пояса. Определить минимально необходимую длину стропов. Места строповки соответственно -2,6 м от конька для L=16 м и 3,0 м для L =18 м.
¾ Проверить сечение элементов при перевозке на прицепе-роспуске 7 шт ферм
(16и 18 м) в вертикальном положении, с расположением подкладок под нижний пояс на расстоянии 1,4 м от торцов ферм, с вертикальными прокладками между фермами из деревянных брусков. Учесть динамические нагрузки при перевозке. Расстояние между опорами соответственно: 13,34 м для фермы L=16 м и 15 м для фермы L=18 м.
Определить оптимальные точки строповки двухветьевым стропом, минимальную необходимую длину его ветвей, усилие в ветвях стропа с коэффициентом перегрузки. По разрывному усилию подобрать тип каната для стропов.
¾ Определить минимальную длину и сечение балочной траверсы из 2-х
швеллеров для вертикальной строповки ферм (16м и 18 м ) с учетом дополнительной массы от обустройства ферм: страховочным канатом вдоль фермы, две люльки со стремянками для доступа к узлам крепления связей. Определить сечение стропов по действующему в них усилию с учетом коэффициента запаса и износа проволочек в прядях
-10% . Проволока в прядях с временным сопротивлением разрыву σ р = 160 кг/мм².
¾Определить минимальную высоту подъема крюка монтажного крана, вылет
идлину стрелы (возможно с гуськом) , при положении крана сбоку от здания, на монтаже ферм соответственно пролетом 16м и 18 м с помощью траверсы дл.6 м. Ось движения крана на расстоянии 4-4,5 м от стены здания. Здание с подвалом. Монтаж возможен