《钢结构基础》课件6.3 钢结构制作

6.3

钢结构制作6.3钢结构制作6.3.1放样

放样是根据施工详图用1：1的比例在样板台上划出实样，求出实长，根据实长制作成样板或样杆，以作为下料、弯制、刨铣和制孔等加工制作的标记。

放样用的工具主要有:划针、冲子、手锤、粉线、直尺、钢卷尺、弯尺等。

号料：就是以样板（杆）为依据，在原材料上划出实样，并打上各种加工记号允许偏差：6.3

钢结构制作6.3.2划线

划线是利用放样中所制作的尺寸贴条、样板、样杆、尺寸图等,直接在钢材上记入加工、拼装、焊接等工作中必需信息的工序。

钢构件划线应根据工艺要求预留制作和安装时的焊接收缩余量及切割、刨边和铣平等加工余量(见表6.10及表6.11)。6.3

钢结构制作6.3.3切割

经过号料（划线）以后的钢材，必须按其形状和尺寸进行切割（下料），常用的切割方法有剪切、锯切和气割三种方法。

型钢宜采用锯切,其切割质量较剪切和气割较好,应优先采用;

钢板的气割(热切割或火焰切割)应优先采用数控切割、精密切割、半自动切割。

当无条件采用上述切割设备时或构件为非规则形状,可采用手工切割并配用靠模等辅助工具。

要求与允许偏差：见教材6.3

钢结构制作6.3.4坡口加工

结构件的焊接连接必须根据连接部位的焊接标准进行加工,这称为坡口加工。坡口加工有气割的加工方法和机械切割的方法。

气割的加工方法是将为加工坡口用的割炬3个火口组成一组使用,对I、Y、K型坡口加工具有很好的效率,对于直长构件可以使用龙门刨。

机械加工中一直使用刨边机以及牛头刨床,但是由于最近出现了使用超硬合金的超硬铣床使效率显著提高。6.3

钢结构制作6.3.5制孔

制孔可采用钻孔、冲孔、铣孔、铰孔、镗孔和锶孔等方法,对直径较大或长形孔也可采用气割制孔。

冲孔：冲孔在冲孔机上进行，一般只能冲较薄的钢板，冲孔的原理是剪切，在孔壁周围的钢材将产生冷作硬化现象，因此在工程中很少使用。钻孔：钻孔是在钻床上进行，可以钻任何厚度的钢材。钻孔的原理是切削，因此孔壁损伤较小，质量较高。6.3

钢结构制作

机械或气割制孔后,应清除孔周边的毛刺、切屑等杂物;孔壁应圆滑,应无裂纹和大于1.0mm的缺棱。各种型钢上加工螺栓孔容许最小距离。6.3

钢结构制作6.3.6矫正和成型

钢结构矫正就是通过外力或加热作用,使钢材较短部分的纤维伸长,或使较长部分的纤维缩短,最后迫使钢材反变形,以使材料或构件达到施工规范要求。1.冷矫正和冷弯曲成型：在常温下采用机械矫正或自制夹具矫正即为冷矫正。2.热矫正和热加工成型（热弯曲）：当设备能力受到限制或钢材厚度较厚时，采用冷矫正有困难或达不到质量要求时，可采用热矫正。6.3

钢结构制作

矫正的主要形式有矫直、矫平、矫形。

矫正按外力来源不同有机械矫正、火焰矫正、手工矫正等。《钢结构工程施工规范》(GB50755—2012)和《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）对矫正与成型作了规定:

见教材6.3

钢结构制作6.3.7边缘加工

通常情况下，对气割或机械剪切的零件并不需要进行机械切削加工，对直接承受动力荷载的剪切外露边缘，则需要进行边缘加工。边缘加工有刨边、铣边和铲边三种方法。

刨边：是在刨床上或大型龙门刨边机上进行。费工费时，成本较高，因此一般尽量避免采用。铣边：是在铣边机床上进行，其光洁度比刨边的要差一些。

6.3

钢结构制作

铲边：是用风铲进行。风铲是利用高压空气作为动力的风动机具。其优点是设备简单，使用方便，成本低；缺点是噪音大，劳动强度高，加工质量差。

允许偏差：见教材6.3.8构件组装

组装就是将已加工好的零件按照施工图纸的要求，拼装成构件6.3

钢结构制作6.3.9焊接

钢结构制作常用的焊接方法是手工电弧焊，埋弧焊，气体保护焊，电渣焊，栓钉焊等。

船形焊6.3

钢结构制作6.3.10摩擦面处理

摩擦面的加工是指使用高强螺栓作连接节点处的钢材表面加工,高强度螺栓摩擦面处理后的抗滑移系数(定义)试验值必须符合设计文件的要求。《钢结构工程施工规范》(GB50755—2012)规定:1.高强度螺栓连接处的摩擦面可根据设计抗滑移系数的要求选择处理工艺,抗滑移系数应符合设计要求。采用手工砂轮打磨时,打磨方向应与受力方向垂直,且打磨范围不应小于螺栓孔径的4倍。6.3

钢结构制作2.经表面处理后的高强度螺栓连接摩擦面,应符合下列规定:(1)连接摩擦面应保持干燥、清洁,不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等;(2)经处理后的摩擦面应采取保护措施,不得在摩擦面上作标记;(3)摩擦面采用生锈处理方法时,安装前应以细钢丝刷垂直于构件受力方向除去摩擦面上的浮锈。摩擦面抗滑移系数μ值：表3.156.3

