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淄博北站钢结构工程 1 钢结构加工制作工艺2 钢结构构件的焊接3 紧固件连接工程4 钢网架 钢桁架结构安装工程5 钢结构涂装工程 钢结构工程是用钢板 型钢和圆钢等通过焊接 铆接 螺栓连接等方式组装而成的结构 与其他结构比较 钢结构具有强度高 塑性和韧性 匀质性和同向性都比较好 结构的重量轻 焊接构造简单 加工方便 施工周期短和精度高等特点 因而在建筑 桥梁等土木工程中被广泛采用 一 钢结构加工制作工艺 1 设计院提供的设计图是不能直接用来加工制作钢结构 而是要考虑加工工艺 如公差配合 加工余量 焊接控制等因素后 在原设计图的基础上绘制加工制作图 加工制作图是最后沟通设计人员及施工人员的意图 它起到制作要领书的作用 又是实际尺寸 划线 剪切 坡口加工 打孔 弯制 拼装 焊接 涂装 产品检查 堆放 发送等各项作业的指示书 还起到进行高水平管理的检查表的作用 一 钢结构加工制作的工艺程序 2 加工制作前施工条件的分析绘制加工制作图或审查设计图应边审边分析研究施工条件或者难易程度 必须认真分析焊接难度大的部分 是否使用高强螺栓及紧固器具 在狭窄处能否保持焊条的焊接角度等 3 钢卷尺在钢结构工程中 主要使用皮尺 宽带钢卷尺及凸面钢卷尺中任何一种一级产品 最好使工厂用卷尺和现场用卷尺属同一类产品 也就是各工种之间使用 同一把尺 如果有困难 则10m之间的相互差值控制在0 5mm之内 4 上岗操作人员应进行培训和考核 特殊工种应进行资格确认 充分做好各项工序的技术交底工作 1 放样放样是根据产品施工详图或零 部件图样要求的形状和尺寸 按照1 1的比例把产品或零 部件的实形画在放样台或平板上 求取实长并制成样板的过程 对比较复杂的壳体零 部件 还需要作图展开 放样的步骤如下 1 仔细阅读图纸 并对图纸进行核对 2 准备放样需要的工具 包括 钢尺 石笔 粉线 划针 圆规 铁皮剪刀等 3 准备好做样板和样杆的材料 一般采用薄铁片和小扁钢 可先刷上防锈油漆 4 放样以1 1的比例在样板台上弹出大样 当大样尺寸过大时 可分段弹出 尺寸划法应避免偏差累积 5 先以构件某一水平线和垂直线为基准 弹出十字线 然后据此逐一划出其他各个点和线 并标注尺寸 6 放样过程中 应及时与技术部门协调 放样结束 应对照图纸进行自查 最后应根据样板编号编写构件号料明细表 2 号料号料就是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 号料的步骤 1 根据料单检查清点样板和样杆 点清号料数量 号料应使用经过检查合格的样板与样杆 不得直接使用钢尺 2 准备号料的工具 包括石笔 样冲 圆规 划针 凿子等 3 检查号料的钢材规格和质量 4 不同规格 不同钢号的零件应分别号料 并依据先大后小的原则依次号料 对于需要拼接的同一构件 必须同时号料 以便拼接 5 号料时 同时划出检查线 中心线 弯曲线 并注明接头处的字母 焊缝代号 6 号孔应使用与孔径相等的圆规规孔 并打上样冲作出标记 便于钻孔后检查孔位是否正确 7 弯曲构件号料时 应标出检查线 用于检查构件在加工 装焊后的曲率是否正确 8 在号料过程中 应随时在样板 样杆上记录下已号料的数量 号料完毕 则应在样板 样杆上注明并记下实际数量 3 切割下料切割的目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离 钢材的切割可以通过切削 冲剪 摩擦机械力和热切割来实现 常 5 号料时 同时划出检查线 中心线 弯曲线 并注明接头处的字母 焊缝代号 6 放样过程中 应及时与技术部门协调 放样结束 应对照图纸进行自查 最后应根据样板编号编写构件号料明细表 4 切割方法有 气割 机械剪切和等离子切割三种方法 1 气割法 是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 通过高压氧气射流 将氧化物吹除而引起一条狭小而整齐的割缝 随着割缝的移动 使切割过程连续切割出所需的形状 气割前 应将钢材切割区域表面的铁锈 污物等清除干净 气割后 应清除熔渣和飞溅物 2 机械切割法 可利用上 下两剪刀的相对运动来切断钢材 或利用锯片的切削运动把钢材分离 或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔化而被切断 常用的切割机械有剪板机 联合冲剪机 弓锯床 砂轮切割机等 3 等离子切割法 是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 所以能切割任何金属 特别是熔点较高的不锈钢及有色金属铝 铜等 5 坡口加工 1 号孔应使用与孔径相等的圆规规孔 并打上样冲作出标记 便于钻孔后检查孔位是否正确 2 弯曲构件号料时 应标出检查线 用于检查构件在加工 装焊后的曲率是否正确 3 在号料过程中 应随时在样板 样杆上记录下已号料的数量 号料完毕 则应在样板 样杆上注明并记下实际数量 6 开孔在焊接结构中 不可避免地将会产生焊接收缩和变形 因此在制作过程中 把握好什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度 