1.前言
韶钢一钢清洁生产节能降耗改建工程塔楼下部框架位于主厂房FG跨1/7轴至12轴线之间。其中，1/7轴至12轴的钢柱为框架柱，8轴至11轴间的钢柱为箱形柱，箱形下柱的截面尺寸为口1600mmX1500mm，上柱截面尺寸为口120.mmx1100mm。箱形柱在18.69m标高处的连接采用箱形梁，箱形梁的截面尺寸为□3300mmX1700mm(见图1)。其它框架柱间的连接采用框架梁，整个塔楼下部框架钢结构主要由箱形柱(8榀)、箱形梁(4榀)、框架柱(4榀)、框架梁(2榀)及柱间支撑组成(见表1：塔楼下部框架箱形柱、梁制作工程量统计)，整个塔楼下部框架钢结构总重量约为1100t。
2．箱形梁及箱形柱简介
塔楼框架箱形柱、梁由底板、顶板、腹板、隔板、加筋板和翼板组焊而成。以长度11．00m箱形梁及29．15箱形柱为例(见图2：箱形梁、柱剖面图)。梁总长11.0m，高度 3.3m，总宽度1.7m，底板尺寸1099600mmX1700mmX34mm，顶板尺寸11000mm×1700mm×34mm，腹板尺寸1096000mmX3300mmX25mm，隔板间距为1.2m，板厚20mm，材质均为16Mnq，单条梁重39.5吨。柱总长29.150m，高度1.6m，总宽度1.5m，隔板间距为0.4～1.2m不等，板厚30~45mm不等，材质均为16Mnq，单条柱梁重81．5吨。
3．制作工艺流程
在钢结构制作工程中，大型箱形钢结构构件的制作工艺较为复杂。它既具有一般钢结构构件制作的工艺特点，又具有它独特的施工工艺。考虑到箱形柱重量大，长度长。并结合箱形柱+24.290m以下部分C40素混凝土浇灌施工的需要。箱形柱EAI~1、EA2~1、EA3~2、EA4×2、EA5X1、EA6X1共8榀箱形柱采取在工厂内分3段制作、整体预拼装、分段运输的制作方案。大型箱形钢结构构件的工艺流程和一般钢结构制作工艺流程一样，主要的工艺流程为：熟悉施工图纸→提出备料预算→进料(材料必须有合格证)→材料复验→号料→切割→矫正→机械加丁→零部件组对→焊接→矫正→成品组装→焊接→矫正→修磨→交工(同时整理好必要的交工资料)。
4.质量控制的措施
4.1严格控制零部件的下料、切割
4.1.1箱形梁的起拱
理论上起拱为圆弧线，但实际制作时不易进行，也没有必要，只需用折线代替弧线，每1m为一个起折点，对于一般箱形梁来说。折线与曲线对应点的误差不超过1mm，能达到设计要求。
4.1.2严格控制零部件几何尺寸
对大型箱形钢结构构件来说，隔板、腹板是控制整个箱形几何尺寸的主要部分。两腹板对应位置的宽度、起拱值，隔板的长、宽和对角线差对箱形的成型起着决定性的作用，也对其双向弯曲，整体起拱量的控制起着关键作用。因而在下料和切割工序中要确保尺寸的准确，并留足加工余量。以1：1放样后必须复核，确认无误后方可切割加工。在放样下料时，发现超标缺陷采用补焊及砂轮机修磨方法处理。为防止因温度不均引起旁弯，采用双头、多台自动切割或切割时每隔一段距离预留约20mm不割，冷却后手工切割预留点。切割后板料的外形尺寸及质量应符合设计及规范的规定，对不合格者采用火焰局部加热或机械矫正法进行处理，保证满足设计要求。
4.1.3合理设置焊接收缩量
由于焊接会使钢材收缩，下料时应根据大型箱形钢结构构件的几何尺寸和焊接量，在构件长、宽方向增加焊接收缩量，对箱形粱来说，长度方向每1.5m加1mm；宽度方向每一条纵焊缝(角焊缝和对接焊缝)增加0.5mm。
4.2矫正构件
4.2.1部件矫正
