钢结构基础知识第3章

1、 钢结构基础知识第三讲：钢结构施工流程与基本要求第三讲：钢结构施工流程与基本要求 一一 概述概述 三三 构件制作构件制作 二二 钢材进场验收钢材进场验收 四四 连接与拼装连接与拼装 一一 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桥梁工程桥梁工程“鸟巢”的钢结构造型国家大剧院国家大剧院台北101大厦2003年10月17日竣工，508m，101层，高度世界第一正方形平面佩特纳斯大厦马来西亚，吉隆坡452m, 95层， 199

2、6年竣工武汉长江大桥南京长江大桥 二二 钢材进场验收钢材进场验收1、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。用作钢结

3、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H型钢C型钢Z型钢彩色压型钢板蜂窝梁钢楼承板预埋锚栓 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。 三三 构件制作构件制作箱型柱吊车梁3.1 放样与号料放样与号料 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。3.1.1 放样放样 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。3.1.2 号料号料 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

4、料作准备。工人在号料3.2 切割下料切割下料 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。3.2.1 气割下料气割下料 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。3.2.2 机械剪切下料机械

5、剪切下料通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。 冲剪切割：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：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：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。3.2.3 等离子切割下料等离子切割下料 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。3.3 构件加工构件加工 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

6、进行加工。3.3.1 边缘加工边缘加工 边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边。3.3.2 弯卷成型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。 型材弯曲型材弯曲 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。

7、 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； 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)。 折边折边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。 制孔制孔包括铆钉孔、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。3.4 除锈、防腐

8、与涂饰除锈、防腐与涂饰 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。3.4.1 钢材的除锈钢材的除锈 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。3.4.2 防腐与涂饰防腐与涂饰 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 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。

9、 四四 连接与拼装1、特点焊接 优点 F F F （1）不需要打孔 （2）不需要中间辅助连接件 （3）连接处强度高，密封性好 （1）连接处变脆，易产生裂纹 （2）连接件易发生变形 缺点 一）、焊接2、焊接方法电弧焊手工电弧焊自动埋弧焊半自动埋弧焊焊条焊丝、焊剂3、 焊接接头与坡口 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。 为确保焊件能焊透，必须开一定形状的坡口。手工电弧焊手工电弧焊 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。 焊条：焊条供手工电

10、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/mm2)，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。焊条的型号匹配于钢材的型号E43系列Q235钢材E50系列Q345钢材二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊焊接施工质量验收要点焊接施工质量验收要点二）、普通螺栓连接F F （1）施工简单，拆装方便 （2）承载力较低 （3）费工 一般用Q235钢材做成 一般用于次要的连接 材料性能等级4.6 三）、高强度螺栓连接1、与普通螺栓区别（1）材料不同Q235，材料性能等级4

11、.6 普通螺栓高强螺栓性能等级 8. 8 级10. 9 级45号钢、35号钢20 Mn Ti B（2）高强螺栓受力前，内有很大的预拉力 P特制的扳手（3）高强螺栓受力前，接触面经过特殊处理F F P P P P （4）传递剪力方式不同F F F 普通螺栓V F f 高强螺栓2、高强螺栓分类受剪时，摩擦力被克服摩擦型高强螺栓否则承压型高强螺栓常用（2）形状、材料、预拉）形状、材料、预拉 力获力获得方式得方式 大六角头 高强度螺栓扭剪型高强度螺栓（1 1）按最终破坏方式）按最终破坏方式大六角头 高强度螺栓扭剪型高强度螺栓扭剪型高强度螺栓施工前施工后施工中3、预拉力获得方法预拉力获得方法 大六角头

12、高强度螺栓扭剪型高强度螺栓扭矩法转角法直接拧断卡头予置式扭矩扳手指示表式扭矩扳手指示表式扭矩扳手予置式扭矩扳手4、应用应用 由于承载力大，连接性能好，应用非常普遍由于承载力大，连接性能好，应用非常普遍 四）、铆接工序多，复杂，费工，被淘汰F F 钢结构工程材料、设计、施工主要现行标准、规范钢结构工程材料、设计、施工主要现行标准、规范一一 材料标准材料标准1 . 1 材质标准(14本)1 . 碳素结构钢 GB/T700-2006 2 . 优质碳素结构钢 GB/T699-19993 . 低合金高强度结构钢 GB/T1591-2008 4 . 不锈钢热轧等边角钢 YB/T5309-2006 5热轧H

13、型钢和部分T型钢 GB/T11263-2010 6焊接H型钢 YB 3301-2005 7结构用高频焊接薄壁H型钢 JG/T 137-20078结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T6728-20029通用冷弯开口型钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T6723-200810 . 热轧型钢GB/T706-200811 . 冷弯型钢GB/T6725-200812 . 建筑用轻钢龙骨GB/T11981-200813 . 焊接结构用耐候钢GB/T 4172-200014 . 一般工程用铸造碳素钢GB/T 11352-200912板材标准（13本） 1热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许

