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钢结构工程 陕西新时空建筑工程装饰有限公司 1钢结构特点2拼装与连接3钢结构安装 钢结构工程 概述 钢结构优点 强度高 结构轻 施工周期短 精度高 截面小 受力可靠 施工方便 密封性好 抗震性好 耐热性较好等优点缺点 价格相对较贵 耐锈蚀性差 耐火性差 低温冷脆 钢结构分类及应用 1 普通钢结构 多层和高层钢结构建筑 钢结构住宅 工业厂房等 2 轻型钢结构 门式钢架 薄型拱壳等 3 空间钢结构 钢网架 网壳 薄膜 悬索膜结构等 4 组合钢结构 钢和混凝土组合结构 钢和混凝土混合结构 用作钢结构的钢材有钢板 钢带 型钢 工字钢 槽钢 角钢 钢管和钢铸件等 钢带工字钢 钢板槽钢及角钢钢管 概述 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 概述 1构件制作 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 钢结构工程 箱型柱吊车梁 钢管柱 钢桁架 格构式管柱 H型钢 C型钢 Z型钢 蜂窝梁 钢楼承板 彩色压型钢板 自然通风器 预埋锚栓 1构件制作 轻钢结构的构件 1 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 1 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 1构件制作 1 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 1 2切割下料 切割是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 1 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 1构件制作 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 气割下料CNC电脑切割生产线 直线气割机 1 2切割下料 1 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 12cm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 液压联合冲剪机锯床 1 2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 1 2 3等离子切割下料 等离子切割机数控等离子切割机 1 2切割下料 1 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 1 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 钢板铣边机端面铣滚剪倒角 坡口 机 1构件制作 1 3 2弯卷成型 钢板卷曲是通过旋转辊轴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 钢板卷曲 1 3构件加工 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 型材弯曲 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 型材弯曲机 全自动弯管机 1 3构件加工 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 折边 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 制孔 液压板料折弯机 数控三维钻孔机 1 3构件加工 1 3 3构件矫正 钢材在存放 运输 吊运和加工成型过程中会变形 必须对不符合技术标准的钢材 构件进行矫正 钢结构的矫正 是通过外力或加热作用迫使钢材反变形 使钢材或构件达到技术标准要求的平直或几何形状 矫正的方法 火焰矫正 亦称热矫正 机械矫正和手工矫正 亦称冷矫正 1 3构件加工 板材矫正机H型钢翼缘矫正机钢管矫直机 