《钢结构工程》PPT课件.ppt

第六章 钢结构工程（目录） 总体介绍2 61 钢桁架4 62 薄壁型钢屋架17 63 网架结构51 结 束70 Date1 第六章 钢结构工程 v总体介绍： v1.何为钢结构？ v 指用钢板、型钢和圆钢通过焊接、铆接 、螺栓连接等方式制造的结构。 v2. 使用范围： v 大跨度结构、重工业厂房、高层建筑、 高耸结构、容器和其他构筑物、移动结构等 方面。 Date2 6-1 钢桁架 v3.特点： v 强度高，塑性和韧性较好； v 匀质性和同向性较好； v 重量轻； v 具有可焊性； v 耐腐蚀、耐火性较差。 Date3 6-1 钢桁架（目录） v一、钢桁架的几种类型5 v1.三角形桁架5 v2.体形桁架6 v3.平行弦桁架7 v4.多边形桁架8 v二、轻型钢屋架的应用9 v1.圆钢、小角钢组成的屋架9 v2.芬克式屋架10 v3.三铰拱屋架11 v4.梭形屋架14 Date4 6-1 钢桁架 v一、钢桁架的几种类型（150） v1.三角形桁架 Date5 6-1 钢桁架 v2.梯形桁架 Date6 6-1 钢桁架 v3.平行弦桁架 Date7 6-1 钢桁架 v4.多边形桁架 Date8 6-1 钢桁架 v二、轻型钢屋架的应用（152） v1.圆钢、小角钢组成的屋架 v .特点： v .适用于： Date9 6-1 钢桁架 v2.芬克式屋架（下图） v .特点： v .适用于： Date10 6-1 钢桁架 v3.三铰拱屋架（下图） Date11 6-1 钢桁架 v .特点： v .杆件： 拉杆：圆钢或角钢； v 吊杆：圆钢。 v .截面形式： 平面桁架 v 空间桁架 Date12 6-1 钢桁架 v .稳定性要求： v 斜梁高跨比1/18，常用1/15； v 斜梁高跨比1/2.5，常用1/2.0。 v .适用情况：与芬克式相同。 Date13 6-1 钢桁架 v4.梭形屋架（下图） Date14 6-1 钢桁架 v.特点： v 截面重心位置较低，不容易倾覆，钢筋 混凝土屋面板安设后，屋面刚度较好，所以 ，梭形屋架可以不设或少设支撑，宜在无檩 屋盖中采用。 Date15 6-1 钢桁架 v.适用于： v 屋面坡度为1/15 1/10，跨度为12 15的结构中采用。 v.形式：平面桁架式； v 空间桁架式。 Date16 62 薄壁型钢屋架（目录） v一、薄壁型钢屋架的概况18 v二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点21 v三、薄壁型钢屋架的制作与维护25 v 1.制作与维护要求25 v 2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构27 v 3.型钢的性能及其规格29 v .角钢30 v .工字钢31 v .槽钢33 v 4.焊接工艺35 v 钢结构的连接方式 v 焊接的特点 v 焊条36 v 5.焊缝的形式与构造41 Date17 62 薄壁型钢屋架 v一、薄壁型钢屋架的概况（153） Date18 62 薄壁型钢屋架 v 对于不受强烈侵蚀作用的工业与民 用房屋，采用薄壁型钢屋架是安全可靠 又经济的，中小跨度的屋架且为轻屋面 材料时，采用薄壁型钢屋架，其经济效 果最好，用钢量2/4/，结 构自重只有钢筋混凝土屋架的1015 。 Date19 62 薄壁型钢屋架 v v.总体形式：平面桁架、刚架、网架。 v.单个形状：三角形、五角形、梯形。 v.屋面常为有檩轻屋面：石棉瓦、钢丝网波 形瓦、预应力槽形瓦。 Date20 62 薄壁型钢屋架 v二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点（154） v1.需要注意的3个要点： v2.弦杆、腹杆均为方管截面时： v 如它们宽度相差不多，可以将腹杆的端部直 接焊于弦杆上；但如果他们的宽度相差大于20 时，则在腹杆的端部加一块垫板来增加节点刚 度，避免弦杆产生局部变形，而使传力可靠。 