特别是对于柱及梁的工程现场连接部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度 因此把握好开孔的时间是十分重要的 一般有四种情况 1 在构件加工时预先划上孔位 待拼装 焊接及变形矫正完成后 再划线确认进行打孔加工 2 在构件一端先进行打孔加工 待拼装 焊接及变形矫正完成后 再对另一端进行打孔加工 3 待构件焊接及变形矫正后 对端面进行精加工 然后以精加工面为准线 划线 打孔 4 在划线时 考虑了焊接收缩量 变形的余量 允许公差等 直接进行打孔 常用的机械打孔有电钻及风钻 立式钻床 摇臂钻床 桁式摇臂钻床 多轴钻床 NC开孔机 打孔后应用磨光机清除孔边毛刺 焊接质量与坡口加工的精度有直接关系 如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口 就容易在焊接时产生不熔部位 将在事后产生焊接裂缝 又如 在坡口表面粘附油污 焊接时就会产生气孔和裂缝 因此要重视坡口质量 坡口加工一般可用气体加工和机械加工 在特殊的情况下采用手动气体切割的方法 但必须进行事后处理 如打磨等 4 组装的质量要求 除工艺要求外零件组装的间隙不得大于1 0mm 对顶紧接触面应有75 以上面积紧贴 用0 3mm塞尺检查 其塞入面积不得大于25 边缘最大间隙不得大于0 8mm 金属接触部分的精加工可用龙门铣床 卧式镗床 牛头刨床 斜面切削机等来进行 组装的隐蔽部位应在焊接和涂装检查合格后方可封闭 二 钢结构构件的验收1 钢构件加工制作完成后 应按照施工图和 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 2001 的规定进行验收 有的还分工厂验收 工地验收 因工地验收还增加了运输的因素 钢构件出厂时 应提供下列资料 7 组装 1 组装的零件 部件应经检查合格 连接件和沿焊缝边缘约50mm范围内的铁锈 毛刺 污垢 油迹等应清除干净 2 钢材的拼接应在组装前进行 构件的组装应在部件组装 部件焊接 部件矫正后进行 3 组装可采用胎夹具方法 当在平台上组装时 平台的平面高低差不得超过4mm 构件的组装应根据结构形式 焊接方法和焊接顺序等因素 确定合理的组装顺序 4 钢材 连接材料 涂装材料的质量证明或试验报告 5 焊接工艺评定报告 6 高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告 焊缝无损检验报告及涂层检测资料 7 主要构件检验记录 8 预拼装记录 由于受运输 吊装条件的限制 另外设计的复杂性 有时构件要分二段或若干段出厂 为了保证工地安装的顺利进行 在出厂前进行预拼装 9 构件发运和包装清单 2 构件的运输 1 发运的构件 在易见部位用油漆标上重量及重心位置的标志 以免在装 卸车和起吊过程中损坏构件 节点板 高强度螺栓连接面等重要部分要有适当的保护措施 零星的部件等都要按同一类别用螺栓和铁丝紧固成束包装发运 1 产品合格证 2 施工图的设计变更文件 3 制作中技术问题处理的协议文件 3 运输构件时 应根据构件的长度 重量和断面形状选用车辆 构件在运输车辆上的支点 两端伸长的长度及绑扎方法均应保证构件不产生永久变形 不损伤涂层 构件起吊必须严格按设计吊点起吊 3 构件的堆放 1 构件一般要堆放在工厂的堆放场和现场的堆放场 构件堆放场地应平整坚实 无水坑 冰层 并应排水通畅 有较好的排水设施 同时有车辆进出的回路 2 构件应按种类 型号 安装顺序划分区域 插立标志牌 构件底层垫块要有足够的支承面 不允许垫块有大的沉降量 堆放的高度应有计算依据 以最下面的构件不产生永久变形为准 不得随意堆高 3 在堆放中 发现有变形不合格的构件 则严格检查 进行矫正 然后再堆放 不得把不合格的变形构件堆放在合格的构件中 否则会影响安装进度 4 对于已堆放好的构件 要派专人汇总资料 建立完善的构件进出厂管理制度 严禁乱翻 乱移 同时对已堆放好的构件进行适当保护 避免风吹雨打 日晒夜露 二 钢结构构件的焊接 2 大型或重型构件的运输应根据行车路线 运输车辆的性能 码头状况 运输船只来编制运输方案 在运输方案中要着重考虑吊装工程的堆放条件 工期要求来编制构件的运输顺序 根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构 贮罐和容器焊接结构 管道焊接结构 导电性焊接结构四类 我们所称的钢结构包含了这四类焊接结构 选用的结构材料是钢材 而且大多为普通碳素钢和低合金结构钢 主要的焊接方法有手工电弧焊 气体保护焊 自保护电弧焊 埋弧焊 螺柱焊 点焊等 1 手工电弧焊依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊 手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊 是钢结构焊接中最常用的方法 手工电弧焊的原理 如图7 1所示 焊条和焊件就是两个电极产生电弧 电弧产生大量的热量 熔化焊条和焊件 焊条端部熔化形成熔滴 过渡到熔化的焊件的母材上融合 形成熔池并进行一系列复杂的物理 冶金反应 随着电弧的移动 液态熔池逐步冷却 结晶 形成焊缝 1 钢结构构件常用的焊接方法焊接是借助于能源 使两个分离的物体产生原子 分子 