钢结构安装工程

,土木工程施工,第,三节,钢结构工程,概 述,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,工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁,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,用作钢结构的钢材有钢板、钢带、型钢,(,工字钢、槽钢、角钢,),、钢管和钢铸件等。,钢 带 工字钢,钢 板 槽钢及角钢 钢 管,钢材的进场验收,质量证明文件：,钢材,进场应有随货同行的,质量合格证明文件,，进口钢材应有,国家商检部门的复验报告,；,外观检查：,钢材端边或断口处不应有,分层、夹渣,等缺陷,;,钢材表面有,锈蚀、麻点,或,划痕,等缺陷时，其深度不得大于,该钢材厚度允许偏差值,的,1/2,，且,锈蚀等级应在,C,级及,C,级以上,。,允许偏差抽查：,钢板抽查,厚度,，型钢抽查,规格尺寸,，每一品种、规格各抽查,5,处。,抽样复验：,国外进口钢材、钢材混批、板厚,40mm,且有,Z,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、对质量有疑义的钢材应进行抽样复验。,1,构件制作,钢结构构件制作一般在工厂进行，包括,放样、号料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正,和,防腐与涂饰,等工艺过程。,箱型柱 吊车梁,钢管柱,钢桁架,格构式管柱,H,型钢,C,型钢,Z,型钢,蜂窝梁,钢楼承板,彩色压型钢板,自然通风器,预埋锚栓,轻钢结构的构件,1.1,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。,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。,1.1.2,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,。,工人在号料,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。,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,。,气割法设备灵活、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，是目前使用,最广泛,的切割方法。,气割下料,CNC,电脑切割生产线,直线气割机,1.2.2,机械剪切下料,通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。,冲剪切割：,当钢板厚度,12cm,时，采用剪板机、联合冲剪机切割钢材，速度快、效率高，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,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,1.3,构件加工,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,1.3.,2,构件矫正,钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形,必须对不符合技术标准的钢材、构件进行矫正。,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,),。,板材矫正机,H,型钢翼缘矫正机 钢管矫直机,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。,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,600,800,0,C,。,火焰矫正,是通过,专用,矫正机,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。,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。,辊压,矫正,机,：,用于型材、板材等的矫正。,液压矫正机,辊,压,矫正机矫正板材,采用,锤击,的方法进行，操作简单灵活。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，或矫正设备不便于使用时采用。,手工矫正,锤击法,-,钢板焊接应力变形校正,1.3.,3,弯卷成型,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。钢板卷曲包括,预弯、对中,和,卷曲,三个过程。,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,型钢弯曲：,型钢弯曲时断面会发生畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应控制型钢的最小弯曲半径。,构件的曲率半径较大，宜采用,冷弯,；,构件的曲率半径较小，宜采用,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,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。,折边可提高构件的强度和刚度。,弯曲折边利用,折边机,进行。,折边,包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。,钻孔,用钻孔机进行，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,1.4.1,钢材的除锈,钢结构的防腐与涂饰包括,普通涂料涂装,和,防火涂料涂装,。涂装前，钢材表面应,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,1.4.2,防腐与涂饰,施涂的方法有,刷涂法,(,油性基料的涂料,),和,喷涂法,(,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,2,连接与拼装,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、拉铆钉,),及,铆接,三种。,广州电视塔外筒 南京大胜关长江大桥,钢结构焊接施工 高强螺栓连接施工,铆接连接,2.1,钢结构构件焊接,钢结构常用,焊接方法、特点及适用范围,2.1.1,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”,表示焊缝金属的抗拉强度等级,(,430,、,500N/mm,2,),，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,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、尺寸、,受力的不同，选择,合适的接头类型。,常见的接头型式有,对接、搭接、丁字,接,和,角接,等。,常见的接头型式,对接接头的坡口型式,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。,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,。,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,4,5mm,。,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,焊接准备,碰击法,将焊条垂直于焊件进行碰击，然后迅速保持一定距离；,划擦法,将焊条端头轻轻划过焊件，然后迅速保持一定距离。,严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。,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,运条方法,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；,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，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,2.1.2,埋弧自动焊,埋弧自动焊的优点,是：生产效率高、焊缝质量好、节约钢材和电能、改善了劳动条件。,埋弧自动焊的缺点,是：适应能力差，只能在水平位置焊接长直焊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,2.1.3 CO,2,气体保护焊,二氧化碳,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，在小电流时电弧也能稳定燃烧，是一种,高效率，低成本,的焊接方法。,缺点,是：焊缝熔深浅，只适合于焊接,6mm,薄板。,逆变,CO,2,气体保护焊机,CO,2,气体保护焊,CO,2,气体保护焊丝,2.2,紧固件连接,包括,普通螺栓、高强度螺栓、,射钉、自攻钉、拉铆钉的紧固连接,。,连接,螺栓分为,8,级，即,3.6,、,4.6,、,4.8,、,5.6,、,5.8,、,6.8,、,8.8,、,10.9S(,如,5.6S,表示抗拉强度为,500MPa,屈强比为,60%),，其中后两级为,高强度螺栓,，其余为,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,2.2.1,普通螺栓连接,普通螺栓按外形有：,六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓。,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,双头螺栓：,又称,螺柱,，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、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