第六章钢结构工程

1、 第六章第六章 钢结构工程钢结构工程 钢结构钢结构：以钢铁为基料经机械加工组装而成的结构。 工业厂房、高层建筑、桥梁、塔等。 6.1 钢结构加工工艺钢结构加工工艺 1.钢构件制作前的准备工作 1）钢结构的材料 普通碳素钢 普通合金钢 热处理合金钢 （Q235、16Mn、16Mnq、16Mnqv）2）材料的选择）材料的选择 强度 塑性 韧性 耐疲劳性能 焊接性能 耐锈性(防腐：经济效益）3）材料的验收和堆放 出厂证明等 外观4）图纸场地准备 详图设计和审查图纸 对料 编制工艺流程 布置生产场地 安排生产计划详图设计技术设计单位审批材料订货材料运输工程承包钢结构加工成品运输现场安装2.钢结构放样、

2、好料及下料 1）放样（1：1 薄铁片）：零部件实形画在放样台 或 平板上求出实长并制成样板。P150 2）号料：根据样板在钢板上画出构件实样、打记号、 检查 尺寸并记录。八项 3）切割下料：常用方法-机械剪切、气割和等离子切割三 种方法） 机械剪切： 剪、锯片、砂轮切割； 气割： 气体燃烧融化切割； 等离子切割：利用高温高速等离子火焰流。可以切割任 何金属。 2、构件加工、构件加工 1）矫正：通过外力或加热作用，使钢材反变形，达 到娇直、娇平、矫形； （1）火焰矫正 （2） 机械矫正 P152 （3）手工矫正 3、湾卷成型、湾卷成型 1）钢板弯曲：图6-3 预湾：将剩余直边先弯曲到所需的曲率半

3、径； 对中：板料的纵向中心线与滚筒轴线保持严格 平行。 卷曲：多次进给法卷曲，曲率半径逐渐减小， 直至达到 规定的要求。 2）型材弯曲 型钢的弯曲：为控制应力与变形，应控 制最小弯曲半径（控制畸变程度）； 如曲率半径较大， 采用冷弯，反之采 用热弯。 钢管的弯曲：防止变形，在管材中加进 填 充物（砂或弹簧）后进行弯曲， 也 可以穿入芯棒进行弯曲。4、其他加工 1）折边： 利用折边机进行; 2）模具压制：在压力设备上利用模具使钢 材成 型； 3）制孔 钻孔 冲孔：在冲床上进行，孔径大于50mm时可用 火焰割孔。 4）表面处理、涂装和编号。放样、好料和切割校正和成型边远和球节点加工制孔和组装焊接和

4、焊接检验涂装和编号构件验收与拼装 6.2 钢结构的安装与连接钢结构的运输和存放构建的安装与校正钢构件的联结和固定 焊 接 ：人工、机械 螺栓连接： 普通螺栓、高强螺栓 铆 接1、 工厂拼装（预拼装）检验各部分的准确 度。表6-1切割机械焊接立装校正压制成型2、焊、焊接施工方法接施工方法 1）建筑钢结构焊接的一般要求 建筑钢结构焊接时一般应考虑以下问题： (1)焊接方法的选择应考虑焊接构件的材质和厚度、接头 的形式和焊接设备；(2)焊接的效率和经济性；(3)焊接质量的稳定性。2）焊接施工 电弧焊是工程中应用最普遍的焊接形式，本节主要 讨论其施工方法。（1）焊接接头 (2)焊缝形式 （3）焊接工艺

5、参数建筑钢结构中常用的焊接接头按焊接方法分为熔化接头和电渣焊接头两大类P156表6-2 、6-3（4）质量检查：焊缝检验尺、焊缝探伤仪。 序号名称图示接头形式特点1对焊接头 不开坡口V，X，U形坡口应力集中较小，有较高的承载力2角焊接头 不开坡口适用厚度在8mm以下V，K形坡口适用厚度在8mm以下卷边适用厚度在2mm以下3T形接头 不开坡口适用厚度在30mm以下的不受力构件V，K形坡口适用厚度在30mm以上的只承受较小剪应力构件4搭接接头 不开坡口适用厚度在12mm以下的钢板塞焊双层钢板的焊接(2)焊缝形式 按施焊的空间位置分：平焊缝、立焊缝、 横焊缝和仰焊缝；图6-5 按结合形式分：对接焊缝