Date21 62 薄壁型钢屋架 v3.圆管构件： v 一般不会产生局部失稳现象，受压时，其截 面全部有效，所以圆管屋架的用钢量最省，传力 性能好，但当弦杆也采用圆管时，腹杆端部的切 割比较费工，制作精度要求较高，圆管屋架的节 点，一般都采用直接连接。 Date22 62 薄壁型钢屋架 v4.开口与闭口： v 闭口杆件时，在端部焊上封板或将端部打扁 ，避免锈蚀。 v 开口杆件时，应将开口朝下放置，以免积灰 、积水而引起锈蚀。 Date23 62 薄壁型钢屋架 v5.上弦杆为开口截面时，可以在弦杆的开口边焊 上一块垫板，将腹杆焊于垫板上。 v6.压杆接长采用隔板焊接，但如果压杆偏心受力 而出现拉力时，则应改用螺栓连接。 Date24 62 薄壁型钢屋架 v三、薄壁型钢屋架的制作与维护（155） v1.制作与维护要求 v .校正时，防止产生局部变形； v .焊接时选用直径小的焊条； v .运输和安装过程中，注意避免杆件撞瘪 和防止产生过大的弯扭变形、局部变形； Date25 62 薄壁型钢屋架 v .除锈和油漆的要求比普通钢屋架高，一 般采用酸洗和喷砂除锈，并涂以防锈性能较好 的涂料。 v 对于特别重要的结构或者长期处于露天 环境而维护又比较困难的结构，可以考虑采用 镀锌除锈。 Date26 62 薄壁型钢屋架 v2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构 v v .薄壁型钢屋架由于型材生产不多,因而使 用还受到一定的限制。 v 特别是对于直接承受动力荷载的承重结构 ，例如吊车梁或设有悬挂吊车的屋架； Date27 62 薄壁型钢屋架 v .设有较大煅锤和空气压缩机的车间，目 前还缺乏使用经验，试验研究经验也不多，暂时 还不宜采用； v .受有强烈侵蚀作用的建筑物中也不宜采 用薄壁型钢屋架。 Date28 62 薄壁型钢屋架 v3.型钢的性能及其规格 v 型钢的截面形式合理，材料在截面上的分布 对受力最为有利。由于其外形比较简单，种类较 少，尺寸与级差不多，所以便于扎制和构件间的 连接。 v 型钢是钢结构中采用的主要钢材。 v 钢结构中常用型钢有三个种类： v 角钢、工字钢、槽钢。 Date29 62 薄壁型钢屋架 v.角钢： v 角钢可以作受力构件，也可以作连接杆件。 v 角钢有两种：等肢角钢、不等肢角钢。 v .等肢角钢：表示方式：肢宽肢厚， 如：10010。 v .不等肢角钢：表示方式：长肢宽短 肢宽肢厚，如：100808。 Date30 62 薄壁型钢屋架 v.工字钢： v 主要用于在腹板面内受弯的构件，由于它两 个方向的惯性距相差较大，单独用作受压构件或 斜弯构件是不适宜的。 v 工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢。 v 同样高度的轻型工字钢的翼缘比普通工字钢 宽而薄。 Date31 62 薄壁型钢屋架 v 工字钢的号码以其腹板的高度来表示，工字 钢按腹板厚度的不同分为、三类，一般 应该尽量采用类。如：20表示高度为20 的类工字钢。 v 我国生产的工字钢最大号码为63号，轻型 工字钢为70号。工字钢长度为519。 Date32 62 薄壁型钢屋架 v.槽钢： 槽钢的伸出肢比工字钢大，所以斜向弯曲的 构件宜采用槽钢。槽钢安装螺栓或铆接比工字钢 容易，但槽钢的腹板较厚，所以用槽钢组成的构 件用钢量较大。 槽钢的编号同工字钢类似。我国生产的槽钢 最大号码为40号，长度为519。 Date33 62 薄壁型钢屋架 v 另外，还有薄壁型钢，它用薄钢板模 压或弯曲而成。由于壁薄（1.55）， 因而特别经济。但承重结构的受力杆件的 壁厚不宜2，成型后的钢材不得有裂 纹。 钢结构也常用无缝钢管或水煤气输送 钢管。无缝钢管的外径为70219，壁 厚430。