钢结构制作6.3.11摩擦系数试验

高强度螺栓连接的钢结构在施工前,钢结构制作厂和安装单位应分别以钢结构制造批为单位进行抗滑移系数进行试验。制造批可按分部(子分部)工程划分规定的工程量每2000t为一批,不足2000t的可视为一批。选用两种及两种以上表面处理工艺时,每种处理工艺应单独检验,每批三组试件。

抗滑移系数试验应采用双摩擦面的二栓拼接的拉力试件(图6.6)。

抗滑移系数试验用的试件应由制造厂加工。

试件钢板的厚度t1、t2应根据钢结构工程中有代表性的板材厚度来确定6.3

钢结构制作6.3.12除锈钢构件在焊接完毕应进行表面清洁处理,清除构件表面的油脂、污垢、氧化皮、焊接飞溅等,使构件表面显露出金属光泽。钢材表面的除锈分为喷射(抛射)除锈、手工或动力工具除锈、酸洗除锈、火焰除锈等方法。6.3

钢结构制作

喷射或抛射除锈以字母“sa”表示(钢材表面除锈等级以代表所采用的除锈方法的字母“sa”“st”或“F1”。如果字母后面有阿拉伯数字,则其表示清除氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物的程度等级)。对于喷射或抛射除锈过的钢材表面,标准制订有四个除锈等级

sa1轻度的喷射或抛射除锈sa2彻底的喷射或抛射除锈sa2非常彻底的喷射或抛射除锈sa3钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物,该表面应显示均匀的金属色泽。6.3

钢结构制作对手工和动力工具除锈过的钢材表面,标准规定三个除锈等级。st2彻底的手工和动力工具除锈st3非常彻底的手工和动力工具除锈F1火焰除锈6.3

钢结构制作6.3.13防腐涂装防腐涂装工作应在除锈等级检查评定符合设计文件要求后进行。涂料可分为底漆与面漆两大类,有的涂料既可作底漆也可作面漆。钢结构工程涂装施工可采用刷涂、滚涂、空气喷涂、高压无气喷涂等方法(表6.27)6.3

钢结构制作6.3.14钢结构的防火1.钢结构的耐火极限要求与保护的必要性钢材虽不是燃烧体,但却是热的良导体,普通建筑结构用钢的热导率是67.63W/(m.K),未加防护的钢结构在火灾温度的作用下,钢材的力学性能诸如屈服强度、抗压强度、弹性模量等都迅速下降,当温度达到600℃时,强度几乎为零。6.3

钢结构制作2.钢结构的防火技术一般不加防火防护的钢结构构件耐火极限仅为10~30min。钢结构提高耐火性能的主要方法有:①水冷却法②屏蔽法③水喷淋法④耐火轻质板材外包⑤涂刷防火涂料⑥浇筑混凝土或砌筑耐火砖6.3

钢结构制作6.3.15网架制作网架的制作包括节点制作和杆件制作,均在工厂内完成。1.钢管相贯线切割和球节点制作（1）相贯线

两立体相交的表面交线称为相贯线。其特点是相贯线上的点为立体相交两表面的共有点，相贯线为立体两表面的共有线。在网架结构工程中，其基本构件是钢管和节点，钢管与钢管连接（图6-8、6-9）、桁架连接（图6-10）、钢管与球形节点连接（图6-11），其连接面是一条空间曲线，这条曲线就是相贯线。6.3

钢结构制作6.3

钢结构制作图6-8钢管与钢管连接6.3

钢结构制作图6-9钢管与钢管连接6.3

钢结构制作图4-9桁架模型

（2）相贯线切割设备所谓相贯线切割，是单指对钢管及各种环形材料结合处相贯线孔、相贯线端部、弯头（虾米节）进行自动计算和切割的设备。6.3

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常用设备是数控相贯线切割机，分为数控火焰相贯线切割机（图6-12）和数控等离子相贯线切割机（图6-13）两类6.3

钢结构制作2.管球加工管球加工是钢网架制作的基础，网架结构零部件使用的钢材和连接材料(包括焊接材料、普通螺栓、高强度螺栓等)和涂装材料必须符合有关规定的要求。6.3

钢结构制作（1）焊接空心球与杆件制作

焊接空心球节点主要由：空心球、钢管杆件、连接套管等零件组成。

空心球制作工艺流程应为：下料→加热→冲压→切边坡口→拼装→焊接→检验。6.3

钢结构制作（2）螺栓球节点制作螺栓球节点主要由钢球、高强螺栓、锥头或封板、套筒等零件组成。6.3

钢结构制作

（3）杆件制作与焊接1)钢管杆件下料前的质量检验：外观尺寸、品种、规格应符合设计要求。

2)杆件下料后应检查是否弯曲，如有弯曲应加以校正。3)钢管杆件应用切割机或管子车床下料，下料后长度应放余量。钢管杆件下料后必须认真清除钢材表面的氧化皮和锈蚀等污物，并采取防腐措施。6.3

钢结构制作4)钢管杆件焊接两端加锥头或封板，长度是专门的定位夹具控制，以保证杆件的精度和互换性。采用手工焊，焊接成品应分三步到位：

①定长度点焊

②底层焊(检验)③面层焊(检验)6.3

钢结构制作5)钢管杆件与封板或锥头的焊缝应进行抗拉强度检验，按同规格杆件300根为一批，不足300根仍按一批计，每批取3根复验，其承载能力应符合GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收标准》的规定。（4）管球加工允许偏差

符合《钢结构工程施工规范》（GB50755-2012）规定要求。6.3

钢结构制作3.焊接钢板节点的制作

当网架杆件采用角钢或薄壁型钢时,应采用钢板节点。

焊接钢板节点的形式主要有两种:十字型节点、管筒米字型板节点。

制作前,首先根据图纸