十钢结构工程PPT课件

第十章钢结构工程 概述钢结构工程 以钢铁为基材 经过机械加工组装而成的结构 钢结构工程特点 强度高 结构轻 施工周期短 精度高等 钢结构工程采用 建筑 桥梁等土木工程 钢结构工程施工包括 钢结构的加工 拼装与连接 结构安装等 10 1钢结构加工工艺一 钢结构的放样 号料与下料 一 放样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 需要作图展开 二 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 4 三 切割下料切割的目的 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 机械剪切 气割 等离子切割三种方法 1 机械切割法 1 原理 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 2 常用的切割机械 剪板机 联合冲剪机 弓锯床 砂轮机割机等 3 特点 A 剪切法 速度快 效率高 切口粗糙 B 锯割法 速度快 精度较好 5 2 气割法 1 原理 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 将氧化物吹除而引起一条狭小而整齐的割缝 2 常用的气割机械 半自动气割机 特型气割机等 3 特点 设备灵活 费用低廉 精度高 3 等离子切割法 1 原理 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 2 特点 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 6 二 构件加工 一 矫正1 变形的原因 1 材料内部的残余应力 2 存放 运输 吊运等 3 加工中的操作和工艺原因 4 连接过程中焊接变形等 2 矫正的形式 矫直 矫平 矫形三种 7 3 矫正方法 按外力来源分火焰矫正 机械矫正和手工矫正等 1 火焰矫正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 影响矫正效果的因素 火焰加热位置 加热的形式和加热的热量 火焰矫正加热温度 对低碳钢和普通低合金结构钢构件为600 800 8 2 机械矫正钢材的机械矫是通过专用矫正机使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 拉伸机矫正 用于薄板扭曲 型钢扭曲 钢管 带钢和线材等的矫正 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 9 3 手工矫正采用锤击的方法进行 操作简单灵活 手工矫正由于矫正力小 劳动强度大 效率低而用于矫正尺寸较小的钢材 10 二 弯卷成型1 钢板卷曲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 钢板卷曲分预弯 对中和卷曲三个过程 a 圆柱面卷曲 b 圆锥面卷曲 c 任意柱面卷曲单曲率卷制钢板的卷曲 11 1 预弯通过预弯消除剩余直边 板料在卷板机上卷曲时 两端边缘总有卷不到的部分 即剩余直边 2 对中将预弯的板料置于卷板机上卷曲时 为防止产生歪扭 应将板料对中 使板料的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行 3 卷曲板料位置对中后 一般采用多次进给法卷曲 利用调节上辊筒 三辊机 或侧辊筒 四辊机 的位置使板料发生初步的弯曲 然后来回滚动而卷曲 以达到规定的要求 12 2 型材弯曲 1 型钢的弯曲型钢弯曲时 由于往往截面重心线与力的作用线不在同一平面上 同时型钢除受弯曲力矩外还受扭矩的作用 所以型钢断面会产生畸变 弯曲半径越小 则畸变越大 应控制最小弯曲半径 曲率半径较大 一般采用冷弯 曲率半径较小 一般采用热弯 2 钢管的弯曲管材在外力的作用下弯曲时 其截面会发生变形 且外侧管壁会减薄 内侧管壁会增厚 13 三 其他工艺1 折边折边 把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作过程 利用折边机进行 2 模具压制模具压制 在压力设备上利用模具使钢材成型的一种工艺方法 3 制孔 通常有钻孔和冲孔两种 1 钻孔能用于几乎任何规格的钢板 型钢的孔加工 钻孔在钻床上进行 可用电钻 风钻等加工 2 冲孔在冲孔机 冲床 上进行 一般只能在较薄的钢板和型钢上冲孔 孔径一般不小于钢材的厚度 14 10 2钢结构的拼装与连接一 工厂拼装由于受运输 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 15 二 钢结构的连接通常有焊接 螺栓连接和铆钉连接 少用 三种 一 焊接施工焊接常用的三种形式 电弧焊 电阻焊 