钢结构工程PPT课件

1 第6章钢结构工程 2 第6章钢结构工程 一 概念钢结构工程从广义上讲是指以钢铁为基材 经过机械加工组装而成的结构 一般意义上的钢结构仅限于工业厂房 高层建筑 塔桅 桥梁等 即建筑钢结构 二 特点强度高 结构轻 施工周期短和精度高等特点 3 第6章钢结构工程 三 工艺流程钢结构的构件一般在工厂加工制作 然后运至工地进行结构安装 4 第6章钢结构工程 6 1钢结构的加工 6 2钢结构的连接 6 3钢结构的预拼装 5 6 1钢结构的加工 放样 号料 切割 边缘与端部加工 弯制成型 折边 制孔 矫正和组装等工序 6 6 1钢结构的加工 一 放样放样工作包括如下内容 核对图纸的安装尺寸和孔距 以1 1的大样放出节点 核对各部分的尺寸 制作样板和样杆作为下料 弯制 铣 刨 制孔等加工的依据 放样是钢结构制作工艺中的第一道工序 其工作的准确与否将直接影响到整个产品的质量 至关重要 为了提高放样和号料的精度和效率 有条件时 应采用计算机辅助设计 7 6 1钢结构的加工 二 号料号料 也称划线 即利用样板 样杆或根据图纸 在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线 号料的一般工作内容包括 检查核对材料 在材料上划出切割 铣 刨 弯曲 钻孔等加工位置 打冲孔 标注出零件的编号等 8 6 1钢结构的加工 三 切割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 常用的切割方法有 机械剪切 气割和等离子切割三种方法 9 6 1钢结构的加工 四 边缘加工边缘加工的部位 除图纸要求外 在梁翼缘板 支座支承面 焊接坡口及尺寸要求严格的加劲板 隔板 腹板和有孔眼的节点板等部位应进行边缘加工 常用的边缘加工方法主要有 铲边 刨边 铣边 碳弧气刨 气割和坡口机加工等 10 6 1钢结构的加工 五 弯制弯制成型的加工主要是卷板 滚圆 弯曲 煨弯 折边和模具压制等几种加工方法 弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的 11 6 1钢结构的加工 六 折边将构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作称为折边 折边广泛用于薄板构件 它有较长的弯曲线和很小的弯曲半径 薄板经折边后可以大大提高结构的强度和刚度 板料的弯曲折边是通过折边机来完成的 12 6 1钢结构的加工 七 制孔在钢结构制孔中包括铆钉孔 普通螺栓连接孔 高强度螺栓孔 地脚螺栓孔等 制孔方法通常有冲孔和钻孔两种 13 6 1钢结构的加工 八 矫正必须矫正的原因 由于材料内部的残余应力及存放 运输 吊运不当等原因 会引起钢结构原材料变形 在加工成型过程中 由于操作和工艺原因会引起成型件变形 构件连接过程中会存在焊接变形等 矫正的主要形式有矫直 矫平及矫形矫直 矫正按加工工序分有原材料矫正 成型矫正 焊后矫正等 为了保证钢结构的制作及安装质量 必须对不符合技术标准的材料 构件进行矫正 14 6 1钢结构的加工 九 组装把制备完成的半成品和零件按图纸规定的运输单元 装配成构件或者部件 然后将其连接的过程 15 6 2钢结构的连接 在钢结构施工中 连接占有很重要的地位无论是工厂加工 还是现场安装 都会遇到连接问题 钢结构的连接通常有焊接 螺栓连接及铆钉连接 前两种应用广泛 铆钉连接费钢费工 现在已很少使用 但其韧性和塑性较好 传力可靠 因此在一些重型结构或承受动力荷载作用的结构中有时仍会采用 16 6 2 1焊接施工 一 特点 连接构造简单 省钢省工 能实现自动化操作 焊接质量受材料 操作影响较大 二 建筑钢结构焊接时应考虑以下问题 焊接方法的选择应考虑焊接构件的材质和厚度 接头的形式和焊接设备 焊接工艺及作业程序 焊接质量检验 焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方式 