利用火焰对钢材进行局部加热 被加热处理的金属由于膨胀受阻而产生压缩塑性变形 使较长的金属纤维冷却后缩短而完成的 火焰矫正 影响矫正效果的因素 火焰加热位置 加热的形式 加热的温度 火焰矫正加热的温度 对于低碳钢和普通低合金钢为600 8000C 火焰矫正 1 3构件加工 是通过专用矫正机使用权弯曲的钢材在外力作用下产生过量的塑性变形 以达到平直的目的 机械矫正 拉伸机矫正 用于薄板扭曲 型钢扭曲 钢管 带钢 线材等的矫正 压力机矫正 用于板材 钢管和型钢的矫正 多辊矫正机 用于型材 板材等的矫正 液压矫正机多辊矫正机矫正板材 1 3构件加工 采用锤击的方法进行 操作简单灵活 由于矫正力小 劳动强度大 效率低而用于矫正尺寸较小的钢材 或矫正设备不便于使用时采用 手工矫正 锤击法 钢板焊接应力变形校正 1 3构件加工 1 4 1钢材的除锈 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 1 4除锈 防腐与涂饰 钢材除锈方法有 喷砂 抛丸 酸洗以及钢丝刷人工除锈 现场砂轮打磨等 抛丸除锈是最理想的除锈方式 喷砂除锈 抛丸机除锈 1构件制作 1 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 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 1 4除锈 防腐与涂饰 2连接与拼装 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 钢结构工程 广州电视塔外筒南京大胜关长江大桥钢结构焊接施工高强螺栓连接施工 铆接连接 钢结构连接的种类及其特点 2 1钢结构构件焊接 钢结构常用焊接方法 特点及适用范围 焊接质量检验 检验焊接规范 参数 设备的运行状况 对焊接工艺进行确认 检验工艺执行情况 焊缝尺寸 结构变形 焊接材料的保管和使用等情况进行实测检验 同时做好相应的实时检验记录 形成焊接检验的文件 对焊接材料的质量按设计 规范要求进行检验 对特殊要求的焊接材料及重要的焊接受力部位 还要求做焊接工艺评定试验 保证其满足设计要求 检验焊件表面处理情况 检验焊件的坡口制作 组焊的装配等 1 焊前检验 2 焊接的中间检验 外观缺陷主要通过肉眼观察 或者借助放大镜 焊缝检验尺等工具 有时也采用着色 磁粉探伤等作为补充检查手段 3 焊后的成品检验 内部缺陷的检测一般可采用超声波探伤和射线探伤 焊缝等级 一 二 三 2 2紧固件连接 包括普通螺栓 高强度螺栓 射钉 拉铆钉的紧固连接 连接螺栓分为8级 即3 6 4 6 4 8 5 6 5 8 6 8 8 8 10 9S 如5 6S表示抗拉强度为500MPa 屈强比为60 其中后两级为高强度螺栓 其余为普通螺栓 钢柱与基础的地脚螺栓连接 梁柱节点的螺栓连接 2 2 1普通螺栓连接 按外形分为 六角螺栓 双头螺栓和地脚螺栓 六角螺栓 按产品等级分为A B C三种 A级螺栓 精制螺栓 B级螺栓 半精制螺栓 C级螺栓 粗制螺栓 普通螺栓的种类和用途 A B级螺栓适用于连接部位需传递较大剪力的重要结构的安装 C级螺栓适用于钢结构安装中的临时固定 六角螺栓 2 2紧固件连接 双头螺栓 又称螺柱 多用于连接厚板或不方便使用六角螺栓连接的地方 如砼屋架 屋面梁悬挂单轨梁吊挂件等 地脚螺栓 分为一般地脚螺栓 直角地脚螺栓 锤头螺栓和地脚螺栓 一般地脚螺栓 直角地脚螺栓和锤头螺栓是在砼浇筑前预埋在基础之中 用以固定钢柱 地脚螺栓是在已成型砼基础上经钻机成孔后 再安装 灌浆固定的一种地脚螺栓 双头螺栓 一般地脚螺栓 异型地脚螺栓 地脚螺栓预埋 2 2紧固件连接 普通螺栓的施工 连接要求 螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈 螺母下面的垫圈不应多于2个 螺栓头部下面的垫圈不应多于1个 螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴 倾斜面的螺栓连接 放置斜垫片垫平 动荷载或重要部位的螺栓 应放置弹簧垫圈 螺栓伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的长度 