1002

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

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

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