它适用任何形状的结构 17 6 2 1焊接施工 三 焊缝连接常用的有三种形式 电弧焊 电阻焊及气焊 电弧焊是工程中应用最普遍的焊接形式 18 6 2 1焊接施工 四 焊接施工1 接头形式根据焊件的厚度 使用条件 结构形状的不同分为对接接头 角接接头 T形接头和搭接接头等形式 在各种形式的接头中 为了提高焊接质量 较厚的构件往往要开坡口 开坡口的目的是保证电弧能深入焊缝的根部 使根部能焊透 以便清除熔渣 获得较好的焊缝形态 19 6 2 1焊接施工 四 焊接施工2 焊接施工 1 焊前准备 坡口制备 预焊部位清理 焊条烘干 预热 预变形 高强度钢切割表面探伤等 2 焊接施工步骤 引弧与熄弧 引弧有碰击法和划擦法两种 运条方法 电弧点燃之后 就进入正常的焊接过程 焊接过程中焊条同时有三个方向的运动 沿其中心线向下送进 沿焊缝方向移动 横向摆动 20 6 2 1焊接施工 四 焊接施工2 焊接施工 3 完工后的处理 焊接结束后的焊缝及两侧 应彻底清除飞溅物 焊渣和焊瘤等 无特殊要求时 应根据焊接接头的残余应力 组织状态 熔敷金属含氢量和力学性能决定是否需要焊后热处理 21 6 2 1焊接施工 四 焊接施工3 工艺参数手工电弧焊的焊接工艺参数主要有焊条直径 焊接电流 焊接层数 电源种类及极性等 1 焊条直径焊条直径的选择主要取决于焊件厚度 接头形式 焊缝位置和焊接层次等因素 22 6 2 1焊接施工 四 焊接施工3 工艺参数 2 焊接电流焊接电流的过大或过小都会影响焊接质量 所以其选择应根据焊条的类型 直径 焊件的厚度 接头形式 焊缝空间位置等因素来考虑 其中焊条直径和焊缝空间位置最为关键 3 焊接层数焊接层数应视焊件的厚度而定 除薄板外 一般都采用多层焊 焊接层次增加 有利提高接头的塑性 但层次过多 焊件的变形会增大 施工中每层焊缝的厚度不应大于4 5mm 23 6 2 1焊接施工 四 焊接施工4 质量检查钢结构焊缝质量检查分为三级 检查项目包括外观检查 超声波探伤以及X射线探伤等 24 6 2 2螺栓连接 螺栓作为钢结构连接紧固件 通常用于构件间的连接 固定 定位等 钢结构中的连接螺栓的分类 普通螺栓连接 采用普通螺栓或高强度螺栓而不施加紧固力 该连接即为普通螺栓连接 高强度螺栓连接 采用高强度螺栓并对螺栓施加紧固力 该连接称高强度螺栓连接 25 6 2 2螺栓连接 一 工作原理1 普通螺栓连接普通螺栓连接在受外力后 节点连接板即产生滑动 外力通过螺栓杆受剪和连接板孔壁承压来传递 26 6 2 2螺栓连接 一 工作原理2 高强螺栓连接摩擦型高强度螺栓连接 通过对高强度螺栓施加紧固轴力 将被连接的连接钢板夹紧产生摩擦效应 受外力作用时 外力靠连接板层接触面间的摩擦来传递 应力流通过接触面平滑传递 无应力集中现象 27 6 2 2螺栓连接 二 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 1 类型A级螺栓通称精制螺栓 B级螺栓为半精制螺栓 A B级适用于拆装式结构或连接部位需传递较大剪力的重要结构的安装中 C级螺栓通称为粗制螺栓 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 28 6 2 2螺栓连接 二 普通螺栓连接2 普通螺栓的施工要求 1 连接要求 永久螺栓的螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈 垫置在螺母下面的垫圈不应多于2个 垫置在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 对于槽钢和工字钢翼缘之类倾斜面的螺栓连接 则应放置斜垫片垫平 以使螺母和螺栓的头部支承面垂直于螺杆 避免螺栓紧固时螺杆受到弯曲力 29 6 2 2螺栓连接 二 普通螺栓连接2 普通螺栓的施工要求 1 连接要求 