1、 1 構(gòu)件制作 2 拼裝與連接 3 鋼結(jié)構(gòu)安裝第三節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)工程概 述 鋼結(jié)構(gòu)是指以鋼鐵為基材，經(jīng)機械加工組裝而成的結(jié)構(gòu)。建筑鋼結(jié)構(gòu)僅限于工業(yè)廠房、高層建筑、塔桅結(jié)構(gòu)、橋梁等。 鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、結(jié)構(gòu)輕、施工周期短和精度高等特點，在建筑、橋梁等土木工程中被廣泛采用。單層廠房鋼結(jié)構(gòu)體系 “鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)造型 用作鋼結(jié)構(gòu)的鋼材有鋼板、鋼帶、型鋼(工字鋼、槽鋼、角鋼)、鋼管和鋼鑄件等。鋼 帶 工字鋼鋼 板 槽鋼及角鋼 鋼 管鋼材的進場驗收 質(zhì)量證明文件：鋼材進場應有隨貨同行的質(zhì)量合格證明文件，進口鋼材應有國家商檢部門的復驗報告； 外觀檢查：鋼材端邊或斷口處不應有分層、夾渣等缺陷;鋼材表面有銹蝕、麻點

2、或劃痕等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度允許偏差值的1/2，且銹蝕等級應在C級及C級以上。 允許偏差抽查：鋼板抽查厚度，型鋼抽查規(guī)格尺寸，每一品種、規(guī)格各抽查5處。 抽樣復驗：國外進口鋼材、鋼材混批、板厚40mm且有Z向性能要求的厚板、結(jié)構(gòu)安全等級為一級大跨度結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件采用的鋼材、設計有復驗要求的鋼材、對質(zhì)量有疑義的鋼材應進行抽樣復驗。1 構(gòu)件制作 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作一般在工廠進行，包括放樣、號料、切割下料、邊緣加工、彎卷成型、折邊、矯正和防腐與涂飾等工藝過程。箱型柱 吊車梁鋼管柱 鋼桁架 格構(gòu)式管柱 H型鋼C型鋼Z型鋼蜂窩梁鋼樓承板彩色壓型鋼板自然通風器預埋錨栓輕鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件1.1 放樣

3、與號料 根據(jù)產(chǎn)品施工詳圖或零、部件圖樣要求的形狀和尺寸，按1:1的比例把產(chǎn)品或零、部件的實體畫在放樣臺或平板上，求取實長并制成樣板的過程。1.1.1 放樣 對復雜的殼體零、部件，還需作圖展開。有條件時應采用計算機輔助設計。1.1.2 號料 根據(jù)樣板在鋼材上畫出構(gòu)件的實樣，并打上各種加工記號，為鋼材的切割下料作準備。工人在號料1.2 切割下料 切割是將放樣和號料的零件形狀從原材料上進行下料分離。常用的切割方法有：氣割、機械剪切和等離子切割三種方法。1.2.1 氣割下料 利用氧氣與可燃氣體混合產(chǎn)生的預熱火焰加熱金屬表面達到燃燒溫度并使金屬發(fā)生劇烈的氧化，放出大量的熱促使下層金屬也自行燃燒，同時通以

4、高壓氧氣射流，將氧化物吹除而形成一條狹小而整齊的割縫。 氣割法有手動氣割、半自動氣割和自動氣割。手動氣割割縫寬度為4mm，自動氣割割縫寬度為3mm。 氣割法設備靈活、費用低廉、精度高，能切割各種厚度的鋼材，尤其是帶曲線的零件或厚鋼板，是目前使用最廣泛的切割方法。氣割下料 CNC電腦切割生產(chǎn)線直線氣割機1.2.2 機械剪切下料 通過沖剪、切削、磨擦等機械來實現(xiàn)。 沖剪切割：當鋼板厚度12cm時，采用剪板機、聯(lián)合沖剪機切割鋼材，速度快、效率高，但切口略粗糙。 切削切割：采用弓鋸床、帶鋸機等切削鋼材，精度較好。 磨擦切割：采用磨擦鋸床、砂輪切割機等切割鋼材，速度快、但切口不夠光潔、噪聲大。液壓聯(lián)合沖