间结合而连接成整体的过程 采用焊接方法不仅可以连接金属材料 如钢材 铝 铜 钛等 还能连接非金属 如塑料 陶瓷 甚至还可以解决金属和非金属之间的连接 我们统称为工程焊接 用焊接方法制造的结构称为焊接结构 又称工程焊接结构 2 气体保护电弧焊又称为熔化极气体电弧焊 以焊丝和焊件作为两个极 两极之间产生电弧热来熔化焊丝和焊件母材 同时向焊接区域送入保护气体 使电弧 熔化的焊丝 熔池及附近的母材与周围的空气隔开 焊丝自动送进 在电弧作用下不断熔化 与熔化的母材一起融合 形成焊缝金属 其原理如图7 2所示 这种焊接法简称GMAW GasMetalArcWelding 由于保护气体的不同 又可分为CO2气体保护电弧焊 是目前最广泛使用的焊接法 特点是使用大电流和细焊丝 所焊接速度快 熔深大 作业效率高 在高温作用下 冷敷于电焊条钢芯上的药皮熔融成溶渣 覆盖在熔池金属表面 它不仅能保护高温的熔池金属不与空气中有害的氧 氮发生化学反应 并且还能参与熔池的化学反应和渗入合金等 在冷却凝固的金属表面 形成保护渣壳 3 自保护电弧焊自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊 与气体保护电弧焊相比抗风性好 风速达10m s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝 由于自动焊接 因此焊接效率极高 焊枪轻 不用气瓶 因此操作十分方便 但焊丝价格比CO2保护焊要高 4 埋弧焊埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊 向熔池连续不断送进的裸焊丝 既是金属电极 也是填充材料 电弧在焊剂层下燃烧 将焊丝 母材熔化而形成熔池 熔融的焊剂成熔渣 覆盖在液态金属熔池的表面使高温熔池金属与空气隔开 焊剂形成熔渣除了起保护作用外 还与熔化金属参与冶金反应 从而影响焊缝金属的化学成分 5 窄间隙焊接本方法是利用已有的气体保护焊的特别技术 具有焊接接头的坡口截面面积比手工电弧焊或气体保护焊的坡口截面面积小 这是本方法的特点 窄间隙焊接可以在平焊 横焊和立焊位置进行 横焊适合工程现场的柱接头 平焊和立焊分别适合于工厂内箱形柱的角接头和柱与梁的焊接 6 螺柱焊接螺柱焊接是在螺柱与母材之间通以焊接电流 使相互接触的局部加热并接合的方法 主要用于抗剪连接件及混凝土锚栓等的焊接 另外还广泛用于安装隔热材料和隔音材料的连接件 7 点焊首先这里指的点焊不同于钢结构构件组装中的点焊 它是一种电阻焊 在焊接区直接通电 利用其电阻发热局部提高被焊部位的温度 在压力作用下接合的方法 点焊在汽车工业 家用电器中常用 钢结构中复杂接头也有采用点焊的 2 焊接应力和焊接变形 1 焊接应力及变形产生的原因焊接过程中 焊接热源对焊件进行局部加热 产生了不均匀的温度场 导致材料热胀冷缩的不均匀 处于高温区域的材料在加热 冷却 过程中应该有较大的伸长 收缩 量 但由于受到周围材料的约束而不能自由伸长 收缩 于是在焊件中产生内应力 使高温区的材料受到挤压 拉伸 产生塑性变形 同时 金属材料在焊接过程中随着温度的变化还会发生相应的相变 不同的金属组织是有不同的性能 也会引起体积的变化 对焊接应力及变形产生不同程度的影响 因此 焊接过程对焊件进行了局部的 不均匀的加热是产生焊接应力和焊接变形的主要原因 焊接过程中 应力变形是随时间而改变的 当焊件温度降至常温时 残存于焊件中的应力称为焊接残余应力 残留的变形称为焊接残余变形 焊接应力及变形的分布和大小与被焊材料的线膨胀系数 弹性模量 屈服点 焊件尺寸 形状和温度场等因素有关 而温度场又与被焊材料的热导率 热容 密度 焊接工艺参数 环境条件等密切相关 任何因素的波动均会对应力和变形产生影响 2 焊接变形的种类焊接变形可分为线性缩短 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪形失稳变形等 线性缩短是指焊件收缩引起的长度缩短和宽度变窄的变形 有纵向缩短和横向缩短之分 角变形是由于焊缝截面形状在厚度方向上不对称所引起的 在厚度方向上产生的变形 波浪变形是在大面积薄板拼焊时 在内应力作用下产生失稳而成为波浪形变形 扭曲变形一旦产生则难以矫正 主要由于装配质量不好 工件搁置不正 焊接顺序和方向安排不当造成的 在施工中特别要引起注意 3 焊接残余应力和变形的控制在钢结构设计和施工时 不仅要考虑到强度 稳定性 经济性 而且必须要考虑焊缝的设置将产生的应力 变形对结构的影响 通常有以下几点经验 1 在保证结构具有足够的强度的前提下 尽量减少焊缝的尺寸和长度 合理选取坡口形状 避免集中设置焊缝 2 尽量对称布置焊缝 将焊缝安排在近中心区域 如近中性轴 焊缝中心 焊缝塑性变形区中心等 3 在钢结构施焊中考虑夹具以减少焊接变形的可能性 4 钢结构设计人员在设计时应考虑焊接工艺措施 主要有 合理的装配焊接顺序 合理焊接方法和参数 反变位法 刚性固定性 锤击法 强迫冷却法 预热和焊后热处理 3 焊接的质量检验 焊接质量检验包括焊前检验 焊接生产中检验和成品检验 1 焊前检验检验技术文件 图纸 标准 工艺规程等 是否齐备 焊接材料 焊条 焊丝 焊剂 气体等 和钢材原材料的质量检验 构件装配和焊接件边缘质量检验 焊接设备 焊机和专用胎 