土木工程施工钢结构工程

1、钢结构工程 【教学要求】了解钢结构构件工厂制作的工艺过程;了解钢结构常用焊接方法、特点 及适用范围，熟悉手工电弧焊施工要点；了解钢结构紧固件连接方法、特点及适用范围， 熟悉高强螺栓施工要点；了解单层钢结构安装的一般方法。 【教学重点】构件工厂制作的工艺过程；钢结构常用连接方法、种类及施工要点。 【教学难点】手工电弧焊施工要点、高强螺栓施工要点 【时间安排】 本章共1讲、2学时。 概概 述述 钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。 建筑钢结构仅限于建筑钢结构仅限于工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁等。

2、等。 钢结构具有强度高、结构轻、施工周期短和精度高等特点，在 建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。 单层厂房钢结构体系 “鸟巢”的钢结构造型 钢结构工程 共63页 第1页 用作钢结用作钢结 构的钢材有钢板、构的钢材有钢板、 钢带、型钢钢带、型钢( (工工 字钢、槽钢、角字钢、槽钢、角 钢钢) )、钢管和钢、钢管和钢 铸件等。铸件等。 钢 带 工字钢 钢 板 槽钢及角钢 钢 管 概述 共63页 第2页 钢材的进场验收钢材的进场验收 质量证明文件：质量证明文件：钢材钢材进场应有随货同行的进场应有随货同行的质量合格质量合格 证明文件证明文件，进口钢材应有，进口钢材应有国家商检部门的复验报告国家商检部门

3、的复验报告； 外观检查：外观检查：钢材端边或断口处不应有钢材端边或断口处不应有分层、夹渣分层、夹渣等等 缺陷缺陷; ;钢材表面有钢材表面有锈蚀、麻点锈蚀、麻点或或划痕划痕等缺陷时，其深度不得大于等缺陷时，其深度不得大于 该钢材厚度允许偏差值该钢材厚度允许偏差值的的1/2，且，且锈蚀等级应在锈蚀等级应在C级及级及C级以上级以上。 允许偏差抽查：允许偏差抽查：钢板抽查钢板抽查厚度厚度，型钢抽查，型钢抽查规格尺寸规格尺寸， 每一品种、规格各抽查每一品种、规格各抽查5处。处。 抽样复验：抽样复验：国外进口钢材、钢材混批、板厚国外进口钢材、钢材混批、板厚 40mm且有且有Z向性能要求的厚板、结构安全等级

4、为一级大跨向性能要求的厚板、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、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。对质量有疑义的钢材应进行抽样复验。 概述 共63页 第3页 1 构件制作构件制作 钢结构构件制作一般在工厂进行，包括钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号放样、号 料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和和防防 腐与涂饰腐与涂饰等工艺过程。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 共63页 第4页 H型钢 C型钢 Z型钢

5、 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 轻钢结构的构件轻钢结构的构件 共63页 第5页 1.1 放样与号料放样与号料 根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和 尺寸，尺寸，按按1:1的比例的比例把产品或零、部件的实体把产品或零、部件的实体画在放样画在放样 台或平板上，求取实长并制成样板台或平板上，求取实长并制成样板的过程。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

6、。 工人在号料 共63页 第6页 1.2 切割下料切割下料 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 下料分离下料分离。常用的切割方法有：常用的切割方法有：气割、机械剪切气割、机械剪切和和等离等离 子切割子切割三种方法。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 共6

7、3页 第7页 气割法设备灵活、费用低廉、精度气割法设备灵活、费用低廉、精度 高，能切割高，能切割各种厚度各种厚度的钢材，尤其是的钢材，尤其是带曲带曲 线线的零件或厚钢板，是目前使用的零件或厚钢板，是目前使用最广泛最广泛的的 切割方法。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 共63页 第8页 1.2.2 机械剪切下料机械剪切下料 通过冲剪、切削、磨擦等机通过冲剪、切削、磨擦等机 械来实现。械来实现。 冲剪切割：冲剪切割：当钢板厚当钢板厚 度度12cm时，采用剪板机、联合时，采用剪板机、联合 冲剪机切割钢材，速度快、效率冲剪机切割钢材，速度快、效率 高，但切口略粗