5、剪機 鋸 床 利用高溫高速的等離子焰流將切口處金屬及其氧化物熔化并吹掉來完成切割，能切割任何金屬，特別是熔點較高的不銹鋼及有色金屬鋁、銅等。1.2.3 等離子切割下料等離子切割機 數(shù)控等離子切割機 1.3 構(gòu)件加工 對于尺寸精度要求高的腹板、翼緣板、加勁板、支座支撐面和有技術(shù)要求的焊接坡口，需要對剪切或氣割過的鋼板邊緣進行加工。1.3.1 邊緣加工 邊緣加工方法有：鏟邊、刨邊、銑邊和碳弧氣刨邊。鋼板銑邊機 端面銑 滾剪倒角(坡口)機1.3.2 構(gòu)件矯正 鋼材在存放、運輸、吊運和加工成型過程中會變形,必須對不符合技術(shù)標準的鋼材、構(gòu)件進行矯正。鋼結(jié)構(gòu)的矯正，是通過外力或加熱作用迫使鋼材反變形，使鋼

6、材或構(gòu)件達到技術(shù)標準要求的平直或幾何形狀。 矯正的方法：火焰矯正(亦稱熱矯正)、機械矯正和手工矯正(亦稱冷矯正) 。板材矯正機 H型鋼翼緣矯正機 鋼管矯直機 利用火焰對鋼材進行局部加熱，被加熱處理的金屬由于膨脹受阻而產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長的金屬纖維冷卻后縮短而完成的。 火焰矯正 影響矯正效果的因素：火焰加熱位置、加熱的形式、加熱的溫度。 火焰矯正加熱的溫度：對于低碳鋼和普通低合金鋼為6008000C。火焰矯正 是通過專用矯正機使用權(quán)彎曲的鋼材在外力作用下產(chǎn)生過量的塑性變形，以達到平直的目的。 機械矯正 拉伸機矯正：用于薄板扭曲、型鋼扭曲、鋼管、帶鋼、線材等的矯正。 壓力機矯正：用于板材、鋼管

7、和型鋼的矯正。 輥壓矯正機：用于型材、板材等的矯正。液壓矯正機 輥壓矯正機矯正板材 采用錘擊的方法進行，操作簡單靈活。由于矯正力小、勞動強度大、效率低而用于矯正尺寸較小的鋼材，或矯正設備不便于使用時采用。 手工矯正錘擊法-鋼板焊接應力變形校正1.3.3 彎卷成型 鋼板卷曲是通過旋轉(zhuǎn)輥軸對板料進行連續(xù)三點彎曲所形成的。鋼板卷曲包括預彎、對中和卷曲三個過程。 鋼板卷曲 預彎：鋼板在卷板機上卷曲時，兩端邊緣總有卷不到的部份，即剩余直邊。通過預彎消除剩余直邊。 對中：為防止鋼板在卷板機上卷曲時發(fā)生歪扭，應將鋼板對中，使鋼板的縱向中心線與滾筒軸線保持嚴格的平行。 卷曲：對中后，利用調(diào)節(jié)輥筒的位置使鋼板發(fā)

8、生初步的彎曲，然后來回滾動而卷曲。鋼板卷曲 型鋼彎曲：型鋼彎曲時斷面會發(fā)生畸變，彎曲半徑越小，則畸變越大。應控制型鋼的最小彎曲半徑。 構(gòu)件的曲率半徑較大，宜采用冷彎； 構(gòu)件的曲率半徑較小，宜采用熱彎。 型材彎曲 鋼管彎曲：在自由狀態(tài)下彎曲時截面會變形，外側(cè)管壁會減薄，內(nèi)側(cè)管壁會增厚。 彎制方法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒進行彎曲；或用滾輪和滑槽在管外進行彎曲。 彎曲半徑：管徑的 3.5倍(熱彎)到4倍(冷彎)。型材彎曲機全自動彎管機 把構(gòu)件的邊緣壓彎成傾角或一定形狀的操作過程稱為折邊。折邊可提高構(gòu)件的強度和剛度。 彎曲折邊利用折邊機進行。 折邊 包括鉚釘孔、螺栓孔，可鉆可沖。鉆孔用鉆孔機進