模具等 是否完善 焊工应经过考试取得合格证 停焊时间达6个月及以上 应重新考核 才能上岗 2 焊接生产中的检验主要是对焊接设备运行情况 焊接规范和焊接工艺的执行情况 以及多层焊接过程中夹渣 未焊透等缺陷的自检等 目的是防止焊接过程中缺陷形成 及时发现缺陷 采取整改措施 特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接工艺的严明的纪律性 3 焊接成品检验全部焊接工作结束 焊缝清理干净后进行成品检验 检验的方法有很多种 通常可分为无损检验和破坏性检验两大类 1 无损检验可分为外观检查 致密性检验 无损探伤 1 外观检查 是一种简单而应用广泛的检查方法 焊缝的外观用肉眼或低倍放大镜进行检查表面气孔 夹渣 裂纹 弧坑 焊瘤等 并用测量工具检查焊缝尺寸是否符合要求 2 致密性检验 主要用水 气 压试验 煤油渗漏 渗氨试验 真空试验 氦气探漏等方法 这些方法对于管道工程 压力容器等是很重要的方法 3 无损探伤 主要有磁粉探伤 涡流探伤 渗透探伤 射线探伤 超声波探伤等 所谓无损探伤就是利用放射线 超声波 电磁辐射 磁性 涡流 渗透性等物理现象 在不损伤被检产品的情况下 发现和检查内部或表面缺陷的方法 2 破坏性检验焊接质量的破坏性检验包括焊接接头的机械性能试验 焊缝化学成分分析 金相组织测定等 主要用于测定接头或焊缝性能是否能满足使用要求 机械性能试验 包括测定焊接接头的强度 延伸率 断面收缩率 拉伸试验 冷弯试验 冲击试验等 化学成分分析 是对焊缝的化学成分分析 是测定熔敷金属化学成分 我国的焊条标准中以此做出了专门的规定 金相组织测定是为了了解焊接接头各区域的组织 晶粒度大小和氧化物夹杂 氢白点等缺陷的分布情况 通常有宏观和微观方法之分 三 紧固件连接工程 1 普通螺栓连接 1 普通螺栓连接钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓 螺母 垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式 2 普通螺栓规格普通螺栓按照形式可分为六角头螺栓 双头螺栓 沿头螺栓等 按制作精度可分为A B C级三个等级 A B级为精制螺栓 C级为粗制螺栓 钢结构用连接螺栓 除特殊注明外 一般即为普通粗制C级螺栓 3 螺母钢结构常用的螺母 其公称高度h大于或等于0 8D D为与其相匹配的螺栓直径 螺母强度设计应选用与之相匹配螺栓中最高性能等级的螺栓强度 当螺母拧紧到螺栓保证荷载时 必须不发生螺纹脱扣 螺母的螺纹应和螺栓相一致 一般应为粗牙螺纹 除非特殊注明用丝牙螺纹 螺母的机械性能主要是螺母的保证应力和硬度 其值应符合规定 4 垫圈常用钢结构螺栓连接的垫圈 按形状及其使用功能可以分成以下几类 1 圆平垫圈 一般放置于紧固螺栓头及螺母的支承面下面 用以增加螺栓头及螺母的支承面 同时放上可避免连接件表面损伤 2 方形垫圈 一般置于地脚螺栓头及螺母支承面下 有以增加支承面及遮盖较大螺栓孔眼 3 斜垫圈 主要用于工字钢 槽钢翼缘倾斜面的垫平 使螺母支承面垂直于螺杆 避免紧固时造成螺母支承面和被连接的倾斜面局部接触 4 弹簧垫圈 防止螺栓拧紧后在动载作用下的振动和松动 依靠垫圈的弹性功能及斜口摩擦面防止螺栓的松动 一般用于有动荷载 振动 或经常拆卸的结构连接处 2 普通螺栓施工1 一般要求普通螺栓作为永久性连接螺栓时 应符合下列要求 1 对一般的螺栓连接 螺栓头和螺母下面应放置平垫圈 以增大承压面积 2 螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个 螺母头下的垫圈一般不应多于1个 3 对于设计有要求防松动的螺栓 锚固螺栓应采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈 或用人工方法采取防松措施 4 对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接 应按设计要求放置弹簧垫圈 弹簧垫圈必须设置在螺母一侧 5 对于工字钢 槽钢类型应尽量使用斜垫圈 使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆 2 螺栓直径和长度的选择 1 螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等强度原则通过计算确定 但对某一个工程来讲 螺栓直径规格应尽可能少 有的还需要适当归类 便于施工和管理 一般情况螺栓直径应与被连接件的厚度相匹配 2 螺栓长度通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆端头的长度 一般都是以5mm进制 从螺栓的标准规格上可以看出 螺纹的长度基本不变 显而易见 影响螺栓长度的因素主要有 被连接件厚度 螺母高度 垫圈的数量及厚度等 3 螺栓连接形式钢板 槽钢 工字钢 角钢等常用螺栓连接形式 4 螺栓布置螺栓连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和交错排列两种形式 螺栓间的间距确定既要考虑连接效果 连接强度和变形 又要考虑螺栓的施工 5 螺栓紧固普通螺栓连接对螺栓的紧固力没有要求 