8、糙。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 共63页 第9页 利用高温高速的利用高温高速的等离子焰流等离子焰流将切口处金属及其氧将切口处金属及其氧 化物化物熔化并吹掉来完成切割熔化并吹掉来完成切割，能切割任何金属，特别是，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。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 共63页 第10页 1.3 构件加工构件加

9、工 对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、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。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 共63页 第11页 1.3.2 弯卷成型弯卷成型 钢板卷曲是通过钢板卷曲是通过旋转辊轴旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成对板料进行连续三点弯曲所形成 的。钢板卷曲包括的。钢板卷曲包括预弯、对中预弯、对中和和卷曲卷曲三个过程。三个过程。

10、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 共63页 第12页 型钢弯曲：型钢弯曲：型钢弯曲时断面会型钢弯曲时断面会 发生畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应发生畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应 控制型钢的最小弯曲半径。控制型钢的最小弯曲半径。 构件的曲率半径较大，宜采用构件的曲率半径较大，宜采用冷弯冷弯； 构件的曲率半径较小

11、，宜采用构件的曲率半径较小，宜采用热弯热弯。 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 共63页 第13页 把构件的边缘压弯成倾角或一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。定形状的操作过程称为折边。折边可折边可 提高构件的强度和刚度。提高构件的强度和刚度。 弯曲折边利用弯曲折边利用折边机折边机进行。进行。 折边 包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。 钻孔用钻孔机

12、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 共63页 第14页 1.3.3 构件矫正构件矫正 钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形, ,必须必须 对不符合技术标准的钢材、构件进行矫正。对不符合技术标准的钢材、构件进行矫正。钢结构的矫正，是钢结构的矫正，是 通过外力或加热作用迫使钢材反变形，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使钢材或构件达到技术 标准要求的标准要

13、求的平直或几何形状平直或几何形状。 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 共63页 第15页 利用火焰对钢材进行利用火焰对钢材进行局部加热局部加热，被加热处理的金，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。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6008000C。 火焰矫正 1.3 构件加工 共63页 第

14、16页 是通过是通过专用专用矫正机矫正机使用权弯曲的钢材在外力作用下产生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。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 共63页 第17页 采用采用锤击锤击 的方法进行，操作的方法进行，操作 简单灵活。由于简单灵活。由于矫矫 正力小、劳动强度正力小、劳动强度 大、效率低而用于大、效率低而用于 矫正尺寸较小的钢矫正尺寸较小的钢 材，或矫正

15、设备不材，或矫正设备不 便于使用时采用。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 共63页 第18页 1.4.1 钢材的除锈钢材的除锈 钢结构的防腐与涂饰包括钢结构的防腐与涂饰包括普通涂料涂装普通涂料涂装和和防火涂料涂装防火涂料涂装。 涂装前，钢材表面应涂装前，钢材表面应除锈除锈。 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 共63页 第19页 1.4.2 防腐与涂饰防腐与涂饰 施涂的方法有施涂的方法有刷涂法刷涂法( (油性基料的涂料油性基料的

16、涂料) )和和喷涂法喷涂法 ( (快干性和挥发性强的涂料快干性和挥发性强的涂料) ) 普通涂料的涂装遍数、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 共63页 第20页 2 连接与拼装连接与拼装 钢构件的连钢构件的连 接方法有接方法有焊接焊接、紧紧 固件连接固件连接( (螺栓连螺栓连 接、射钉、自攻钉、接、射钉、自攻钉、 拉铆钉拉铆钉) )及及铆接铆接三三 种。种。 第16讲 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

17、强螺栓连接施工 铆接连接 共63页 第21页 2.1 钢结构构件焊接钢结构构件焊接 焊接方法焊接方法特特 点点适用范围适用范围 手手 工工 焊焊 交流焊机交流焊机 设备简易设备简易, ,操作灵活操作灵活, ,可进行各种可进行各种 位置的焊接位置的焊接 普通钢结构普通钢结构 直流焊机直流焊机 焊接电流稳定焊接电流稳定, ,适用于各种焊条适用于各种焊条要求较高的钢结构要求较高的钢结构 埋弧自动焊埋弧自动焊 生产效率高生产效率高, ,焊接质量好焊接质量好, ,表面成表面成 型光滑美观型光滑美观, ,操作容易操作容易, ,焊接时无焊接时无 弧光弧光, ,有害气体少有害气体少 长度较长的对接长度较长的对