9、行，能用于鋼板、型鋼的孔加工；沖孔用沖孔機進行，一般只能在較薄的鋼板、型鋼上沖孔，且孔徑一般鋼材的厚度。施工現(xiàn)場的制孔可用電鉆、風鉆等加工。 制孔液壓板料折彎機數(shù)控三維鉆孔機1.4.1 鋼材的除銹 鋼結(jié)構(gòu)的防腐與涂飾包括普通涂料涂裝和防火涂料涂裝。涂裝前，鋼材表面應除銹。1.4 除銹、防腐與涂飾 鋼材除銹方法有：噴砂、拋丸、酸洗以及鋼絲刷人工除銹、現(xiàn)場砂輪打磨等。拋丸除銹是最理想的除銹方式。噴砂除銹拋丸機除銹1.4.2 防腐與涂飾 施涂的方法有刷涂法(油性基料的涂料)和噴涂法(快干性和揮發(fā)性強的涂料) 普通涂料的涂裝遍數(shù)、涂層厚度應符合設計要求，鋼材表面不應誤涂、漏涂，涂層應均勻，無明顯皺皮、

10、流墜、針眼、氣泡及脫皮和返銹等。防火涂料的涂層厚度應符合耐火極限的設計要求。噴涂法進行涂裝2 連接與拼裝 鋼構(gòu)件的連接方法有焊接、緊固件連接(螺栓連接、射釘、自攻釘、拉鉚釘)及鉚接三種。廣州電視塔外筒 南京大勝關長江大橋鋼結(jié)構(gòu)焊接施工 高強螺栓連接施工 鉚接連接2.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接焊接方法特 點適用范圍手工焊交流焊機設備簡易,操作靈活,可進行各種位置的焊接普通鋼結(jié)構(gòu)直流焊機焊接電流穩(wěn)定,適用于各種焊條要求較高的鋼結(jié)構(gòu)埋弧自動焊生產(chǎn)效率高,焊接質(zhì)量好,表面成型光滑美觀,操作容易,焊接時無弧光,有害氣體少長度較長的對接或貼角焊縫埋弧半自動焊與埋弧自動焊基本相同,但操作較靈活長度較短、彎曲焊縫CO

11、2氣體保護焊生產(chǎn)效率高,焊接質(zhì)量好,成本低,易于自動化,可進行全位置焊接用于薄鋼板鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法、特點及適用范圍2.1.1 手工電弧焊 焊條：焊條供手工電弧焊用，由焊芯和藥皮組成。焊條的表示方法(如E4303、E5015)： “E”代表焊條，前兩位“43”、“50”表示焊縫金屬的抗拉強度等級(430、500N/mm2)，第三位數(shù)字代表焊接的位置，最后一位數(shù)表示適用電源種類及藥皮類型。 又稱焊條電弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用電弧產(chǎn)生的高溫、高熱量進行焊接的。 電焊機：主要有交流弧焊機、直流弧焊機 。交流弧焊機直流弧焊機 焊 條 焊接接頭與坡口 為確保焊件能焊透，必須開一定形狀的坡

12、口。 焊接前根據(jù)焊接部位的形狀、尺寸、 受力的不同，選擇 合適的接頭類型。 常見的接頭型式有 對接、搭接、丁字 接和角接等。 常見的接頭型式對接接頭的坡口型式 焊接工藝參數(shù)的選擇 手工電弧焊的焊接工藝參數(shù)有：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。 焊條直徑根據(jù)焊件厚度、接頭形式、焊縫位置和焊接層次來選擇。 焊接電流根據(jù)焊條的類型、直徑、焊件的厚度、接頭形式、焊縫空間位置等因素來考慮。其中焊條直徑和焊縫空間位置最為關鍵。 電弧電壓根據(jù)電源特性，由焊接電流決定相應的電弧電壓。此外電弧電壓還與電弧長有關。 焊接層數(shù)視焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多層焊。每層焊縫的厚度過大，

13、對焊縫 金屬的塑性有不利影響，施工中每層 焊縫的厚度不應大于45mm。多層焊的焊縫和焊接順序 有平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。平焊易操作，勞動條件好，生產(chǎn)率高，焊縫 質(zhì)量易保證。立 焊、橫焊和仰焊 時施焊困難，應 盡量避免。 焊縫的空間位置焊縫的空間位置 焊接準備 碰擊法將焊條垂直于焊件進行碰擊，然后迅速保持一定距離； 劃擦法將焊條端頭輕輕劃過焊件，然后迅速保持一定距離。 嚴禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧。 包括坡口制備、焊口清理、焊條烘干、預熱、預變形及高強度鋼切割表面探傷等。 引 弧引弧方法鋼管打坡口 運條方法 沿其中心線向下送進焊條被電弧熔化變短，為保持弧長，須使焊條沿其中心線向下送進，以

