T钢结构工程讲义

第七章钢结构工程主要内容：钢结构加工制作工艺；钢结构构件的焊接；紧固件连接工程；单层钢结构安装工程；多层及高层钢结构安装工程；钢网架结构安装工程；钢结构涂装工程。

7.1钢结构加工制作工艺

钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工成型的薄壁型钢制造而成。与其他材料的结构相比具有以下优点：（1）材料强度高，钢材质量轻。（2）韧性、塑性好。（2）材质均匀。（3）制造简单，施工周期短。（4）密封性好。第七章钢结构工程钢结构的缺点有：（1）耐热但不耐火150摄氏度时强度无变化，600摄氏度时强度约为0。（2）钢材耐腐蚀性能差，维护费用高。7.1钢结构加工制作工艺第七章钢结构工程一、钢结构的加工制作（一）加工制作前的准备工作1.加工制作图;2.加工制作前的施工条件分析;3.钢卷尺：同一把尺;4.上岗培训、操作考核、技术交底二、钢结构加工制作的工艺程序1、放样放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，其工作的准确与否将直接影响到整个产品的质量，至关重要。放样工作包括如下内容：核对图纸的安装尺寸和孔距；以1:1的大样放出节点；核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据

第七章钢结构工程7.1钢结构加工制作工艺2、号料号料（也称划线），即利用样板、样杆或根据图纸，在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线。号料的一般工作内容包括：检查核对材料；在材料上划出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置，打冲孔，标注出零件的编号等。常采用以下几种号料方法：①集中号料法

②套料法③统计计算法④余料统一号料法7.1钢结构加工制作工艺第七章钢结构工程3、切割下料目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械力和热切割来实现。常用的切割方法有：机械剪切、气割和等离子切割三种方法。4、坡口加工5、开孔

在钢结构制孔中包括铆钉孔、普通螺栓连接孔、高强度螺栓孔、地脚螺栓孔等，制孔方法通常有冲孔和钻孔两种。6、组装二、钢结构构件的验收、运输、堆放7.1钢结构加工制作工艺第七章钢结构工程7.2钢结构构件的焊接一、钢结构构件常用的焊接方法焊接结构根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构。主要焊接方法：手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、螺柱焊、点焊a）手工电弧焊；b）自动电弧焊1—电源；2—导线；3—夹具；4—焊条；5—电弧；6—焊件；7—焊缝；8—转盘；9—漏斗；10——熔剂；11熔化的熔剂；12—移动方向第七章钢结构工程二、

质量检查1.焊前检验2.焊接生产中的检验：无损检验（外观检查、致密性检验、无损探伤）破坏性检验3.成品检验7.2钢结构构件的焊接第七章钢结构工程7.3紧固件连接工程螺栓作为钢结构连接紧固件，通常用于构件间的连接、固定、定位等。钢结构中的连接螺栓一般分普通螺栓和高强度螺栓两种。普通螺栓或高强度螺栓而不施加紧固力，该连接即为普通螺栓连接；高强度螺栓并对螺栓施加紧固力，该连接称高强度螺栓连接。一、普通螺栓连接钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式。普通螺栓的施工要求：（1）连接要求（2）直径和长度选择（3）螺栓紧固第七章钢结构工程二、高强螺栓连接高强度螺栓连接已经发展成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一，它具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高，施工简便等优点，被广泛地应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中。