由于无缝钢管的壁较厚，不 经济，常用水煤气输送管。 Date34 62 薄壁型钢屋架 v4.焊接工艺 v 钢结构的连接方式： v 铆接、焊接、螺栓连接。 v 焊接的特点： v 优点：构造简单、用钢省、加工简便、 密封性好、刚度大、生产效率高等。 v 缺点：焊件会产生残余应力和残余变形 、焊接结构对裂纹敏感、局部裂纹会扩大到 整个截面、焊缝附件材质变脆等。 Date35 62 薄壁型钢屋架 v焊条（156） v.光焊条（无药皮的焊条） v.药皮的作用： v 提高电弧燃烧的稳定性、形成保护性气体和 熔渣、脱氧以及向焊缝金属中掺入必要的合金元 素成分。 Date36 62 薄壁型钢屋架 v.钢结构中常用焊条： v 43、55和55型。 v 焊条大体分为两类：碳钢焊条、低合金钢焊 条。 v 钢结构设计规范规定：焊条应该符合 碳钢焊条（511785）或低合金钢焊 条（511885）的规定。 v 选择的焊条型号应该与主体金属强度相适应 。 Date37 62 薄壁型钢屋架 v.常用两类焊条型号所代表的意义 v（a）、碳钢焊条： v 比如 E 43（50） v其中E焊条； v 43（50）熔敷金属抗拉强度最小值 ，43mpa或者50mpa； v 第一个焊接位置； v 第二个药皮类型和焊接电流种类。 Date38 62 薄壁型钢屋架 v（b）、低合金钢焊条： v 比如 E50（55） v其中E焊条； v 50（55）熔敷金属抗拉强度最小值 ，50mpa或者55mpa； v 第一个焊接位置； v 第二个药皮类型和焊接电流种类。 v 第三、四个熔敷金属化学成分分 类代号。 Date39 62 薄壁型钢屋架 v.焊条的焊接位置（下图） v 平焊、立焊、仰焊、横焊。 v 药皮不同的焊条适用于不同的位置。 v 全位置焊条适用于上述四种位置的焊条。 Date40 62 薄壁型钢屋架 v5.焊缝的形式与构造 v.对接焊缝 v 对接焊缝的表面凸出部分，能够起到弥补焊 缝表面的粗糙和内部有夹渣、气泡等缺陷的作用 。但对受动力荷载的构件，凸出部分反而会降低 疲劳强度，所以应该顺受力方向把它加工平整。 Date41 62 薄壁型钢屋架 v 对接焊缝的优点：用料经济，传力均匀、平 顺，没有显著的应力集中，承受动力荷载的构件 最适于采用对接焊缝。 v 对接焊缝的缺点：施焊时焊件应保持一定的 间隙，板边需要加工，施工不便。 Date42 62 薄壁型钢屋架 v.角焊缝 v 角焊缝在相互搭接或丁字连接构件的边 缘，所焊截面为三角形的焊缝。 v 角焊缝按受力方向可分为平行于力作用方向 的侧面角焊缝和垂直于力作用方向的正面角焊缝 （端焊缝）， v 见下页图。 Date43 62 薄壁型钢屋架 v图片 Date44 62 薄壁型钢屋架 v 角焊缝两边夹角为直角的称为直角角焊 缝（简称角焊缝） （下图） 。 Date45 62 薄壁型钢屋架 v 夹角为锐角或钝角的称为斜角角焊 缝（下图）。 v 规范规定：斜角角焊缝不宜用作受力焊 缝（钢管结构除外）。 Date46 62 薄壁型钢屋架 v 钢结构中，最常用的是下图所式的普通 直角角焊缝。 v 其他如平坡、凹面或深熔等形式主要是 为了改变受力状态，避免应力集中，一般多 用于直接受动力荷载的结构。 Date47 62 薄壁型钢屋架 v 杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧 焊，也可用三面围焊； 对角钢杆件可采用形 围焊，但为不引起偏心，一般只适用于受力较小 的杆件。 v 所有围焊的转角处必须连续施焊。 v 下图为杆件与节点板焊缝连接的示意图。 Date48 62 薄壁型钢屋架 v 当角焊缝的端部在转角处作长度为2 的绕角焊时，转角处必须连续施焊（下图） 。 Date49 62 薄壁型钢屋架 v 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件 较小厚度的5倍，并不得小于25。 