6、、角焊缝和塞焊 缝。图6-6（3）焊接工艺参数选择 焊条直径、焊接电源、电弧电压、焊接层 数、电源种类和极性等。 焊条直径：取决于焊件厚度、接头形式、焊 缝位置、焊层层数。表6-4 焊接电流：I=10d2 注意：立焊时电流应比平焊时小15%- 20%。横焊和仰焊时比平焊小10%- 15%。 电弧电压：焊接电流决定相应的电弧电压。 注： 电弧长电压高，电弧长小于或 等于焊条直径即称短弧焊。焊接层数：焊接层数根据焊件厚度而定，一 般采用多层焊。每层厚度不大于 4-5mm。电源种类和极性： 直流电源： 电弧稳定，飞溅小，焊接质量 好。用在重要焊接结构或厚板大刚 度 结 构。 交流电焊机3）焊接前的准

7、备：清理、焊条烘干、预热等；4）引弧：碰击法和划擦法5）运条方法：表6-5 焊条沿其中心线向下送进，以防发生断弧； 焊条沿焊缝方向移动，速度符合要求。 焊条必需横向摆动以获得一定宽度 的焊缝。是焊条直径的1.5倍左右。6）焊后处理2、焊缝的质量检验 1）主控项目 （1）焊条、焊丝、焊剂、电压焊熔嘴与 母材应匹配，用前进行烘焙。 （2）焊工持证上岗 （3）初次使用的材料、方法、焊后热处理 等事先应进行焊接工艺评定。 （4）设计要求全焊透的一、二级焊缝采用超 声波探伤仪进行内部缺陷的检查，检 查不明的采用射线探伤。表6-6 （5）T型接头、十字接头、角接接头要求熔 透的对接和角对接组合焊缝应符合要

8、 求规定。图6-7 （6）焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。 2）一般项目（1）-（5）3、 螺栓连接施工 1）普通螺栓（1）种类 六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓。 （2）普通螺栓的施工（P161) 连接要求（1-7） 长度选择 ： L=+H+nh+C 紧固轴力 2) 高强度螺栓（强度高）高强度螺栓（强度高） 安装简便、迅速、能装能拆、承压高、安装简便、迅速、能装能拆、承压高、 受力性能好、安全可靠等受力性能好、安全可靠等优点优点。 应用：应用：大跨度结构、工业厂房、桥梁结构、大跨度结构、工业厂房、桥梁结构、 高层钢结构。高层钢结构。 (1)高强度螺栓连接高强度螺栓连接 高强度螺栓按连接形式通常分

9、为高强度螺栓按连接形式通常分为摩擦连接、张摩擦连接、张拉连接和承压连接拉连接和承压连接等，其中，等，其中，摩擦连接摩擦连接是目前广是目前广泛采用的基本连接形式。泛采用的基本连接形式。 (2)高强度螺栓连接处的摩擦面的处理方法通常高强度螺栓连接处的摩擦面的处理方法通常有喷砂有喷砂(丸丸)法、酸洗法、砂轮打磨法和钢丝刷人法、酸洗法、砂轮打磨法和钢丝刷人工除锈法等。可根据设计抗滑移系数的要求选择工除锈法等。可根据设计抗滑移系数的要求选择处理工艺，抗滑移系数必须处理工艺，抗滑移系数必须满足设计要求满足设计要求。 (3)经表面处理后的高强度螺栓连接摩擦面应符合以经表面处理后的高强度螺栓连接摩擦面应符合以

10、下规定：下规定： A:连接摩擦面保持干燥、清洁，不应有飞边、毛连接摩擦面保持干燥、清洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等；刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等； B:经处理后的摩擦面采取保护措施不得在摩擦经处理后的摩擦面采取保护措施不得在摩擦面上作标记；面上作标记； C:若摩擦面采用生锈处理方法时，安装前应以细若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刷除摩擦面上的浮锈。钢丝刷垂直于构件受力方向刷除摩擦面上的浮锈。 D:高强度大六角头螺栓连接副由一个螺栓、一高强度大六角头螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和两个垫圈组成，扭剪型高强度螺栓连个螺母和两个垫圈