零件经组装焊接，形成部件，焊接后存在不同程度的变形，变形系焊接应力所致，故矫正时主要是对其进行应力释放。可用机械滚压及火焰加热方法矫正，可用乙炔烤枪沿盖板与腹板焊接区在盖板外表面进行火焰加热，加热要均匀，可反复进行，直至盖板平整。对盖板与腹板角度大于90°的一侧进行火焰矫正，方法是在大于90°这一侧沿焊角根部靠近腹板处用火焰均匀加热，可反复进行直至角度样板检查合格为止。加热区箱形梁中有人孔的隔板在焊后易发生扭曲，主要是焊接应力所致，矫正方法是，沿焊缝火焰加热，逐步释放应力。零部件矫正合格后即可进行下道工序。
4．3严格零部件的组装配工序
将箱形结构底板平铺于平台上，铺平并用钢卡扣固定在地梁上。然后，确定各零部件定位尺寸线。先将构件的中心线在底板上划出，然后以中心线向外分别标出腹板、隔板定位尺寸线，隔板之间加1mm～1.5mm的焊接收缩余量。工序检查合格后，开始组装隔板。组装时，要确保隔板与腹板顶紧。隔板组装定位后，应检查，正确无误后，开始装配另外一侧的腹板。装配前，在腹板上划出中心线及各隔板的定位线，再将腹板吊装就位到底板上的腹板定位线处(注意要多设几个吊装点，以免腹板发生局部硬弯)。将底板与腹板中心线对齐后开始定位，要注意定位的顺序，必须从构件中心向两长度方向同步定位腹板和隔板。组装顶板时，先在顶板上划出中心线及腹板位置线，然后组装就位，待整个箱形梁组装成型后，检查箱形断面尺寸及构件的长、宽、各面对角线，其中对角线差值不大于4mm。各几何尺寸合格后，在焊接前，要对构件进行整体加固．
首先将箱体内板单元和加强T型钢组对，然后将组焊好后的T型钢组对到板单元上，焊接完毕后并矫正板单元。箱形结构的组对顺序(见图3：箱形结构组装顺序图)：T型钢①→箱体底板②→箱体翼板③→横向加劲隔板④→箱体翼板⑤→箱体顶板⑥→T型钢纵向加劲板。
箱体翼板与隔板组对时，每隔1m复核1次对角线尺寸，确保组对产生的误差在允许范围之内；T型钢组装前将T型钢翼缘板的定位中心线和装配边线划好。打上样冲眼，在组装架上进行组装。组装时采用手工电弧点焊定位，定位焊缝高度2~3mm，点焊长度50mm左右，间距200~300mm为宜。
4.4控制焊接变形
4.4.1焊接顺序
设计合理的箱形结构焊接顺序 (见图4：箱形结构焊接顺序示意图)，有利于控制箱形结构的焊接变形。
4.4.2焊接技术控制
箱体四条主焊缝的焊接严格按焊接规范及焊接技术规程的要求施焊，焊接采用二氧化碳气体保护焊打底，埋弧自动焊填充盖面。背面清根后采用CO2气体保护焊焊接，在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式和焊件相同。埋弧焊的引弧和引出焊缝应大于50mm。焊接完毕后用气割切除引弧和引出板，并打磨平整，不得用锤击落。为减少焊接变形，箱体的四条主焊缝焊接顺序始终保持一致。
横向加劲(横隔板)与板单元 (翼缘板、腹板)，纵向加劲 (T型加劲)与横向加劲 (横隔板)的连接采用CO2气体保护焊接与手工电弧进行焊接，采取四人同时在四个方向施焊，减少焊接过程中受热不均产生的变形。
针对板单元所产生的焊接变形主要为收缩变形和角变形的问题，收缩变形采用预留焊接收缩余量的方法进行解决，长度方向按5/10000进行预留(预拼装时长出部分采用半自动切割机割除)，宽度方向每个接口预留1mm。
5结束语
总之，大型箱形钢结构构件的制作尽管工艺复杂，但有章可循。主要控制关键零部件的几何尺寸，如隔板、腹板等，其次是组装配顺序和焊接矫正顺序。在箱形结构制作过程中遵循正确的施工工艺，对箱形结构的制作质量起到决定性作用。