14、防止斷弧； 焊條運條有三個運條方向，三個方向的動作應密切配合。 沿焊縫方向移動為形成線形焊縫，焊條要沿焊縫方向移動，移動速度應適當； 橫向擺動為獲得一定寬度的焊縫，焊條必須橫向擺動。平焊焊條角度和運條基本動作2.1.2 埋弧自動焊 埋弧自動焊的優(yōu)點是：生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量好、節(jié)約鋼材和電能、改善了勞動條件。 埋弧自動焊的缺點是：適應能力差，只能在水平位置焊接長直焊縫或大直徑的環(huán)焊縫。 埋弧焊時焊縫的形成 埋弧自動焊的焊接過程 埋弧自動焊機電腦自動埋弧焊生產(chǎn)線2.1.3 CO2氣體保護焊 二氧化碳氣體保護焊施焊時焊縫被保護，故焊縫金屬純度高、性能好；焊接加熱集中，焊件變形小；電弧穩(wěn)定性好，在小電

15、流時電弧也能穩(wěn)定燃燒，是一種高效率，低成本的焊接方法。缺點是：焊縫熔深淺，只適合于焊接 6mm薄板。逆變CO2氣體保護焊機 CO2氣體保護焊 CO2氣體保護焊絲2.2 緊固件連接 包括普通螺栓、高強度螺栓、射釘、自攻釘、拉鉚釘?shù)木o固連接。連接螺栓分為8級，即3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、10.9S(如5.6S表示抗拉強度為500MPa,屈強比為60%)，其中后兩級為高強度螺栓，其余為普通螺栓。鋼柱與基礎的地腳螺栓連接梁柱節(jié)點的螺栓連接2.2.1 普通螺栓連接普通螺栓按外形有：六角螺栓、雙頭螺栓和地腳螺栓。 六角螺栓：按質(zhì)量和產(chǎn)品等級分為A、B、C三種。 A級螺栓精制螺

16、栓； B級螺栓半精制螺栓； C級螺栓粗制螺栓。 普通螺栓的種類和用途A、B級螺栓適用于連接部位需傳遞較大剪力的重要結(jié)構(gòu)的安裝，C級螺栓適用于鋼結(jié)構(gòu)安裝中的臨時固定。六角螺栓 雙頭螺栓：又稱螺柱，多用于連接厚板或不方便使用六角螺栓連接的地方，如砼屋架、屋面梁懸掛單軌梁吊掛件等。 地腳螺栓：分為一般地腳螺栓、直角地腳螺栓、錘頭螺栓和錨固地腳螺栓，一般地腳螺栓、直角地腳螺栓和錘頭螺栓是在砼澆筑前預埋在基礎之中，用以固定鋼柱；錨固地腳螺栓是在已成型砼基礎上經(jīng)鉆機成孔后，再安裝、灌漿固定的一種地腳螺栓。雙頭螺栓一般地腳螺栓異型地腳螺栓地腳螺栓預埋 普通螺栓的施工 連接要求： 螺栓頭和螺母的下面應放置平墊

17、圈。螺母下面的墊圈不應多于2個，螺栓頭部下面的墊圈不應多于1個。 螺栓頭和螺母應與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面及墊圈密貼。 傾斜面的螺栓連接，放置斜墊片墊平。 動荷載或重要部位的螺栓，應放置彈簧墊圈。 螺栓伸出螺母的長度應不小于兩個完整螺紋的長度。 緊固軸力 螺栓緊固必須從中心開始，對稱施擰；大型接頭采用復擰，即“兩次緊固法”。 施擰時的緊固軸力應不超過相應的規(guī)定。永久螺栓擰緊質(zhì)量檢驗采用錘敲或用力矩扳手檢驗，要求螺栓不顫動和偏移，擰緊的真實性用塞尺檢查，對接表面高差(不平度)不應超0.5mm。南京大勝關長江大橋高強螺栓終擰2.2.2 高強螺栓連接 高強螺栓就是高強度的螺栓，是一種標準件。是繼鉚接連接后的新

