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1、,钢结构基础知识,第三讲：钢结构施工流程与基本要求,一 概述,三 构件制作,二 钢材进场验收,四 连接与拼装,一 概述,钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。 建筑钢结构仅限于工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁等 。钢结构具有强度高、结构轻、施工周期短和精度高等特点 ，在建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。,单 层 厂 房 钢 结 构 体 系,桥梁工程,“鸟巢”的 钢结构造型,国家大剧院,国家大剧院,台北101大厦,2003年10月17日竣工，508m，101层，高度世界第一,正方形平面,佩特纳斯大厦,马来西亚，吉隆坡 452m, 95层， 1996年竣工,武汉长江大桥,南京长江大桥
2、,二 钢材进场验收,1、钢材的进场验收 质量证明文件：钢材进场应有随货同行的质量合格证明 文件，进口钢材应有国家商检部门的复验报告； 外观检查：钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷; 钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许偏差值的1/2，且锈蚀等级应在C级及C级以上。 允许偏差抽查：钢板抽查厚度，型钢抽查规格尺寸，每 一品种、规格各抽查5处。 抽样复验：国外进口钢材、钢材混批、板厚40mm且有Z向性能要求的厚板、结构安全等级为一级大跨度结构中主要受力构件采用的钢材、设计有复验要求的钢材、对质量有疑义的钢材应进行抽样复验。,用作钢结构的钢材有钢板、钢带、型钢(工字钢、
3、槽钢、角钢)、钢管和钢铸件等,H型钢,C型钢,Z型钢,彩色压型钢板,蜂窝梁,钢楼承板,预埋锚栓,钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和防腐与涂饰等工艺过程。,三 构件制作,箱型柱,吊车梁,3.1 放样与号料根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺寸，按1:1的比例把产品或零、部件的实体画在放样台或平板上，求取实长并制成样板的过程。 3.1.1 放样对复杂的壳体零、部件，还需作图展开。有条件时应采用计算机辅助设计。,3.1.2 号料根据样板在钢材上画出构件的实样，并打上各种加工记号，为钢材的切割下料作准备。,工人在号料,3.2 切割下料切割是
4、将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。常用的切割方法有：气割、机械剪切和等离子切割三种方法。 3.2.1 气割下料利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的热促使下层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。气割法有手动气割、半自动气割和自动气割。手动气割割缝宽度为4mm，自动气割割缝宽度为3mm。,气割法设备灵活、费用低廉、精度高，能切割各种厚度的钢材，尤其是带曲线的零件或厚钢板，是目前使用最广泛的切割方法。,3.2.2 机械剪切下料,通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。 冲剪切割：当钢板厚度12c
5、m时，采用剪板机、联合冲剪机切割钢材，速度快、效率高，但切口略粗糙。 切削切割：采用弓锯床、带锯机等切削钢材，精度较好。 磨擦切割：采用磨擦锯床、砂轮切割机等切割钢材，速度快、但切口不够光洁、噪声大。,3.2.3 等离子切割下料,利用高温高速的等离子焰流将切口处金属及其氧化物熔化并吹掉来完成切割，能切割任何金属，特别是熔点较高的不锈钢及有色金属铝、铜等。,3.3 构件加工对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、支座支撑面和有技术要求的焊接坡口，需要对剪切或气割过的钢板边缘进行加工。3.3.1 边缘加工边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边。,3.3.2 弯卷成型 钢板卷曲是通过旋转辊轴
6、对板料进行连续三点弯曲所形成的。钢板卷曲包括预弯、对中和卷曲三个过程。 钢板卷曲 预弯：钢板在卷板机上卷曲时，两端边缘总有卷不到的部份，即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。 对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板对中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。 卷曲：对中后，利用调节辊筒的位置使钢 板发生初步的弯曲，然后来回滚动而卷曲。, 型材弯曲 型钢弯曲：型钢弯曲时断面会发生畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应控制型钢的最小弯曲半径。构件的曲率半径较大，宜采用冷弯；构件的曲率半径较小，宜采用热弯；, 钢管弯曲：在自由状态下弯曲时截面会变形，外侧管壁会减薄，内侧管壁会增厚。 弯制方
7、法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒进行弯曲；或用滚轮和滑槽在管外进行弯曲。 弯曲半径：管径的3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。, 折边 把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作过程称为折边。折边可提高构件的强度和刚度。 弯曲折边利用折边机进行。, 制孔 包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只能在较薄的钢板、型钢上冲孔，且孔径一般钢材的厚度。施工现场的制孔可用电钻、风钻等加工。,3.4 除锈、防腐与涂饰钢结构的防腐与涂饰包括普通涂料涂装和防火涂料涂装。涂装前，钢材表面应除锈。3.4.1 钢材的除锈钢材除锈方法有：喷砂、抛丸、酸洗以及钢丝刷人
8、工除锈、现场砂轮打磨等。抛丸除锈是最理想的除锈方式。,3.4.2 防腐与涂饰施涂的方法有刷涂法(油性基料的涂料)和喷涂法(快干性和挥发性强的涂料)。普通涂料的涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求，钢材表面不应误涂、漏涂，涂层应均匀，无明显皱皮、流坠、针眼、气泡及脱皮和返锈等。防火涂料的涂层厚度应符合耐火极限的设计要求。,喷涂法进行涂装,钢构件的连接方法有焊接、紧固件连接(螺栓连接、射钉、自攻钉、拉铆钉)及铆接三种。,四 连接与拼装,1、特点,焊接,优点,F,F,F,（1）不需要打孔,（2）不需要中间辅助连接件,（3）连接处强度高，密封性好,（1）连接处变脆，易产生裂纹,（2）连接件易发生变形,缺点