因此普通螺栓的紧固施工是以操作工的手感及连接接头的外形控制为准 即以一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母 保证被连接接触面能密贴 无明显间隙 这种紧固施工方式虽然有很大的随意性 但能满足连接要求 为使连接接头中螺栓受力均匀 螺栓的紧固次序应从中间开始 对称向两头进行 对大型接头应采用复拧 即两次紧固方法 保证接头内各个螺栓能均匀受力 3 高强度螺栓连接高强度螺栓连接已成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一 按其受力状况可分为摩擦型连接 一 高强度螺栓种类高强度螺栓从外形上可分为大六角头和扭剪型两种 按性能等级可分为8 8级 10 9级 12 9级等 目前我国使用的大六角高强度螺栓有8 8级和10 9级两种 扭剪型高强度螺栓只有10 9级一种 1 大六角头高强度螺栓连接副大六角头高强度螺栓连接副含一个螺栓 一个螺母 两个垫圈 螺头和螺母两侧各一个垫圈 螺栓 螺母 垫圈在组成一个连接副时 其性能等级要匹配 2 扭剪型高强度螺栓连接副扭剪型高强度螺栓连接副含一个螺栓 一个螺母 一个垫圈 二 高强度螺栓连接施工1 一般规定 1 施工前对高强螺栓连接副实物和摩擦面进行检验和复验 合格后方可进行施工 2 对每一个连接接头 应先用临时螺栓或冲钉定位 为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化 严禁将 摩擦一承压型连接 承压型连接和张拉型连接等几种类型 其中摩擦型连接是目前建筑钢结构和桥梁钢结构中广泛采用的基本连接形式 3 高强度螺栓的穿入 应在结构中心位置调整后进行 其穿入方向应以施工方便为准 力求一致 安装时要注意垫圈的正反面 即螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧 对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧的垫圈 其有倒角的一侧朝向螺栓头 4 高强度螺栓的安装应能自由穿入孔 严禁强行穿入 如不能自由穿入时 该孔应用铰刀进行修整 修整后孔的最大直径应小于1 2倍螺栓直径 修孔时 为了防止铁屑落入板迭缝中 铰孔前应将四周螺栓全部拧紧 使板迭密贴后再进行 严禁气割扩孔 5 高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径 并必须采取钻孔成型方法 钻孔后的钢板表面应平整 孔边无飞边和毛刺 连接板表面应无焊接飞溅物 油污等 6 高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距除应符合要求外 还应考虑专用施工机具的可操作空间 一般规格的螺栓可操作空间 如图7 3及表7 1所示 当表7 1中数值a不满足要求时 且数值b有足够大空间时 可考虑采用加长套筒施拧 此时套筒头部直径一般为螺母对角线尺寸加10mm 高强度螺栓作为临时螺栓使用 对一个接头来说 临时螺栓和冲钉的数量原则上应根据该接头可能承担的荷载计算确定 三 施工工具的标定各种扳手在使用前 后 使用过程及保管 维修过程中 极容易产生输出扭矩值的误差 使用各类没有质量控制的扳手 必会造成施拧螺栓预拉力的误差 因此扳手的标定是施工质量控制的重点 我们要掌握以下几点 1 没有标定过的扳手 不准投入使用 2 施拧及检查用的扭矩扳手 无论是电动定扭扳手 还是带响或表盘扭矩扳手 班前必须校正标定 班后还须校验 以确定此扳手在使用过程中 扭矩未发生变化 3 当班后校验发现误差超过允许范围 则用此扳手施拧的螺栓应全部视为不合格 扳手重新校正后 欠拧的应实施重新施拧 超拧的应全部更换 重新按要求施拧 4 施工用扳手在使用前标定 误差应控制在 3 内 使用后校验 误差不应超过 5 检查用扭矩扳手标定误差不应超过 3 四 接触面的加工处理采用摩擦型高强度螺栓连接的节点对接触面的要求如下 7 高强度螺栓在终拧以后 螺栓丝扣外露应为2 3扣 其中允许有10 的螺栓丝扣外露1扣或4扣 1 摩擦面的处理 高强度螺栓连接的形式和尺寸与普通螺栓连接基本上一样 所不同的是在安装高强度螺栓时必须将螺帽拧得很紧 使螺栓中的预拉力达到屈服点的80 左右 从而对构件连接处产生很高的预紧力 为了安装方便 孔径比螺栓杆大1 2mm 螺栓杆与孔壁之间视为不接触 这样在外力作用下 高强度螺栓连接就会全靠构件连接处的接触面的摩擦来防止发生滑动并传递内力 摩擦面处理方法有 喷砂 抛丸 后生赤锈 喷砂后涂无机富锌漆 砂轮打磨 钢丝刷消除浮锈 酸洗等 其中以喷砂 抛丸 为最佳处理方法 2 注意摩擦面的保护 应防止构件运输 装卸 堆放 二次搬运 翻吊时连接板的变形 安装前应处理好被污染的连接面表面 3 接触面的间隙与处理 由于摩擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接处 用摩擦来阻止构件之间滑动达到内力传递 因此当构件与拼接板面有间隙时 则固定后有间隙处的摩擦面间压力减小 影响承载能力 五 选用合适的冲钉和临时螺栓量控制冲钉和临时螺栓的最少用量是考虑安装时它们应能承受构件的自重和连接校正时外力的作用 