永久螺栓和锚固螺栓的螺母应根据施工图纸中的设计规定 采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈 对于动荷载或重要部位的螺栓连接 应在螺母的下面按设计要求放置弹簧垫圈 各种螺栓连接 从螺母一侧伸出螺栓的长度应保持在不小于两个完整螺纹的长度 30 6 2 2螺栓连接 二 普通螺栓连接2 普通螺栓的施工要求 2 长度选择连接螺栓的长度可按下述公式计算 L H nh C 6 4 式中 连接板约束厚度 mm H 螺母的高度 mm h 垫圈的厚度 mm n 垫圈的个数 个 C 螺杆的余长 5 10mm 31 6 2 2螺栓连接 二 普通螺栓连接2 普通螺栓的施工要求 3 紧固轴力普通螺栓连接对螺栓紧固轴力没有要求 因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准 为了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 对称向两边进行 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 32 6 2 2螺栓连接 三 高强螺栓连接高强度螺栓连接已经发展成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一 它具有受力性能好 耐疲劳 抗震性能好 连接刚度高 施工简便等优点 被广泛地应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中 钢结构的吊装节点 33 6 2 2螺栓连接 三 高强螺栓连接1 连接类型按其受力状况 可分为摩擦型连接 摩擦 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广泛采用的基本连接形式 2 高强螺栓的形式高强度六角头螺栓 一个连接副为一个螺栓 一个螺母和两个垫圈 扭剪型高强度螺栓 钢结构用扭剪型高强度螺栓一个螺栓连接副为一个螺栓 一个螺母和一个垫圈 它适用于摩擦型连接的钢结构 六角螺栓 扭剪性螺栓 34 6 2 2螺栓连接 三 高强螺栓连接3 施工 1 施工的机具a 手动扭矩扳手 各种高强度螺栓在施工中以手动紧固时 都要使用有示明扭矩值的扳手施拧 使达到高强度螺栓连接副规定的扭矩和剪力值 b 电动扳手扭剪型电动扳手是用于扭剪型高强度螺栓终拧紧固的电动扳手 35 6 2 2螺栓连接 三 高强螺栓连接3 施工 1 施工的机具b 电动扳手钢结构用高强度大六角头螺栓紧固时用的电动扳手有 NR 9000A NR 12和双重绝缘定扭矩 定转角电动扳手等 是拆卸和安装六角高强度螺栓机械化工具 可以自动控制扭矩和转角 适用于钢结构桥梁 厂房建设 化工 发电设备安装大六角头高强度螺栓施工的初拧 终拧和扭剪型高强度螺栓的初拧 以及对螺栓紧固件的扭矩或轴力有严格要求的场合 指针式扭矩扳手 音响式扭矩扳手 电动扭剪型扳手 手动扭力扳手 36 6 2 2螺栓连接 三 高强螺栓连接3 施工 2 高强度螺栓的施工a 大六角头高强度螺栓 扭矩法施工 转角法施工 b 扭剪型高强度螺栓 正常的情况采用专用的电动扳手进行终拧 梅花头拧掉标志着螺栓终拧的结束 37 6 3预拼装 由于受运输 吊装等条件的限制 有时构件要分成两段或若干段出厂 为了保证安装的顺利进行 应根据构件或结构的复杂程序和设计要求 在出厂前进行预拼装 除管结构为立体预拼装 并可设卡 夹具外 其他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 预拼装的允许偏差应符合相关规定 38 6 3预拼装 在预拼装时 对螺栓连接的节点板除检查各部位尺寸外 还应用试孔器检查板叠孔的通过率 在施工过程中 错孔的现象时有发生 如错孔在3 0mm以内时 一般都用绞刀铣或锉刀锉孔 其孔径扩大不超过原孔径的1 2倍 如错