18、接 或贴角焊缝或贴角焊缝 埋弧埋弧 半自动焊半自动焊 与埋弧自动焊基本相同与埋弧自动焊基本相同, ,但操作较但操作较 灵活灵活 长度较短、长度较短、 弯曲焊缝弯曲焊缝 CO2气体气体 保护焊保护焊 生产效率高生产效率高, ,焊接质量好焊接质量好, ,成本低成本低, , 易于自动化易于自动化, ,可进行全位置焊接可进行全位置焊接 用于薄钢板用于薄钢板 钢结构常用焊接方法、特点及适用范围 2 连接与拼装 共63页 第22页 2.1.1 手工电弧焊手工电弧焊 焊条：焊条供手工电弧焊用，由焊 芯和药皮组成。焊条的表示方法(如 E4303、E5015)： “E”代表焊条，前 两位“43”、“50”表示焊

19、缝金属的抗拉 强度等级(430、500N/mm2)，第三位数 字代表焊接的位置，最后一位数表示适 用电源种类及药皮类型。 又称焊条电弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧 产生的高温、高热量进行焊接的。 电焊机：主要有交流弧焊机、直流 弧焊机 。 交流弧焊机 直流弧焊机 焊 条 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第23页 焊接接头与坡口焊接接头与坡口 为确保焊件能焊透， 必须开一定形状的坡 口。 焊接前根据焊接部位的形状、焊接前根据焊接部位的形状、 尺寸、尺寸、 受力的不同，选择受力的不同，选择 合适的接头类型。合适的接头类型。 常见的接头型式有常见的接头型式有 对接、搭接、丁字对接、搭

20、接、丁字 接接和和角接角接等。等。 常见的接头型式 对接接头的坡口型式 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第24页 焊接工艺参数的选择焊接工艺参数的选择 手工电弧焊的焊接工艺参数有：手工电弧焊的焊接工艺参数有：焊条直径、焊接焊条直径、焊接 电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。等。 焊条直径根据焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊接层次来选择。 焊接电流根据焊条的类型、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。 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。 2.1

21、钢结构构件焊接 共63页 第25页 焊接层数视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多层焊。 每层焊缝的厚度过大，对焊缝 金属的塑性有不利影响，施工中每层 焊缝的厚度不应大于45mm。 多层焊的焊缝和焊接顺序 有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊易操作，劳动条件好， 生产率高，焊缝 质量易保证。立 焊、横焊和仰焊 时施焊困难，应 尽量避免。 焊缝的空间位置焊缝的空间位置 焊缝的空间位置 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第26页 焊接准备焊接准备 碰击法碰击法将焊条垂直于焊将焊条垂直于焊 件进行碰击，然后迅速保持一定距件进行碰击，然后迅速保持一定距 离；离； 划擦法划擦法将焊条端头轻轻将焊条端头轻

22、轻 划过焊件，然后迅速保持一定距离。划过焊件，然后迅速保持一定距离。 严禁在焊缝区以外的母材上严禁在焊缝区以外的母材上 打火引弧。打火引弧。 包括坡口制备、焊口清理、焊条烘干、预热、预 变形及高强度钢切割表面探伤等。 引 弧 引弧方法 钢管打坡口 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第27页 运条方法运条方法 沿其中心线向下送进沿其中心线向下送进焊条被电弧熔化变短，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，以防止断为保持弧长，须使焊条沿其中心线向下送进，以防止断 弧；弧； 焊条运条有三个运条方向，三个方向的动作应密切配合。 沿焊缝方向移动为形成线形焊缝，焊条要沿 焊缝方向移动

23、，移动速度应适当； 横向摆动为获得一定宽度的焊缝，焊条必须 横向摆动。 平焊焊条角度 和运条基本动作 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第28页 2.1.2 埋弧自动焊埋弧自动焊 埋弧自动焊的优点埋弧自动焊的优点是：生产效是：生产效 率高、焊缝质量好、节约钢材和电率高、焊缝质量好、节约钢材和电 能、改善了劳动条件。能、改善了劳动条件。 埋弧自动焊的缺点埋弧自动焊的缺点是：适应能是：适应能 力差，只能在水平位置焊接长直焊力差，只能在水平位置焊接长直焊 缝或大直径的环焊缝。缝或大直径的环焊缝。 埋弧焊时焊缝的形成 埋弧自动焊的焊接过程 埋弧自动焊机 电脑自动埋弧焊生产线 2.1 钢结构构件焊接 共