2 2紧固件连接 紧固轴力螺栓紧固必须从中心开始 对称施拧 大型接头采用复拧 即 两次紧固法 2 2紧固件连接 施拧时的紧固轴力应不超过相应的规定 永久螺栓拧紧质量检验采用锤敲或用力矩扳手检验 要求螺栓不颤动和偏移 拧紧的真实性用塞尺检查 对接表面高差 不平度 不应超0 5mm 南京大胜关长江大桥高强螺栓终拧 2 2 2高强螺栓连接 高强螺栓就是高强度的螺栓 是一种标准件 是继铆接连接后的新型钢结构连接形式 是目前钢结构连接的主要手段 高强螺栓从外形上可分为扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓 高强螺栓的种类和用途 扭剪型高强螺栓大六角头高强螺栓 一个连接副为一个螺栓 一个螺母和一个垫圈 一个连接副为一个螺栓 一个螺母和二个垫圈 2 2紧固件连接 手动扭矩扳手 高强螺栓以手动紧固时 要使用有示明扭矩值的扳手施拧 以达到高强螺栓连接副规定的扭矩和剪力值 常用的手动扭矩扳手有指针式 音响式和扭剪型三种 高强螺栓施工的机具 响声式扭矩扳手 德国Wera可调控扭力扳手 手动扭矩扳手 2 2紧固件连接 电动扳手定扭矩 定转角电动扳手适用于大六角头高强螺栓的紧固 可自动控制扭矩和转角 适用于钢结构桥梁 厂房建设安装大六角头高强螺栓施工的初拧 终拧和扭剪型高强螺栓的初拧 扭剪型电动扳手适用于扭剪型高强度螺栓的终拧紧固 常用的扭剪型电动扳手有6922型和6924型两种 6924扭剪扳手电动扭剪扳手 定扭矩电动扳手 2 2紧固件连接 高强螺栓的保管及现场复验 高强螺栓的保管高强度螺栓的包装 运输 现场保管过程要保持它的出厂状态 直到安装使用前才能开箱检查使用 以防止连接副的扭矩系数 K 发生变化 这是高强度螺栓保管的一项重要内容 高强度螺栓的现场取样复验扭剪型高强螺栓和高强大六角头螺栓出厂时应随箱带有扭矩系数和紧固轴力 预拉力 的检验报告 连接面抗滑移系数复验 高强螺栓按每验收批抽取3组试件 预拉力复验 扭剪型高强螺栓每验收批抽取8套 扭矩系数复验 高强大六角头螺栓每验收批抽取8套 2 2紧固件连接 高强螺栓的施工要点 紧固前检查螺栓紧固前 应对螺孔 被连接件的移位 不平度 不垂直度 磨光顶紧的贴合情况 以及板叠合处摩擦面的处理 连接间隙 孔眼的同心度 临时螺栓的布放等进行检查 紧固施工紧固顺序应从节点中心向边缘依次进行 紧固时 要分初拧和终拧两次紧固 对于大型节点 可分为初拧 复拧和终拧 初拧 复拧轴力宜为60 80 标准轴力 终拧轴力为标准轴力 当天安装的螺栓 要在当天终拧完毕 防止螺纹被沾污和生锈 引起扭矩系数值发生变化 2 2紧固件连接 紧固完毕检查高强大六角头螺栓检查 包括是否有漏拧和施工扭矩值 施工扭矩值的检查在终拧完成1h后 48h内进行 抽查量 每个作业班组和每天终拧完毕数量的5 其不合格的数量应小于被抽查数量的10 且少于2个 方为合格 否则 应双倍抽检 如仍不合格 则应对当天终拧完毕的螺栓全部进行复验 扭剪型高强螺栓检查时 只要观察其尾部被拧掉 即可判断螺栓终拧合格 对于某些原因无法使用专用电动扳手终拧掉梅花头时 则可参照高强大六角头螺栓的检查方法 采用扭矩法或转角法进行终拧并标记 2 2紧固件连接 2 2 3自攻螺栓 钢拉铆钉 射钉连接 连接薄钢板用的自攻螺栓 钢拉铆钉 射钉等其规格尺寸与连接钢板相匹配 紧固密贴 其间距 边距符合设计要求 特重型双把拉铆枪 气动拉铆钉枪 平头型射钉 带斜角金属角片 自攻螺栓射钉 钢拉铆钉 自攻自钻螺钉 2 2紧固件连接 受运输 吊装条件的限制 钢构件可按部件组装 构件组装后出厂 对于复杂构件为验证其安装质量 还要进行工厂预拼装 除管结构为立体预拼装 并可设卡 夹具外 其它结构一般均为平面拼装 且构件应处于自由状态 不得强行固定 2 3构件的组装 平面桁架的工厂预拼装钢管桁架的工厂预拼装 2连接与拼装 3钢结构安装 技术准备 制定安装技术方案 单层钢结构工程宜采用分件安装法 屋盖糸统宜采用综合安装法 多层钢结构工程一般采用综合安装法 施工机具及材料准备 包括吊装机械 各类辅助施工机具 钢构件 各类焊接材料及紧固件等 3 1施工准备 第16讲钢结构工程 柱基检查 柱基找平和标高控制 复核轴线并弹好安装对位线 