防止连接后构件位置偏移 以及为了钢板间的有效夹紧 尽量消除间隙 因此 在安装时 要控制以下几点 1 每个节点所需用的临时螺栓和冲钉数量 应按安装时可能产生的荷载计算确定 2 临时螺栓与冲钉之和不应少于该节点螺栓总数的1 3 3 临时螺栓不应少于2颗 4 所用冲钉数不宜多于临时螺栓的30 5 连接用的高强度螺栓不得兼作临时螺栓 以免螺纹损伤和连接副表面状态改变 引起扭矩系数的变化 六 安装替换高强度螺栓注意事项 1 螺栓穿入方向应便于操作 并力求一致 目的使整体美观 2 螺栓应自由穿入螺栓孔 对不能自由穿入的螺栓孔允许用铰刀或锉刀进行修整 不得将螺栓强行敲入 并不得气割扩孔 3 螺栓连接副安装时 螺母凸台一侧应与垫圈有倒角的一面接触 大六角头螺栓的第二个垫圈有倒角的一面应朝向螺栓头 4 安装高强度螺栓时构件的摩擦面应保持干燥 不得在雨中作业 七 初拧与终拧 1 高强度螺栓连接副的拧紧应分为初拧 终拧 对于大型节点应分为初拧 复拧 终拧 复拧扭矩等于初拧扭矩 初拧 复拧 终拧应在24h内完成 2 施拧一般应按由螺栓群节点中心位置顺序向外拧紧的方法进行 四 钢网架 钢桁架结构安装工程网架结构是由多根杆件按照一定规律布置 通过结点连接而成的网格状杆系结构 它改变了一般平面行家的变力状态 具有空间受力的性能 由于它的外形象一块平板 因此称为平板形网架 网架结构的整体性能很好 能有效地承受各种非对称荷载 集中荷载和动力荷载 由于组成网架的杆件和节点可以定型化 适用于在工厂成批生产 制作完成后运到现场拼装 从而使网架的施工做到速度快 精度高 有利于质量的保证 网架结构的平面布置灵活 适用于不规则的建筑平面 大跨度建筑 也可用于中小跨度建筑中 网架结构的安装方法可分为高空拼装法 整体安装法或高空滑移法三种 一 高空拼装法 高空拼装法是先在地面上搭设拼装支架 然后用起重机把网架构件分件或分块吊至空中的设计位置 在支架上进行拼装的方法 此法有时不需大型起重设备 但拼装支架用量大 高空作业多 因此对高强螺栓连接的 用螺栓球节点的钢管网架较适宜 施工前应根据结构特点 构件重量 安装标高 现场条件及现有设备确定吊装机械 拼装支架可用木制或钢管制 支架可局部搭设作为活动式 亦可满堂搭设 如图7 9所示 局部支架的位置必须对准网架下弦的支承节点 支架间距不宜过大 以免网架安装过程中产生较大下垂 支架高度要方便操作 用千斤顶调整标高 则支架上表面距网架下弦节点80cm左右为宜 高空拼装法拼装网架时 网架块件顺序安排要考虑减少误差积累和安装方便 另外要考虑结构的受力特点和吊装机械的性能 网架总的拼装顺序是从建筑物的一端开始向另一端以两个三角形同时推进 待两个三角形相反后 则按人字形逐榻向前推进 最后在另一端的正中闭合 每榀块体的安装顺序 在开始的两个三角形部分是由屋脊部分开始分别向两边拼装 两个三角形相交后 则由交点开始同时向两边拼装 如图7 10所示 网架拼装后 下方有支架者用方木顶住中央竖杆处 用千斤顶顶住屋架中央竖杆下方进行标高调整 其他分块则随拼装随拧紧高强螺栓 并与已拼好的分块连接即可 由于螺栓大于螺杆直径 故高强螺栓需随拼装随拧紧 否则会加大网架的下垂 网架拼装完毕并全面检查后 拆除全部支顶网架的方木和千斤顶 考虑到支承拆除后网架中央沉降最低 故按中央 中间和边缘三个区分阶段按比例下降支承 即分六次下降 每次下降的数值 三个区的比例是2 1 5 1 下降支承时要严格控制同步下降 避免由于个别支点受力而使这个支点处的网架杆件变形过大甚至破坏 二 整体安装法整体安装法就是先将网架在地面上拼装成整体 然后用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定 这种施工方法不需高大的拼装支架 高空作业少 易保证焊接质量 但需要大型的起重设备 技术较复杂 因此 对球节点的钢管网架 尤其是三向网架等杆件较多的网架较适宜 根据所用设备不同 整体安装法又分为多机抬吊法 提升机提升法 桅杆提升法 千斤顶顶升法等 一 多机抬吊法用四台起重机联合作业 将地面错位拼装好的网架整体提升到柱顶后 在空中进行移位落下就位安装 一般有四侧抬吊与两侧抬吊两种方法 如图7 11所示 四侧抬吊为防止起重机因升降速度不一而产生不均匀荷载 每台起重机设两个吊点 每两台起重机的吊索互相用滑轮串通 使各吊点受力均匀 网架均衡上升 当网架升到比柱顶高30cm时 进行空中移位 多机抬吊法准备工作简单 安装快速方便 四侧抬吊与两侧抬吊比较 前者移位较平稳 但操作较复杂 后者空中移位较方便 便平稳性差一些 适用于跨度40m左右 高度25m左右的中小型网架屋盖的吊装 二 提升机提升法 在结构柱上安装升板工程用的电动穿心式提升机 将地面正位拼装的网架直接整体提升到柱顶横梁就位 如图7 12所示 提升点设在网架四边的中部 每边7 8个 提升设备的组装系在柱顶加接短钢柱上 安装工字钢上横梁 每一吊点安放一台300KN电动穿心提升机 提升机的螺杆下端连接多节长1 8m的吊杆 下面连接横吊梁 梁中间用钢销与网架支座钢球上的吊环相连接 在钢柱顶上的上横梁处 又用螺杆连接着一个下横梁 作为拆卸吊杆时的停歇装置 当提升机每提升一节吊杆后 升速为3cm min 用U形卡板塞入下横梁上部和吊杆上端的支承法兰之间 卡住吊杆 卸去上吊杆 将提升螺杆下降与下一节吊杆接好 再继续上升 如此循环往复 