气焊 电弧焊是工程中应用最普遍的焊接形式 电弧焊按焊接的自动化程度分为手工焊接 半自动焊接及自动化焊接 16 1 电弧焊焊接接头按焊接方法分为熔化接头和电渣焊接头两大类 熔化接头根据焊件的厚度 使用条件 结构形状的不同又分为对接接头 角接接头 T形接头 搭接接头 等形式 较厚的构件往往要开坡口 17 2 焊缝形式 1 按施焊的空间位置分平焊缝 横焊缝 立焊缝及仰焊缝等a 平焊缝 b 横焊缝 c 立焊缝 d 仰焊缝 18 2 按结合形式分按结合形式分为对接焊缝 角焊缝和塞焊缝三种a 对接焊缝 b 角焊缝 c 塞焊缝 19 3 焊接工艺参数的选择手工电弧焊的焊接工艺参数有 焊条直径 焊接电流 电弧电压 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考虑的因素有 焊件厚度 接头形式 焊缝位置和焊接层次等因素 2 焊接电流焊接电流选择的依据 焊条的类型 直径 焊件的厚度 接头形式 焊缝空间位置等 其中焊条直径和焊缝空间位置最为关键 20 3 电弧电压根据电源特性 由焊接电流决定相应的电弧电压 此外 电弧电压还与电弧长有关 4 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 焊接层数过少 每层焊缝的厚度过大 对焊缝金属的塑性有不利的影响 施工中每层焊缝的厚度不应大于4 5mm 21 4 焊接前的准备焊前准备 坡口制备 预焊部位清理 焊条烘干 预热 预变形及高强度钢切割表面探伤等 5 引弧碰击法 将焊条垂直于工件进行碰击 然后迅速保持一定距离 划擦法 将焊条端头轻轻划过工件 然后保持一定距离 22 6 运条方法焊条运条有三种运动方向 三个方向的动作应密切配合 1 沿其中心线向下送进 焊条被电弧熔化变短 为保持弧长 须使焊条沿其中心线向下送进 以防止断弧 2 沿焊缝方向移动 为形成线形焊缝 焊条要沿焊缝方向移动 移动速度应适当 3 横向摆动 为了获得一定宽度的焊缝 焊条必须横向摆动 23 7 焊接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 焊后热处理 根据接头的残余应力 组织状态 熔敷金属含氢量和力学性能等确定 24 二 螺栓连接施工1 普通螺栓 1 普通螺栓的种类和用途常用的有六角螺栓 双头螺栓和地脚螺栓等 A 六角螺栓a 按其头部支承面大小分大六角头与六角头两种 b 按制造质量和产品等级则分为A B C三级 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 25 B 双头螺栓 螺柱 用于连接厚板和不便使用六角螺栓连接的地方 如混凝土屋架 屋面梁悬挂单轨梁吊挂件等 C 地脚螺栓分为普通地脚螺栓 直角地脚螺栓 锤头螺栓和锚固地脚螺栓 固定方式 直接预埋 特制模箱 锚固板 预埋固定 钻孔中锚固 26 2 普通螺栓的施工A 连接要求 a 螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈 垫圈 螺母下不应多于2个 螺栓头部下不应多于1个 b 倾斜面上的螺栓连接 放置斜垫片垫平 c 动荷载或重要部位的螺栓 应放置弹簧垫圈 d 螺栓伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的长度 27 B 长度选择连接螺栓的长度计算 L H nh C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 C 紧固轴力a 螺栓紧固必须从中心开始 对称施拧 b 紧固轴力应符合设计要求 采用锤敲或用力矩扳手检验 c 对接表面高差 不平度 不应超过0 5mm 28 2 高强度螺拴高强度螺栓按照连接形式分 可分为抗拉连接 摩擦连接和承压连接三种 1 高强度六角头螺栓高强度大六角头螺栓为粗牙普通螺纹 分为8 8S和10 9S两种等级 一个连接副为一个螺栓 一个螺母和两个垫圈 高强度螺栓连接副应同批制造 保证扭矩系数稳定 2 扭剪型高强度螺栓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 29 3 高强度螺栓的施工 1 施工的机具A 手动扭矩扳手常用的有指针式 音响式和扭剪型三种a 指针式 b 音响式 c 扭剪型手动扭矩扳手1 千分表 2 扳手 3 主刻度 4 副刻度 30 B 电动扳手a 电动扳手适用于大六角头高强度螺栓施工的初拧 终拧 扭剪型高强度螺栓的初拧等对螺栓紧固件的扭矩或轴力有严格要求的场合 b 扭剪型电动扳手用于扭剪型高强度螺栓终拧紧固 31 2 高强度螺栓的施工A 施工程序 32 B 质量保证措施a 螺栓的保管防止扭矩系数 K 发生变化 b 施工质量检验检验取样 紧固前检查 紧固过程中检查 紧固完毕检查 检验取样随机取样 复验扭剪型高强度螺栓的轴力和大六角头螺栓的扭矩系