24、63页 第29页 2.1.3 CO2气体保护焊气体保护焊 二氧化碳二氧化碳气体保护焊施焊时焊缝被保护，故焊缝金属纯气体保护焊施焊时焊缝被保护，故焊缝金属纯 度高、性能好；焊接加热集中，焊件变形小；电弧稳定性好，度高、性能好；焊接加热集中，焊件变形小；电弧稳定性好， 在小电流时电弧也能稳定燃烧，是一种在小电流时电弧也能稳定燃烧，是一种高效率，低成本高效率，低成本的焊接的焊接 方法。方法。缺点缺点是：焊缝熔深浅，只适合于焊接是：焊缝熔深浅，只适合于焊接 6mm薄板。薄板。 逆变CO2气体保护焊机 CO2气体保护焊 CO2气体保护焊丝 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第30页 2.2 紧固件连接紧

25、固件连接 包括包括普通螺栓、高强度螺栓、普通螺栓、高强度螺栓、射钉、自攻钉、射钉、自攻钉、 拉铆钉的紧固连接拉铆钉的紧固连接。连接连接螺栓分为螺栓分为8级，即级，即3.6、4.6、 4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、10.9S(如如5.6S表示抗拉表示抗拉 强度为强度为500MPa,屈强比为屈强比为60%)，其中后两级为，其中后两级为高强高强 度螺栓度螺栓，其余为，其余为普通螺栓普通螺栓。 钢柱与基础 的地脚螺栓连接 梁柱节点的螺栓连接 共63页 第31页 2.2.1 普通螺栓连接普通螺栓连接 普通螺栓按外形有：普通螺栓按外形有：六角螺栓、双头螺栓和地脚螺六角螺栓、双头螺栓和地脚螺 栓。

26、栓。 六角螺栓：按质量和产品等级分为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 共63页 第32页 双头螺栓：双头螺栓：又称又称螺柱螺柱， 多用于连接厚板或不方便使用六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、角螺栓连接的地方，如砼屋架、 屋面梁悬挂单轨梁吊挂件等。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、锤头螺栓和锚固 地脚螺栓，一般地脚螺栓、直角地脚螺栓和锤头螺

27、栓是在砼浇筑前 预埋在基础之中，用以固定钢柱；锚固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 共63页 第33页 普通螺栓的施工普通螺栓的施工 连接要求：连接要求： 螺栓头和螺母的下面应放置螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈平垫圈。螺母下面。螺母下面 的的垫圈垫圈不应多于不应多于2个，螺栓头部下面的垫圈不应多于个，螺栓头部下面的垫圈不应多于1 个。个。 螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴。螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴。 倾斜面倾斜面的螺栓连接，放置的螺栓连接，放置斜垫片斜垫片垫

28、平垫平。 动荷载或重要部位的螺栓，应放置动荷载或重要部位的螺栓，应放置弹簧垫圈弹簧垫圈。 螺栓螺栓伸出螺母的长度伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的应不小于两个完整螺纹的 长度。长度。 2.2 紧固件连接 共63页 第34页 紧固轴力紧固轴力 螺栓紧固必须螺栓紧固必须从中心开从中心开 始，对称施拧始，对称施拧；大型接头采；大型接头采 用用复拧复拧，即，即“两次紧固法两次紧固法”。 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

29、高强螺栓终拧 共63页 第35页 2.2.2 高强螺栓连接高强螺栓连接 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。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 共63页 第36页 手动扭矩扳手：手动扭矩扳手：高强螺栓以手动紧固时，要高强螺栓以

30、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规定的扭矩和剪力值。常用的手动扭矩扳手有指针式指针式、 音响式音响式和和扭剪型扭剪型三种。三种。 高强螺栓施工的机具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 共63页 第37页 电动扳手电动扳手 定扭矩、定转角电动扳手定扭矩、定转角电动扳手适适 用于大六角头高强螺栓的紧固，用于大六角头高强螺栓的紧固， 可自动控制扭矩和转角，适用于可自动控制扭矩和转角，适用于 钢结构桥梁、厂房建设安装钢结构

