钢结构工程基本知识学习

1、- -钢结构工程基本知识0概述钢结构工程是以钢材制作为主的结构，主要由型钢和钢板等制成的钢 梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或 钟钉连接，是主要的建筑结构类型之一。由于其具有强度高、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，近些年钢结构也来越来越多的被设计师所青睐。目前 国内在建的钢结构工程数不胜数，比如高度为636米的华中地区第一高楼武汉绿地中心（图1）,高度为518米的安徽省第一高楼合肥恒大中心（图 2）等等。图1、武汉绿地中心图2、合肥恒大中心钢结构根据其特点主要分为以下几类：1、普通钢结构：多层和高层

2、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（图 3）、钢带（图4）、型钢（图5、图6）、钢管图（7）和钢铸件（图8）等。图3、钢板图4、钢带图5、工字钢图6、槽钢及角钢图7、钢管图8、铸钢件1构件制作包括放样、切割下料、组立、阻焊、钢结构构件制作一般在工厂进行, 矫正和喷砂与涂装等工艺过程。1.1放样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。

3、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。气割气割法设备（图9、图10）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,图9、半自动火焰切割机是目前使用最广泛的切割方法。图10、CNCt脑切割生产线机械剪切下料图11、剪板机通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。冲剪切割：当钢板厚度w12mm 时，采用剪板机、联合冲剪机（图 11）切割钢材，速度快、效率高，但切 口略粗糙。数控等离子切割下料（图12）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

4、较高的不锈钢及有色金属铝、 铜等。图12、数控等离子切割机构件组装将已经下料完成的零件进行组立、组焊、矫正并打磨的过程组立将零件板按照施工图纸及技术要求选择合适的机械设备组合到一起的过程，组立构件的形式主要有 H型、箱型、T型等，下图（图13）为H型 构件的组立。图13、H型构件组立组焊将已经组立完成的构件采用合适的焊接的方式形成一个整体的过程。焊接方式已埋弧焊、气保焊和电渣焊为主。下图分别为埋弧焊（图14）和电渣焊（图15）焊接现场图片。图14、埋弧焊图15、电渣焊构件矫正钢结构的矫正，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。矫正方式主要有火焰矫正

5、（图16）、 机械矫正（图17）。图16、火焰矫正图17、机械矫正构件打磨（图18）经组装合格后的构件需要通过打磨的方式去掉构件焊缝处的焊渣，使 构件整体美观、焊缝平整。图18、构件的打磨构件除锈与防腐构件的除锈通过喷砂（图19）、抛丸（图20）等方式去除钢结构构件表面浮锈的过程。喷砂抛丸结束后应检查构件表面粗糙度，确保表面质量满足要求,抛丸完成后应在4小时内转入涂装工序,做好工序交接记录O图19、喷砂除锈图20、抛丸除锈防腐与涂饰施涂的方法有刷涂法（油性基料的涂料、图21）和喷涂法（快干性和挥发性强的涂料、22图）。喷涂前对产品不涂漆部位进行遮盖，以防漆雾污染。底漆完成后用湿膜测厚仪测量底漆

6、湿膜厚度,待达到最小涂装间隔后测量干膜厚度，合格后马上进行中间漆涂装。图21、刷涂法图22、喷涂法2连接方式与预拼装构件连接方式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 钟钉）及钟接三种。 各种连接方式图例见图23,各种连接方式优缺点见表 1。图23、各种连接方式示意图表1连接方式优缺点对比连接方式优点缺点对几何形体适应性强，构造简焊接残余应力大且不易控制，焊接变形焊接单，不削弱截面，省材省工，大对材质要求高，焊接程序严格，质量易于自动化，工效局，检验工作量大怫接传力可靠，韧性和塑性好，质 事易于检查，抗动力福裁好费钢、费工，逐渐被高强螺栓取代普通螺栓连接装卸便利，设备简

7、单螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大高强螺栓连接加工方便，对结构削弱少，可 拆换，能承受动力荷载，耐疲 劳，塑性、韧性好摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高构件预拼装受运输、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（图24）,并可设卡、夹具外，其它结构一般均为平面拼装（图25）,且构件应处于自由状态，不得强行固定图24、立体预拼装3钢结构安装3.1施工准备 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， 屋盖系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

8、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。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。单层钢结构安装钢柱安装钢柱宜采用一点直吊绑扎法起吊（图26）,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（图27）。图26、钢柱吊装图27、柱底灌浆钢吊车梁安装（图28）吊车梁采用两点绑扎，吊开时用溜绳控制吊开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

9、度、标高及纵 横轴线位置。图28、吊车梁安装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（图29）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。楝 条（图30）等构件安装应在屋架调整定位后进行。图29、扩大组合拼装单元的吊装图30、楝条的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（图 31）、螺栓球（图32）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。图31、焊接球图32、螺栓球高空拼装法先在设计位置处搭设拼装支

10、架（图 33）,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（图 34）。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。图33、落地支架拼装网架图34、网架高空拼装施工3.3.2整体安装法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，易保证焊接质量，但对 起重设备要求高，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（图3538）又分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及千斤顶顶升法等。图36、起吊图37、吊至设计标高图35、吊车就位图38、安装就位高空滑移法按滑移方式分逐条滑移法和逐条累积滑移法两种；按磨擦方式可分为 滚动式滑移和滑动式滑移两种。北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系（图3942）,跨度为120Xl20mi 26棉钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的20根硅柱上，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120ml图39、高空滑移法安装屋盖结构图40、馆外拼装胎架图41、滑移施工中图42、树状支撑及爬行机器人4总结与传统的混凝土相比，钢材具有强度大、韧性高、延展性好等特点。这使得钢结构建筑在结构