9、,一）、焊接,2、焊接方法,电弧焊,手工电弧焊,自动埋弧焊,半自动埋弧焊,焊条,焊丝、焊剂,3、 焊接接头与坡口,焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、受力的不同，选择合适的接头类型。常见的接头型式有对接、搭接、丁字接和角接等。,为确保焊件能焊透，必须开一定形状的坡口。,手工电弧焊又称焊条电弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧产生的高温、高热量进行焊接的。 电焊机：主要有交流弧焊机、直流弧焊机。 焊条：焊条供手工电弧焊用， 由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法(如E4303、E5015)： “E”代表焊条，前两位“43”、“50”表示焊缝金属的抗拉强度等级(430、500N/mm2)，第三位数字
10、代表焊接的位置，最后一位数表示适用电源种类及药皮类型。,焊条的型号,匹配于,钢材的型号,E43系列,Q235钢材,E50系列,Q345钢材,二氧化碳气体保护焊,焊接施工质量验收要点,二）、普通螺栓连接,F,F,（1）施工简单，拆装方便,（2）承载力较低,（3）费工,一般用Q235钢材做成,一般用于次要的连接,材料性能等级4.6,三）、高强度螺栓连接,1、与普通螺栓区别,（1）材料不同,Q235，材料性能等级4.6,普通螺栓,高强螺栓,性能等级,8. 8 级,10. 9 级,45号钢、35号钢,20 Mn Ti B,（2）高强螺栓受力前，内有很大的预拉力 P,特制的扳手,（3）高强螺栓受力前，接
11、触面经过特殊处理,F,F,P,P,P,P,（4）传递剪力方式不同,F,F,F,普通螺栓,V,F,f,高强螺栓,2、高强螺栓分类,受剪时，摩擦力被克服,摩擦型高强螺栓,否则,承压型高强螺栓,常用,（2）形状、材料、预拉 力获得方式,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,（1）按最终破坏方式,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,施工前,施工后,施工中,3、预拉力获得方法,大六角头 高强度螺栓,扭剪型高强度螺栓,扭矩法,转角法,直接拧断卡头,予置式扭矩扳手,指示表式扭矩扳手,指示表式扭矩扳手,予置式扭矩扳手,4、应用,由于承载力大，连接性能好，应用非常普遍,四）、铆接,工序多
12、，复杂，费工，被淘汰,钢结构工程材料、设计、施工主要现行标准、规范,一 材料标准 1 . 1 材质标准(14本) 1 . 碳素结构钢 GB/T700-2006 2 . 优质碳素结构钢 GB/T699-1999 3 . 低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008 4 . 不锈钢热轧等边角钢 YB/T5309-2006 5热轧H型钢和部分T型钢 GB/T11263-2010 6焊接H型钢 YB 3301-2005 7结构用高频焊接薄壁H型钢 JG/T 137-2007 8结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T6728-2002 9通用冷弯开口型钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T
13、6723-2008 10 . 热轧型钢GB/T706-2008 11 . 冷弯型钢GB/T6725-2008 12 . 建筑用轻钢龙骨GB/T11981-2008 13 . 焊接结构用耐候钢GB/T 4172-2000 14 . 一般工程用铸造碳素钢GB/T 11352-2009,12板材标准（13本） 1热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T709-2006 2 . 不锈钢热轧钢板和钢带GB/T4237-2007 3碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢带 GB/T3524-2005 4碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带 GB/T912-2008 5碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢
14、板和钢带 GB/T3274-2007 6冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T708-2006 7碳素结构钢冷轧钢带 GB/T716-1991 8厚度方向性能钢板 GB/T5313-2010 9彩色涂层钢板及钢带 GB/T12754-2006 10彩色涂层钢板及钢带试验方法 GB/T13448-2006 11建筑用压型钢板 GB/T 12755-2008 12高层建筑结构用钢板 YB4104-2000 13 . 铝及铝合金压型板GB T 6891-2006,1 . 3焊接材料标准（16本） 1 .电弧螺柱焊用圆柱头焊钉GB/T10433-2002 2 .储能焊用焊接螺柱GB/T90
15、2.3-2008 3 .手工焊用焊接螺柱GB/T902.1-2008 4 .电弧螺柱焊用焊接螺柱GB/T902.2-2010 5 .碳钢焊条GB/T5117-1995 6 .低合金钢焊条GB/T5118-1995 7 .熔化焊用钢丝GB/T14957-1994 8 .碳钢药芯焊丝GB/T10045-2001 9 .气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8110-2008 10 .埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999 11 .埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T12470-2003 12 .铸铁焊条及焊丝GB/T10044-2006 13 .堆焊焊条GB/T984-2001 14
16、.铝及铝合金焊丝GB/T10858-2008 15 .圆柱头焊钉GB 10433-1989 16 .无头焊钉GB 10432-1989,14 管材标准（6本） 1结构用无缝钢管GB/T8162-2008 2 .无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T17395-2008 3 .钢管的验收、包装、标志和质量证明书GB2102-2006 4 .结构用不锈钢无缝钢管GB/T14975-2002 5 .直缝电焊钢管GB/T13793-2008 6 .冷拔无缝异型钢管GB/T3094-2000 1 . 5连接标准（5本） 1 .钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1228-2006 2 .钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB1231-2006 3 .钢结构用高强度垫圈GB/T1230-2006 4 .钢网架螺栓球节点用高强度螺栓GB/T16939-1997 5. 钢网架螺栓球节点标准JGJ 75.1-91 16 其他标准（5本） 1钢结构防火涂料应用技术规范 CECS24-1990 2 . 钢结构防火涂料GB14907-2002 3 . 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB892388 4 . 焊接用二氧化碳HG/T 2537-1993 5工业建筑防腐蚀设计规范GB 50046-2008,