v 角焊缝的优点是：焊件板边不必预先加 工，也不需要校正缝距，施工方便。 v 角焊缝的缺点是：应力集中现象比较严 重。由于必须有一定长度的搭接长度，角焊 缝连接在材料使用上不够经济。 Date50 63 网架结构（目录） 一、网架结构的优越性52 二、网架结构的施工54 1.整体安装56 .整体提升法57 .整体顶升法59 上顶升法62 下顶升法64 2.整体吊装法65 3.悬吊拼装法66 三、钢结构的质量要求和施工安全67 （一）、钢结构的质量要求 1.制作时的质量要求 2.安装时的质量要求 （二）、质量通病与安全措施68 1.钢结构中存在的质量通病 2.钢结构施工中的安全措施 Date51 63 网架结构 v一、网架结构的优越性 v 网架结构是许多杆件沿平面或立面按一 定规律组成的高次超静定空间网状结构。 v 它改变了一般桁架的受力状态，由于杆件之 间互相支撑，所以，结构的稳定性好，空间刚度 大能承受来自各个方向的荷载。 v 网架结构的种类很多，按其外形可以分为曲 面网壳和平面网架；按结构可以分为单层和双层 的。 最常用的是双层平面网架。 Date52 63 网架结构 v 网架结构的优点： v .经济； v .安全； v .跨度大； v .有利于建筑造型和立面处理。 Date53 63 网架结构 v二、网架结构的施工 v 网架的制作与安装分为三个阶段： v 第一阶段，制备杆件及其节点。在工厂 进行，和一般钢结构的制作相同。 v 第二阶段，基本单元体的拼装。在工厂 和施工现场附近进行，单元体的大小视网格 尺寸及其运输条件而定，可以是一个网格， 也可以是几个网格。 Date54 63 网架结构 v 第三阶段，现场安装。这是网架结构施 工中最重要的一项。 v 安装的方式有三种： v .整体安装、 v .悬挑拼装、 v .地面部分拼装然后高空总装。 v 下面简单介绍一下：.整体安装、. 悬挑拼装。 Date55 63 网架结构 v1.整体安装 v 在地面拼装成网架整体，然后提升到设计 位置。 v 拼装时在地面先砌一些砖墩，其标高应该 符合网架各相应点的高差。 v 拼装时，从中心开始，逐渐向四周扩散。 v 拼装好后整体安装主要有以下两种方式： 整体提升法；.整体顶升法。 Date56 63 网架结构 v.整体提升法 v 整体提升法是指在结构柱上安装提升设 备直接提升网架，或在提升网架的同时用滑升模 板施工的方式进行柱子的施工。 v 适用于：支点较多的周边支承网架，利用升 板、滑升模板等小型机具便可提升，但高空不能 移位，并适用于场地窄小的施工条件。 Date57 63 网架结构 v 提升点的位置和数量的选择应该与网架结构 使用时的受力状况尽量接近。 v 提升点必须同步上升，所以应使各提升点设 备的负荷尽量接近。 v 采用提升法时，应考虑风力对网架施工的影 响。 Date58 63 网架结构 v.整体顶升法 v 整体顶升法是在设计位置的地面上将网 架拼装成整体，然后利用千斤顶和支承结构（如 混凝土柱块）的轮番堵塞，将网架逐步提升到设 计标高的施工方法。 v 适用于：支承点较少的支承网架。 Date59 63 网架结构 v 特点：施工设备简单，顶升能力大，但有时 由于顶升施工的需要，使柱子断面尺寸较大。 v 由于千斤顶起重能力大，一般可以将屋面构 件放在网架上一起顶升，以减少垂直运输。 v 整体顶升法尽量利用网架的永久性支承柱作 为顶升用的支承结构。 Date60 63 网架结构 v 顶升法在顶升过程中的同步问题比提升 法更为重要。 v 预制的混凝土柱块高度应该为千斤顶有 效冲程的整倍数。 v 顶升过程中要特别注意风力对网架及其 网架支承柱的影响。 v 顶升点的位置和数量的选择应该与网架 结构的使用时的受力状况尽量接近。 v 根据千斤顶放置位置的不同，顶升法可 以分为：上顶升法和下顶升法。 Date61 63 网架结构 v上顶升法 v