31、桥梁、厂房建设安装大六大六 角头高强螺栓角头高强螺栓施工的施工的初拧、终拧初拧、终拧 和和扭剪型高强螺栓扭剪型高强螺栓的的初拧初拧。 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 共63页 第38页 高强螺栓的保管及现场复验高强螺栓的保管及现场复验 高强螺栓的保管高强螺栓的保管 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，直到状态，直到安装使用前才能开箱检查使用安装使用前才能开箱检查使用。以防止连接副的扭。

32、以防止连接副的扭 矩系数矩系数(K)发生变化，这是高强度螺栓保管的一项重要内容。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 矩系数和紧固轴力矩系数和紧固轴力( (预拉力预拉力) )的检验报告。的检验报告。 连接面抗滑移系数复验：连接面抗滑移系数复验：高强螺栓按每验收批抽取高强螺栓按每验收批抽取3组试组试 件件； 预拉力复验：预拉力复验：扭剪型高强螺栓每验收批抽取扭剪型高强螺栓每验收批抽取8套；套； 扭矩系数复验：扭矩系数复验：高强大六角头螺栓

33、每验收批抽取高强大六角头螺栓每验收批抽取8套。套。 2.2 紧固件连接 共63页 第39页 高强螺栓的施工要点高强螺栓的施工要点 紧固前检查紧固前检查 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。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

34、6080%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 共63页 第40页 紧固完毕检查紧固完毕检查 高强大六角头螺栓检查：高强大六角头螺栓检查：包括是否有包括是否有漏拧漏拧和和施工扭矩施工扭矩 值值。 施工扭矩值的检查在施工扭矩值的检查在终拧完成终拧完成1h后、后、48h内内进行。进行。 抽查量：抽查量：每个作业班组和每天终拧完毕数量的每个作业班组和每天终拧完毕数量的5，其不其不 合格的数量应小于被抽查数量的合格的数量应小于被抽查数量的10，且少于且少于2个，方为合格。个，方为合格。 否则，应双倍抽检。

35、如仍不合格，则应对当天终拧完毕的螺栓否则，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。全部进行复验。 扭剪型高强螺栓检查扭剪型高强螺栓检查时，只要观察其时，只要观察其尾部被拧掉尾部被拧掉，即，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 扭矩法扭矩法或或转角法转角法进行终拧并标记。进行终拧并标记。 2.2 紧固件连接 共63页 第41页 2.2.3 自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉连接自攻螺栓、钢拉铆钉、射

36、钉连接 连接薄钢板用的连接薄钢板用的自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉等其等其 规格尺寸与连接钢板相匹配，紧固密贴，其间距、边距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。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 共63页 第42页 受运输、吊装等条件的限制，钢构件可按受运输、吊装等条件的限制，钢构件可按部件组装部件组装、构件构件 组装组装后出厂，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 预拼装预拼装。 除管

37、结构为立体除管结构为立体预拼装预拼装，并可设卡、夹具外，其它结构一，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。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 共63页 第43页 3 钢结构安装钢结构安装 技术准备：技术准备：制定安装技术方案，单层钢结构工程宜采制定安装技术方案，单层钢结构工程宜采 用用分件安装法分件安装法，屋盖糸统宜采用，屋盖糸统宜采用综合安装法综合安装法。多层钢结构工程。多层钢结构工程 一般采用一般采用综合安装法综合安装法 施工机具及材料准备

38、：施工机具及材料准备：包括吊装机械、各类辅助施包括吊装机械、各类辅助施 工机具、钢构件、各类焊接材料及紧固件等。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 共63页 第44页 3.2 单层钢结构安装单层钢结构安装 钢柱宜采用一点直吊绑扎法起吊，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，校正其平后拧上螺帽将柱

39、临时固定，校正其平 面位置和垂直度；校正后终拧螺帽，面位置和垂直度；校正后终拧螺帽， 用垫板与柱底板焊牢，然后柱底灌浆用垫板与柱底板焊牢，然后柱底灌浆 固定固定 。 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 共63页 第45页 3.2.2 钢吊车梁安装钢吊车梁安装 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 共63页 第46页 3.2.3 屋面系统安装屋面系统安装 屋架安装应在柱子屋架安装应在柱子校正