直到网架升到托梁以上 然后把预先放在柱顶牛腿的托梁移至中间就位 再将网架下降于托梁上 即完成吊装 提升机提升法不需大型吊装设备 机具和安装工艺简单 提升平稳 劳动强度低 工效高 施工安全 但准备工作量大 适用于跨度50 70m 高度40m以上 重量较大的大 中型周边支承网架屋盖的安装 三 桅杆提升法将网架在地面错位拼装 用多根独脚桅杆将其整体提升到柱顶以上 然后进行空中旋转和移位 落下就位安装 如图7 13所示 柱和桅杆应在网架拼装前竖立 当安装长方 八角形网架 在网架三向直径接近支座处竖立四根钢格构独脚桅杆 每根桅杆的两侧各挂一副起重滑车组 每副滑车组下设两个吊点 配一台卷筒直径 转速相同的电动卷扬机 使提升同步 每根桅杆设6根缆风绳与地面成30 40 夹角 网架拼装时 逆时针转角2 5 使支座偏离柱1 4m 即用多根桅杆将网架吊过柱顶后 需要向空中移位或旋转1 4m 提升时 四根桅杆 八副起重滑车组同时收紧提升网架 使其等速平稳上升 相邻两桅杆处的网架高差应不大于100mm 当提升到柱顶以上50cm时 放松桅杆左侧的起重滑车组 使桅杆右侧的起重滑车组保持不动 则左侧滑车组松弛 拉力变小 因而其水平分力也变小 网架便向左移动 进行高空移位或旋转就位 经轴线 标高校正后 用电焊固定 桅杆利用网架悬吊 采用倒装法拆除 桅杆提升法 桅杆可自行制造 起重量大 可达1000 2000KN 桅杆高度可达50 60m 但所需设备数量大 准备工作和操作较复杂 适用于安装高 重 大 跨度80 100m 的大型网架屋架 四 千斤顶顶升法千斤顶顶升法是利用支承结构和千斤顶将网架整体顶升到设计位置 如图7 14所示 顶升用的支承结构一般多利用网架的永久性支承柱 亦可在原支点处或其附近设置临时顶升支架 顶升千斤顶可采用普通液压千斤顶或丝杠千斤顶 要求各千斤顶的行程和起重速度一致 网架多采用伞形柱帽的方式 在地面按原位整体拼装 由四根角钢组成的支承柱从腹杆间隙中穿过 在柱上设置缀板作为搁置横梁千斤顶和球支座用 上下临时缀板的间距根据千斤顶的尺寸 冲程 横梁等尺寸确定 应恰为千斤顶使用行程的整数倍 其标高偏差不得大于5mm 如用320KN普通液压千斤顶 缀板的间距为420mm 即顶一个循环 总高度为420mm 千斤顶分三次 150mm 150mm 120mm 顶升到该标高 顶升时 每一顶升循环工艺过程 如图7 15所示 顶升应做到同步 各顶升点的差异不得大于相邻两个顶升用的支承结构间距的1 1000 且不大于30mm 在一个支承结构上设有两个或两个以上千斤顶时不大于10mm 千斤顶顶升法设备简单 不用大型吊装设备 顶升支承结构可利用永久性支承 拼装网架不需搭设拼装支架 可节省费用 降低施工成本 操作简便安全 但顶升速度较慢 且对结构顶升的误差控制要求严格 以防失稳 适用于安装多支点支承的各种四角锥网架屋盖 三 高空滑移法采用这种施工方法时 网架多在建筑物前厅顶板上设拼装平台进行拼装 待第一个拼装单元或第一段拼装完毕 即将其下落至滑移轨道上 用牵引设备通过滑轮组将拼装好的网架向前滑移一定距离 接下来在拼装平台上拼装第二个拼装单元或第二段 接好后连同第一个拼装单元或第一段一同向前滑移 如此逐段拼装不断向前滑移 直至整个网架拼装完毕并滑移至就位位置 网架屋盖近年来采用高空平行滑移法施工逐渐增多 尤其适用于影剧院 礼堂等工程 拼装好的网架的滑移 可在网架支座下设滚轮 使滚轮在滑道上滑动 如图7 16所示 亦可在网架支座下设支座底板 使支座底板沿预埋在钢筋混凝土框架梁上的预埋钢板滑动 如图7 17所示 网架先在地面将杆件拼装成两球一杆和四球五杆的小拼构件 然后用悬臂式桅杆 塔式或履带式起重机 按组合拼接顺序吊到拼接平台上进行扩大拼装 先就位点焊拼接网架下弦 方格 再点焊横向跨度方向角腹杆 每节间单元网架部件点焊接接顺序由跨中间两端对称进行 焊完后临时加固 牵引可用慢速卷扬机进行 并设减速滑轮组 牵引点应分散设置 滑移速度应控制在1m min内 做到两边同步滑移 当网架跨度大于50m时 应在跨中增设一条平稳滑道或辅助支顶平台 高空滑移法 不需大型起重设备 可与室内其他工种平行作业 缩短总工期 用工省 减少高空作业 施工速度快 适用于场地狭小或跨越其他结构 起重机无法进入网架安装区域的中小型网架 钢桁架的安装一 钢桁架安装前准备 1 钢柱吊装完成经校正固定于基础上并办理预检手续 2 在钢柱牛腿上及柱侧面弹好吊车梁 制动桁架中心轴线 安装位置线及标高线在钢桁架及制动桁架两端弹好中轴线 3 对起重设备进行保养 维修 试运转 试吊 使保持完好状态 备齐吊装用的工具 连接料及电气焊设备 4 搭设好供施工人员高空作业上下的梯子 扶手 操作平台 栏杆等 二 钢桁架安装的主要机具准备 1 设备 起重设备 运输设备 焊接设备 气割设备 喷涂设备 2 机具 钢丝绳 吊索具 钢板夹 卡环 棕绳 倒链 千斤顶 鎯头 扳手 撬杆 钢卷尺 经纬仪 水平仪 冲子等 一 钢桁架安装操作工艺 1 钢桁架安装前将两端的钢垫板先安装在钢柱牛腿上并标出吊车梁安装的中心位臵 2 钢桁架绑扎一般采用两点对称绑扎在两端各拴一根溜绳以牵引就和防止吊装时碰撞钢柱 3 钢桁架吊起后旋转起重臂杆使吊车梁中心线与牛腿的定位轴线对准并将与柱子连接的螺栓上齐后方可卸钩 4 钢桁架的校正可按厂房伸缩缝分区分段进行校正或在全部吊车梁安装完毕后进一次总体校正 