检查地脚螺栓轴线位置 尺寸及质量 构件清理 清理钢柱等先行吊装构件 编号并弹好安装就位线 安装前柱底除锈清理 3 2单层钢结构安装 安装前的准备工作核对进场资料 质量证明 设计变更 图纸等技术资料落实深化施工组织设计 做好起吊前的准备工作掌握安装前后的外界环境 如风力 温度 风雪 日照等图纸的会审和自审基础验收垫板设置灌筑砂浆采用无收缩微膨胀砂浆 且比基础砼高一个等级 3 2单层钢结构安装 钢柱宜采用一点直吊绑扎法起吊 就位时对准地脚螺栓缓慢下落 对位后拧上螺帽将柱临时固定 校正其平面位置和垂直度 校正后终拧螺帽 用垫板与柱底板焊牢 然后柱底灌浆固定 3 2 1钢柱安装 3钢构件安装 钢柱的吊装 终拧地脚螺栓 柱底灌浆固定 3 2 2钢吊车梁安装 吊车梁采用两点绑扎 吊升时用溜绳控制吊升过程构件的空中姿态 方便对位及避免碰撞 就位临时固定后要校正吊车梁的垂直度 标高及纵横轴线位置 低跨吊车梁的吊装双层吊车梁的吊装 3 2单层钢结构安装 3 2 3屋面系统安装 屋架安装应在柱子校正并固定后进行 屋面系统可采用扩大组合拼装后吊装 扩大组合拼装单元宜成为具有一定刚度的空间结构 檩条等构件安装应在屋架调整定位后进行 3 2单层钢结构安装 屋架的吊装 扩大组合拼装单元的吊装檩条的安装 3 3多层及高层钢结构安装 1 安装前的准备工作 1 技术准备 2 编制施工组织设计 1 图纸会审 3 划分安装流水段 4 编制安装顺序图表 2 现场准备 尽量接近施工现场 同市区道路相连接且符合运输车辆的运输要求 要有电源 排水管道 场地要平整 1 中转堆场的设置 2 定位轴线 标高和地脚螺栓检查 3 资源准备 检查构件外形尺寸 螺栓位置及孔径 连接件位置及角度 焊缝剖口 栓钉焊 高强螺栓接头摩擦面加工质量 构件表面油漆等 1 钢构件预检 2 安装机械的选择 塔式起重机 覆盖面 起重能力 3 3多层及高层钢结构安装 多层及高层钢结构的柱 梁 支撑等构件的长度尺寸应包括焊接收缩余量等变形值 3钢构件安装 多层钢结构安装高层钢结构安装 轴线引测 柱的定位轴线应从地面控制线引测 不得从下层柱的定位轴线引测 避免累积误差 钢柱的校正 钢柱的吊装 3 3多层及高层钢结构安装 3 3 1钢柱的安装与校正 钢柱校正 对垂直度 轴线 牛腿面标高进行初验 柱间间距用液压千斤顶与钢楔或倒链与钢丝绳校正 3 3 2钢梁的安装与校正 安装准备 吊装前应检查钢柱牛腿标高和柱子间距 梁上装好扶手和通道钢丝绳以保证施工人员的安全 吊点一般设在翼缘板开孔处 其位置取决于钢梁的跨度 钢梁校正 对标高及中心线要反复校正至符合要求 梁柱在地面组装后进行整体吊装 钢梁的安装 通道钢丝绳 悬挂吊篮 3 3多层及高层钢结构安装 3 3 3构件间的连接 钢构件的现场连接 钢柱间的连接常采用坡口焊连接 主梁与钢柱的连接一般翼缘用坡口焊连接 腹板用高强螺栓连接 次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接 少量再在翼缘处用坡口焊连接 钢柱间坡口焊连接 梁柱间翼缘坡口焊连接 腹板高强螺栓连接 梁柱间翼缘坡口焊连接 腹板高强螺栓连接 3 3多层及高层钢结构安装 柱与梁的焊接顺序 先焊顶部梁柱节点 再焊底部梁柱节点 最后焊中间部分的梁柱节点 高强螺栓连接的紧固顺序 先主要构件 后次要构件 工字形构件的紧固顺序 上翼缘 下翼缘 腹板 同一节柱上各梁柱节点的紧固顺序 上部的梁柱节点 下部的梁柱节点 柱子中部的梁柱节点 3 3多层及高层钢结构安装 3 4钢网架安装 网架结构广泛用作大跨度的屋盖结构 特点是汇交于节点上的杆件数量较多 制作安装较平面结构复杂 网架结构节点有焊接球 螺栓球和钢板节点三种形式 网架的基本单元有三角锥 三棱体 正方体 截头四角锥等 可组合成平面形状的任何形体 3钢构件安装 焊接球节点 钢制空心球 钢管杆件 球节点焊缝 管球连接焊缝 螺栓球节点 实心螺栓球45号钢 钢管杆件 锥头 高强螺栓与套筒 3 4 1高空拼装法 先在设计位置处搭设拼装支架 用起重机把网架构件分件 或分块 吊至空中的设计位置 在支架上进行拼装 此法不需大型起重设备 但拼装支架用量大 高空作业多 适用于螺栓球节点的钢管网架 3 4钢网架安装 落地支架拼装网架网架高空拼装施工 3 4 2整体