18、型鋼結(jié)構(gòu)連接形式，是目前鋼結(jié)構(gòu)連接的主要手段。 高強螺栓從外形上可分為扭剪型高強螺栓和大六角頭高強螺栓。 高強螺栓的種類和用途扭剪型高強螺栓 大六角頭高強螺栓一個連接副為一個螺栓、一個螺母和一個墊圈一個連接副為一個螺栓、一個螺母和二個墊圈 手動扭矩扳手：高強螺栓以手動緊固時，要使用有示明扭矩值的扳手施擰，以達到高強螺栓連接副規(guī)定的扭矩和剪力值。常用的手動扭矩扳手有指針式、音響式和扭剪型三種。 高強螺栓施工的機具響聲式扭矩扳手德國Wera可調(diào)控扭力扳手手動扭矩扳手 電動扳手 定扭矩、定轉(zhuǎn)角電動扳手適用于大六角頭高強螺栓的緊固，可自動控制扭矩和轉(zhuǎn)角，適用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁、廠房建設安裝大六角頭高強螺栓施

19、工的初擰、終擰和扭剪型高強螺栓的初擰。 扭剪型電動扳手適用于扭剪型高強度螺栓的終擰緊固，常用的扭剪型電動扳手有6922型和6924型兩種。6924扭剪扳手 電動扭剪扳手定扭矩電動扳手 高強螺栓的保管及現(xiàn)場復驗 高強螺栓的保管 高強度螺栓的包裝、運輸、現(xiàn)場保管過程要保持它的出廠狀態(tài)，直到安裝使用前才能開箱檢查使用。以防止連接副的扭矩系數(shù)(K)發(fā)生變化，這是高強度螺栓保管的一項重要內(nèi)容。 高強度螺栓的現(xiàn)場取樣復驗 扭剪型高強螺栓和高強大六角頭螺栓出廠時應隨箱帶有扭矩系數(shù)和緊固軸力(預拉力)的檢驗報告。 連接面抗滑移系數(shù)復驗：高強螺栓按每驗收批抽取3套試件； 預拉力復驗：扭剪型高強螺栓每驗收批抽取8

20、套； 扭矩系數(shù)復驗：高強大六角頭螺栓每驗收批抽取8套。 高強螺栓的施工要點 緊固前檢查 螺栓緊固前，應對螺孔、被連接件的移位，不平度、不垂直度、磨光頂緊的貼合情況，以及板疊合處摩擦面的處理，連接間隙，孔眼的同心度，臨時螺栓的布放等進行檢查。 緊固施工 緊固順序應從節(jié)點中心向邊緣依次進行。緊固時，要分初擰和終擰兩次緊固；對于大型節(jié)點，可分為初擰、復擰和終擰。初擰、復擰軸力宜為6080%標準軸力，終擰軸力為標準軸力。 當天安裝的螺栓，要在當天終擰完畢，防止螺紋被沾污和生銹，引起扭矩系數(shù)值發(fā)生變化。 緊固完畢檢查 高強大六角頭螺栓檢查：包括是否有漏擰和施工扭矩值。 施工扭矩值的檢查在終擰完成1h后、

21、48h內(nèi)進行。 抽查量：每個作業(yè)班組和每天終擰完畢數(shù)量的5，其不合格的數(shù)量應小于被抽查數(shù)量的10，且少于2個，方為合格。否則，應雙倍抽檢。如仍不合格，則應對當天終擰完畢的螺栓全部進行復驗。 扭剪型高強螺栓檢查時，只要觀察其尾部被擰掉，即可判斷螺栓終擰合格。對于某些原因無法使用專用電動扳手終擰掉梅花頭時，則可參照高強大六角頭螺栓的檢查方法，采用扭矩法或轉(zhuǎn)角法進行終擰并標記。2.2.3 自攻螺栓、鋼拉鉚釘、射釘連接 連接薄鋼板用的自攻螺栓、鋼拉鉚釘、射釘?shù)绕湟?guī)格尺寸與連接鋼板相匹配，緊固密貼，其間距、邊距符合設計要求。特重型雙把拉鉚槍氣動拉鉚釘槍平頭型射釘(帶斜角金屬角片)自攻螺栓 射 釘鋼拉鉚釘自攻自鉆螺釘 受運輸、吊裝等條件的限制，鋼構(gòu)件可按部件組裝、構(gòu)件組裝后出廠，對于復雜構(gòu)件為驗證其安裝質(zhì)量，還要進行工廠預拼裝。 除管結(jié)構(gòu)為立體預