5 校正包括 标高 垂直度 平面位臵 中心轴线和跨距 一般除标高外 应在钢柱校正和屋盖吊装完成并校正固定后进行以避免因屋架吊装校正引起的钢柱跨间移位 二 质量控制与检验标准 1 质量控制分主控项目与一般项目主控项目是指对材料 构配件 设备或建筑工程项目的施工质量起决定性作用的检验项目一般项目是指对施工质量起不到决定性作用的检验项目的 2 检验标准执行国家标准GB50205规程 3 钢桁架安装的允许偏差应符合规定 五 钢结构涂装工程 钢结构涂装工程包括钢结构防腐涂料涂装和防火涂料涂装工程 一 钢结构防腐涂料涂装 一 钢材表面处理1 除油及旧漆层 1 除油 除油的方法 可根据工件的大小 工件的材质 油污的种类等因素来决定 常用溶剂清洗或碱液清洗 2 除旧漆层 旧漆层清除通常有机械方法和化学方法两种 机械方法除旧漆 凡是除锈的机械或工具都可以借以除旧漆 如喷砂 喷丸设备 风动或电动除漆器等都是良好的工器具 化学方法除旧漆 碱液除漆 是将碱液与旧漆面接触 发生作用后使涂层松软膨胀 达到除旧漆的目的 2 除锈 1 手工或动力工具除锈 手工工具除锈 常用的工具有 尖头锤 铲刀或刮刀 砂布或砂纸 钢丝刷 或钢丝束 动力工具除锈 是利用压缩空气或电能为动力 使除锈工具产生圆周式或往复式运动 产生摩擦或冲击来清除铁锈或氧化铁皮等 其常用工具 气动端型平面砂磨机 气动角向平面砂磨机 电动角向平面砂磨机 直柄砂轮机 风动钢丝刷 风动打锈锤 风动齿形旋转式除锈器 风动气铲等 2 喷射或抛射除锈 喷射除锈是利用经过油 水分离处理过的压缩空气将磨料带入并通过喷嘴以高速喷向钢材表面 利用磨料的冲击和摩擦力将氧化铁皮 铁锈及污物等除掉 抛射除锈是利用抛射机叶轮中心吸入磨料和叶尖抛射磨料的作用 使磨料在抛射机的叶轮内 从定向套口飞出的磨料被叶轮再次加速后 射向物件表面 以高速的冲击和摩擦除去钢材表面的锈和氧化铁皮等污物 3 酸洗除锈 酸洗除锈也称化学除锈 是利用酸洗液中的酸与金属氧化物进行化学反应 使金属氧化物溶解 生成金属盐并溶于酸液中而除去钢材表面上的氧化物及锈 二 涂料涂装施工 1 施工准备 1 开桶 开桶前 首先应将桶外的灰尘 杂物除尽 以免混入油漆桶内 同时对涂料的名称 型号和颜色 制造日期进行检查 开桶后 若发现有结皮现象 应将漆皮全部取出 而不能将漆皮捣碎混入其中 以免影响质量 2 搅拌 由于油漆中各成分比重的不同 有的会出现沉淀现象 所以在使用前 必须将桶内的油油漆和沉 淀物全部搅拌均匀后才可使用 3 配比 双组分的涂料 在使用前必须严格按照说明书所规定的比例来混合 双组分涂料一旦配比混合后 就必须在规定的时间内用完 所以在施工时 必须控制好用量 以免产生浪费 4 熟化 双组分涂料有其熟化时间 要求将两组分混合搅拌均匀后 过一定熟化时间才能使用 对此应引起注意 以保证施工性能和漆膜的性能 5 稀释 一般涂料产品在出厂时 已将粘度调节到适宜于施工要求的粘度范围 开桶后经搅拌即可使用 但由于贮存条件 施工方法 作业环境 气温的高低等不同情况的影响 在使用时 有时需要稀释剂来调整粘度 施工时应对选用的稀释剂牌号及使用稀释剂的最大用量进行控制 否则会造成涂料的报废或性能下降影响质量 6 过滤 涂料在使用前 一般都需要过滤 将涂料中可能产生的或混入的固体颗粒 漆皮或其他杂物滤掉 以免这引杂物堵塞喷嘴及影响施工进度和漆膜的性能和外观 一般情况下 我们可以使用80 120目的金属网或尼龙丝筛进行过滤 以达到质量控制的目的 2 施工环境条件 1 工作场地 涂装工作尽可能在车间内进行 并应保持环境清洁和干燥 以防止已处理的涂件 表面和已涂装好的任何表面被灰尘 水滴 油脂 焊接飞溅或其他脏物粘附在其上面而影响质量 2 环境温度 进行施工时环境温度一般可控制在5 38 之间 这是因为在气温低于5 的条件下 环氧类化学固化型涂料的固化反应已经停止 因而不能施工 涂装温度不超过38 温度控制应按使用说明书要求进行 3 相对湿度 涂装施工一般应控制相对湿度在85 以下 也可以控制钢构件表面温度高于露点温度 露点是空气中水蒸气开始凝结成露水时的温度点 其于空气温度和相对湿度有关 3 其他施工要求 1 钢材表面进行处理达到清洁度后 一般应在4 6h内涂第一道底漆 涂装前钢材表面不容许再有锈蚀 否则应重新除锈 同时处理后表面沾上油迹或污垢时 应用溶剂清洗后 方可涂装 2 涂后4h内严防雨淋 当使用无气喷涂时 风力超过5级时 不宜喷涂 3 对钢构件需在工地现场进行焊接的部位 应按标准留出大于30 50mm的焊接特殊要求的宽度不涂刷或涂刷环氧富锌车间防锈底漆 4 应按不同涂料的说明严格控制层间最短间隔时间 保证涂料的干燥时间 避免产生针孔等质量问题 4 施工方法防腐涂料涂装方法一般有刷涂 手工滚 浸涂和空气喷漆等 其中采用高压 无气喷涂具有功率高 涂料损失少 一次涂层厚的特点 在涂装时应优先考虑选用之 5 防腐涂装施工 1 涂料在开桶前 应充分摇匀 开桶后 原漆应不存在结皮 结块 凝胶等现象 有沉淀应能搅起 有漆皮应除掉 为保证漆膜的流平性而又不产生流淌 必须把涂料的粘度调整到一定范围之内 2 在涂刷过程中的顺序应自上而下 从左到右 先里后外 先难后易 纵横交错地进行涂刷 3 钢结构工程有一些部位 是禁止涂漆的 如地脚螺栓和底板 高强螺栓接合面 与混凝土紧贴或埋入的部位等