40、并固定校正并固定 后进行；屋面系统可采用扩大组合后进行；屋面系统可采用扩大组合 拼装后吊装，拼装后吊装，扩大组合拼装单元扩大组合拼装单元宜宜 成为具有一定成为具有一定刚度刚度的的空间结构空间结构。檩。檩 条等构件安装应在屋架调整定位后条等构件安装应在屋架调整定位后 进行。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 共63页 第47页 3.3 多层及高层钢结构安装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多层及高层钢结构的柱、梁、支撑等构件的长度尺 寸应包括寸应包括焊接收缩余量焊接收缩余量等变形值。等变形值。 3 钢构件安装 多层钢结构

41、安装 高层钢结构安装 共63页 第48页 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。 共63页 第49页 3.3.2 钢梁的安装与校正钢梁的安装与校正 安装准备：安装准备：吊装前应检查钢柱牛腿吊装前应检查钢柱牛腿标高标高和柱子和柱子间距间距，梁上，梁上 装好装好扶手扶手和和通道钢丝绳通道钢丝绳以保证施工人员的安全。吊点一般设在以保证施工人员的安全。吊点一般

42、设在 翼缘板开孔处，其位置取决于钢梁的跨度。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 共63页 第50页 3.3.3 构件间的连接构件间的连接 钢构件的 现场连装 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

43、层钢结构安装 共63页 第51页 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 共63页 第52页 3.4 钢网架安装钢网架安装 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。上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。 网架结构节点有网架结构节点有焊接球、螺

44、栓球焊接球、螺栓球和和钢板节点钢板节点三种形式。网三种形式。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。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 共63页 第53页 3.4.1 高空拼装法高空拼装法 先在设计位置处先在设计位置处搭设拼装支架搭设拼装支架，用起重机把网架构件，用起重机把网架构件分件分件 ( (或分块或分块) )吊至空中的设计位置吊至空中的设计位置，在，在支

45、架上进行拼装支架上进行拼装。此法不需。此法不需 大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用于大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用于螺栓螺栓 球节点球节点的钢管网架。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 共63页 第54页 3.4.2 整体安装法整体安装法 是先将网架在地面上拼装成整体，再用起重设备将其整体是先将网架在地面上拼装成整体，再用起重设备将其整体 提升到设计位置上加以固定。此法不需拼装支架，高空作业少，提升到设计位置上加以固定。此法不需拼装支架，高空作业少， 易保证焊接质量，但对起重设备要求高，技术较复杂。适用于易保证焊接质量，但对起重

46、设备要求高，技术较复杂。适用于 球节点的钢网架。根据所用设备的不同，整体安装法又分为球节点的钢网架。根据所用设备的不同，整体安装法又分为多多 机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及及千斤顶顶升法千斤顶顶升法等。等。 四机抬吊网架京杭大运河上跨度107m的钢网架 一次吊装成功 3.4 钢网架安装 共63页 第55页 吊车准备吊车准备 起吊起吊 吊至设计标高 安装就位 3.4 钢网架安装 共63页 第56页 拔杆提升法 网架先在地面网架先在地面 上错位拼装，然后用上错位拼装，然后用 多根独脚拔杆将网架多根独脚拔杆将网架 整体提升到柱顶以上，整体提升到柱顶以上， 空中

47、移位，落位安装。空中移位，落位安装。 整体提升法和顶升法整体提升法和顶升法 是利用电动螺杆提升机或顶升千斤顶，将在地面是利用电动螺杆提升机或顶升千斤顶，将在地面 原位拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。原位拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。 整体提升法 整体顶升法 3.4 钢网架安装 共63页 第58页 HAECO飞机机库屋顶安装飞机机库屋顶安装香香 港港 提升塔架 屋顶钢结构荷载为1000t，地面拼装后 使用9台额定荷载为185t千斤顶将其吊装到 设计高度。 拉力框架的提升 倒装千斤顶沿 钢绞线爬升 倒装千斤顶沿 钢绞线爬升 3.4 钢网架安装 共63页 第59页 3.4.3 高空