11、组成，扭剪型高强度螺栓连接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。接副由一个螺栓、一个螺母和一个垫圈组成。 E:安装环境气温安装环境气温不宜低于不宜低于-10C。当摩擦面潮。当摩擦面潮湿或暴露于雨雪中时，停止作业。湿或暴露于雨雪中时，停止作业。 F:高强度螺栓安装时应先使用安装螺栓和冲钉。高强度螺栓安装时应先使用安装螺栓和冲钉。安装螺栓和冲钉的数量要保证能承受构件的自安装螺栓和冲钉的数量要保证能承受构件的自重和连接校正时外力的作用，规定每个节点安重和连接校正时外力的作用，规定每个节点安装的最少个数是为了防止连接后构件位置偏移，装的最少个数是为了防止连接后构件位置偏移，同时限制冲钉用量。同时限制冲

12、钉用量。高强度螺栓不得兼做安装高强度螺栓不得兼做安装螺栓螺栓。 G:高强度螺栓现场安装时应高强度螺栓现场安装时应能自由穿入螺栓孔能自由穿入螺栓孔，不得强行穿入。若螺栓不能自由穿入时，可采用不得强行穿入。若螺栓不能自由穿入时，可采用铰刀或锉刀修整螺栓孔不得采用气割扩孔，扩铰刀或锉刀修整螺栓孔不得采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，修整后或扩孔后的孔径孔数量应征得设计同意，修整后或扩孔后的孔径不应超过不应超过12倍螺栓直径。倍螺栓直径。 H:高强度螺栓高强度螺栓超拧应更换超拧应更换，并废弃换下来的螺栓，并废弃换下来的螺栓，不得重复使用。严禁用火焰或电焊切割高强度螺不得重复使用。严禁用火焰或电焊切

13、割高强度螺栓梅花头。栓梅花头。 I:高强度螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露高强度螺栓长度应以螺栓连接副终拧后外露23扣丝为标准计算，应在构件安装精度调整后进行扣丝为标准计算，应在构件安装精度调整后进行拧紧。扭剪型高强度螺栓终拧检查，拧紧。扭剪型高强度螺栓终拧检查，以目测尾部以目测尾部梅花头拧断为合格。梅花头拧断为合格。 J:高强度大六角头螺栓连接副施拧可采用扭矩法高强度大六角头螺栓连接副施拧可采用扭矩法或转角法。同一接头中，高强度螺栓连接副的或转角法。同一接头中，高强度螺栓连接副的初初拧、复拧、终拧应在拧、复拧、终拧应在24h内完成内完成。高强度螺栓连接。高强度螺栓连接副初拧、复拧和终拧原则上

14、应以接头刚度较大的副初拧、复拧和终拧原则上应以接头刚度较大的部位向约束较小的方向、螺栓群中央向四周的顺部位向约束较小的方向、螺栓群中央向四周的顺序进行。序进行。 K:高强度螺栓和焊接并用的连接节点，当设计文高强度螺栓和焊接并用的连接节点，当设计文件无规定时，宜按先螺栓紧固后焊接的施工顺序。件无规定时，宜按先螺栓紧固后焊接的施工顺序。 (4) 高强度六角头螺栓高强度六角头螺栓 ：等级：等级 8.8S和和10.9S 一个连接副：一个连接副：一个螺栓、一个螺母和两一个螺栓、一个螺母和两 个垫圈。同批连接副扭矩系数平均值个垫圈。同批连接副扭矩系数平均值为为 0.110-0.150，标准偏差不大于，标准

15、偏差不大于0.010。 扭矩系数计算扭矩系数计算 K=M/Pd禁锢时轴力控制：禁锢时轴力控制：表表6-7（5）扭剪型高强度螺栓）扭剪型高强度螺栓 一个连接副：一个连接副：一个螺栓、一个螺母和一个垫圈一个螺栓、一个螺母和一个垫圈 适用于摩擦型连接的钢结构。紧固轴力表适用于摩擦型连接的钢结构。紧固轴力表6-8（6） 高强度螺栓的施工高强度螺栓的施工 a、施工工具、施工工具 手动扭力扳手：指针式、音响式、扭剪式手动扭力扳手：指针式、音响式、扭剪式 图图6-8 b、电动扳手、电动扳手 C、施工、施工施工程序施工程序 图图6-9施工的质量保证施工的质量保证 螺栓的保管：包装、运输、现场管理，防止扭矩螺栓的保管：包装、运输、现场管理，防止扭矩 系数发生变化。系数发生变化。 施工质量检验施工质量检验 检验取样：随机取样（施工前）检验取样：随机取样（施工前）-扭矩系数平扭矩系数平 均值和标准偏差。均值和标准偏差。 紧固前检查紧固前检