14、偏差GB/T709-20062 . 不锈钢热轧钢板和钢带GB/T4237-20073碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢带 GB/T3524-2005 4碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带 GB/T912-2008 5碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 GB/T3274-20076冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T708-2006 7碳素结构钢冷轧钢带 GB/T716-1991 8厚度方向性能钢板 GB/T5313-20109彩色涂层钢板及钢带 GB/T12754-200610彩色涂层钢板及钢带试验方法 GB/T13448-200611建筑用压型钢板 GB/T 12755

15、-2008 12高层建筑结构用钢板 YB4104-200013 . 铝及铝合金压型板GB T 6891-20061 . 3焊接材料标准（16本）1 .电弧螺柱焊用圆柱头焊钉GB/T10433-20022 .储能焊用焊接螺柱GB/T902.3-20083 .手工焊用焊接螺柱GB/T902.1-20084 .电弧螺柱焊用焊接螺柱GB/T902.2-20105 .碳钢焊条GB/T5117-19956 .低合金钢焊条GB/T5118-19957 .熔化焊用钢丝GB/T14957-19948 .碳钢药芯焊丝GB/T10045-20019 .气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T8110-200810

16、 .埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-199911 .埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB/T12470-200312 .铸铁焊条及焊丝GB/T10044-200613 .堆焊焊条GB/T984-200114 .铝及铝合金焊丝GB/T10858-200815 .圆柱头焊钉GB 10433-198916 .无头焊钉GB 10432-198914 管材标准（6本） 1结构用无缝钢管GB/T8162-20082 .无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T17395-20083 .钢管的验收、包装、标志和质量证明书GB2102-20064 .结构用不锈钢无缝钢管GB/T14975-20025 .直缝

17、电焊钢管GB/T13793-20086 .冷拔无缝异型钢管GB/T3094-20001 . 5连接标准（5本）1 .钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1228-20062 .钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB1231-20063 .钢结构用高强度垫圈GB/T1230-20064 .钢网架螺栓球节点用高强度螺栓GB/T16939-19975. 钢网架螺栓球节点标准JGJ 75.1-9116 其他标准（5本） 1钢结构防火涂料应用技术规范 CECS24-1990 2 . 钢结构防火涂料GB14907-20023 . 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB8923884 . 焊接

18、用二氧化碳HG/T 2537-19935工业建筑防腐蚀设计规范GB 50046-2008 二二 、设计标准、技术规范、设计标准、技术规范21 通用标准（10本） 1钢结构设计规范 GB50017-2003 2冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018-2002 3建筑钢结构防火技术规范 CECS200-2006 4 . 建筑抗震设计规范GB50011-20015 . 建筑结构荷载规范GB5000920016 . 工程测量规范GB50026-20077 . 工业企业噪声控制设计规范 2007版 GBJ 87-19858 . 施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20059 . 建筑施工安全检查标

19、准JGJ59-199910 . 建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范JGJ128-201022 高层钢结构标准（5本） 1高层建筑钢结构设计规程 DG/TJ08-32-2008 2高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程 CECS230-2008 3 . 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-20104 . 高层建筑钢结构设计规程DG/TJ08-32-20085高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-199823 空间钢结构标准（4本） 1空间网格结构技术规程 JGJ7-20102空间格构结构设计规程DG/TJ08-52-20043涂装作业安全规程 有限空间作业安全技术要求 GB12942-20064 膜

20、结构技术规程CECS158-200424 轻型钢结构标准（4本） 1门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102-20022门式刚架轻型房屋钢构件 JG144-2002 3 . 门式刚架轻型房屋钢结构02（04）SG518-14拱形波纹钢屋盖结构技术规程 CECS167-200425 组合结构标准（10本） 1钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28-1990 2 . 钢管结构技术规程CECS280-20103 . 钢管混凝土工程施工质量验收规范GB50628-20104 . 空心钢管混凝土结构技术规程CECS254-20095矩形钢管混凝土结构技术规程CECS159-20046钢管混凝土叠合

21、柱结构技术规程 CECS188-20057型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001 8钢骨混凝土结构技术规程 YB9082-20069 . 薄壁离心钢管混凝土结构技术规程DL/T5030-199610 . 钢-混凝土组合楼盖结构设计与施工规程YBJ238-199226 钢结构连接标准（6本） 1 .建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002 2 .钢结构高强度螺栓技术规程 JGJ82-20113 .工程建设施工现场焊接目视检验规范CECS71-19944 .焊接与切割安全GB9448-19995 .铝及铝合金焊接技术规程HGJ222-19926 .地脚螺栓GB/T799-19882

22、7 钢结构加固标准（2本）1钢结构加固技术规范 CECS77-19962 .钢结构检测评定与加固技术规程YB9257-1996三三 、施工标准，验收、检测规范、施工标准，验收、检测规范3.1 通用标准（3本）1钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001 2 . 塔桅钢结构工程施工质量验收规程CECS80-20063 . 钢熔化焊焊工技能评定GB/T15169-20033.2无损检测相关标准（19本）1 .钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T11345-19892 .建筑安装工程金属熔化焊焊缝射线照相检测标准CECS70-19943 .无缝钢管超声波探伤检验方法GB/T5777-20084 .无损检测 金属管道熔化焊环向对接接头射线照相检测方法GB/T12605-20085 .铸钢件渗透检测GB/T9444-20076 .无损检测接触式超声斜射检测方