48、滑移法高空滑移法 按滑移方式分按滑移方式分逐条滑移法逐条滑移法和和逐条累积滑移法逐条累积滑移法两种；按磨两种；按磨 擦方式可分为擦方式可分为滚动式滑移滚动式滑移和和滑动式滑移滑动式滑移两种。两种。 北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度为120 120m，26榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的20根砼柱上，柱 顶标高为+29.3m，采用三组平行滑道、累积滑移的安装工艺，滑 移总重量3300t，滑移距离120m。 高空滑移法安装屋盖结构 五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法 共63页 第60页 3.4 钢网架安装 五棵松体育馆屋盖桁架 逐条累积滑移法施工中 馆外拼装胎架 中滑道、树状支撑

49、及爬行机器人 滑移施工中 共63页 第61页 3.4 钢网架安装 郑州机场钢结构滑移郑州机场钢结构滑移 共63页 第62页 3.4 钢网架安装 钢结构工程 构件制作 放样与号料 教学复习总结 共63页 第63页 连接方法 切割下料边缘加工弯卷成型 构件矫正防腐与涂饰折 边 安装方法 焊 接 螺栓连接 手工电弧焊 埋弧自动焊 半自动焊 气体保护焊 普通螺栓 高强度螺栓 分件安装法单层 综合安装法多层及高层 思思 考考 题题 1 1、简述、简述钢结构构件在工厂制作包括钢结构构件在工厂制作包括哪些哪些工艺过程工艺过程。 2 2、什么是钢结构构件生产的放样与号料、什么是钢结构构件生产的放样与号料? ?

50、 3 3、什么是切割下料？常用的切割方法有几种？、什么是切割下料？常用的切割方法有几种？ 4 4、为什么要进行构件矫正？矫正方法有几种？、为什么要进行构件矫正？矫正方法有几种？ 5 5、钢结构焊接接头型式有哪些？对接接头为什么要留坡口、钢结构焊接接头型式有哪些？对接接头为什么要留坡口? ? 6 6、手工电弧焊的焊接工艺参数有哪些？如何选择、手工电弧焊的焊接工艺参数有哪些？如何选择? ? 7 7、焊缝的空间位置有几种？什么位置施焊质量最好？、焊缝的空间位置有几种？什么位置施焊质量最好？ 8 8、试述普通螺栓和高强螺栓的种类和用途。、试述普通螺栓和高强螺栓的种类和用途。 9 9、试述、试述高强螺栓

51、的施工要点高强螺栓的施工要点？ 1010、钢结构工程安装前有钢结构工程安装前有哪些施工准备工作？哪些施工准备工作？ 钢结构工程 推推 荐荐 书书 目目 1 1、徐伟、徐伟. .现代钢结构工程施工现代钢结构工程施工. .中国建筑工业出版中国建筑工业出版 社社.2006.2006 2 2、林寿等、林寿等. .钢结构工程钢结构工程. .出版社同上出版社同上.2009.2009 3 3、编写组、编写组. .建筑施工手册建筑施工手册( (第第4 4版版).).出版社同上出版社同上.2003.2003 4 4、江正荣、江正荣. .建筑施工工程师手册建筑施工工程师手册( (第第3 3版版).).出版社同出版

52、社同 上上.2009.2009 5 5、编写组、编写组. .实用建筑施工手册实用建筑施工手册( (第第2 2版版).).出版社同出版社同 上上.2005.2005 6 6、中建总公司、中建总公司. .钢结构工程施工工艺标准钢结构工程施工工艺标准. .出版社同出版社同 上上.2003.2003 7 7、国家标准、国家标准. .钢结构工程施工质量验收规范钢结构工程施工质量验收规范.GB50205-.GB50205- 20012001 8 8、国家标准、国家标准. .冷弯薄壁型钢结构技术规范冷弯薄壁型钢结构技术规范. .GB50018-GB50018- 20022002 9 9、行业标准、行业标准. .建筑钢结构焊接技术规程建筑钢结构焊接技术规程.JGJ81-2002.JGJ81-2002 10 10、行业标准、行业标准. .钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验 收规程收规程.JGJ82-91.JGJ82-91 钢结构工程 概概 述述 钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。钢结构是