高强度螺栓连接按其受力状况，可分为摩擦型连接、摩擦-承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，其中摩擦型连接是目前广泛采用的基本连接形式。7.3紧固件连接工程第七章钢结构工程（1）高强度六角角头螺栓钢钢结构用高强强度大六角头头螺栓，分为为8.8和10.9两种等级，一一个连接副为为一个螺栓、、一个螺母和和两个垫圈。。高强度螺栓栓连接副应同同批制造，保保证扭矩系数数稳定，同批批连接副扭矩矩系数平均值值为0.110-0.150，其扭矩系数数标准偏差应应不大于0.010。（2）扭剪型高强强度螺栓钢钢结结构用扭剪型型高强度螺栓栓一个螺栓连连接副为一个个螺栓、一个个螺母和一个个垫圈，它适适用于摩擦型型连接的钢结结构。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程高强度螺栓施施工只要包括括以下几个方方面：（（1）施工的机具具a．手动扭矩扳扳手各各种种高强度螺栓栓在施工中以以手动紧固时时，都要使用用有示明扭矩矩值的扳手施施拧，使达到到高强度螺栓栓连接副规定定的扭矩和剪剪力值。一般般常用的手动动扭矩扳手有有指针式、音音响式和扭剪剪型三种。b.扭剪型手动扳扳手这这是一种种紧固扭剪型型高强度螺栓栓使用的手动动力矩扳手。。配合扳手紧紧固螺栓的套套筒，设有内内套筒弹簧、、内套筒和外外套筒。这种种扳手靠螺栓栓尾部的卡头头得到紧固反反力，使紧固固的螺栓不会会同时转动。。内套筒可根根据所紧固的的扭剪型高强强度螺栓直径径而更换相适适应的规格。。紧固完毕后后，扭剪型高高强度螺栓卡卡头在颈部被被剪断，所施施加的扭矩可可以视为合格格。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程c．电动扳手钢钢结结构用高强度度大六角头螺螺栓紧固时用用的电动扳手手有：NR-9000A，NR-12和双重绝缘定定扭矩、定转转角电动扳手手等，是拆卸卸和安装六角角高强度螺栓栓机械化工具具，可以自动动控制扭矩和和转角，适用用于钢结构桥桥梁、厂房建建设、化工、、发电设备安安装大六角头头高强度螺栓栓施工的初拧拧、终拧和扭扭剪型高强度度螺栓的初拧拧，以及对螺螺栓紧固件的的扭矩或轴力力有严格要求求的场合。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程（2）高强度螺栓栓的施工a．大六角头高高强度螺栓（（a）扭矩法施工工在在采用用扭矩法终拧拧前，应首先先进行初拧，，对螺栓多的的大接头，还还需进行复拧拧。初拧的目目的就是使连连接接触面密密贴，一般常常用规格螺栓栓（M20、M22、M24）的初拧扭矩矩在200-300N·m，螺栓轴力达达到10-50kN即可。初拧、、复拧及终拧拧一般都应从从中间向两边边或四周对称称进行，初拧拧和终拧的螺螺栓都应做不不同的标记，，避免漏拧、、超拧等不安安全隐患，同同时也便于检检查人员检查查紧固质量。。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程（b）转角法施工工转转角角法就是利用用螺母旋转角角度以控制螺螺杆弹性伸长长量来控制螺螺栓轴向力的的方法。采用用转角法施工工可避免较大大的误差。转角法施工分分初拧和终拧拧两步进行（（必要时需增增加复拧），，初拧的要求求比扭矩法施施工要严，因因为起初连接接板间隙的影影响，螺母的的转角大都消消耗于板缝，，转角与螺栓栓轴力关系不不稳定。初拧拧的目的是为为消除板缝影影响，使终拧拧具有一致的的基础。转角角法施工在我我国已有30多年的历史，，但对初拧扭扭矩尚没有一一定的标准，，各个工程根根据具体情况况确定，一般般地讲，对于于常用螺栓，，初拧扭矩定定在200~300N·m比较合适，初初拧应该使连连接板缝密贴贴为准。终拧拧是在初拧的的基础上，再再将螺母拧转转一定的角度度，使螺栓轴轴向力达到施施工预拉力。。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程b．扭剪型高强强度螺栓扭扭剪型高强强度螺栓连接接副紧固施工工比大六角头头高强度螺栓栓连接副紧固固施工要简便便得多，正常常的情况采用用专用的电动动扳手进行终终拧，梅花头头拧掉标志着着螺栓终拧的的结束。7.3紧固件连接工工程第七章钢结结构工程7.4单层钢结构安安装工程钢结构单层工工业厂房一般般由柱、柱间间支撑、吊车车梁、制动梁梁（桁架）屋屋架、天窗架架、上下支撑撑、檩条及墙墙体骨架等构构件组成。柱柱基通常采用用钢筋混凝土土阶梯或独立立基础。第七章钢结结构工程第七章钢结结构工程7.4单层钢结构安安装工程安装前的准备备工作核对进场资料料、质量证明明、设计变更更、图纸等技技术资料落实深化施工工组织设计，，做好起吊前前的准备工作作掌握安装前后后的外界环境境，如风力、、温度、风雪雪、日照等图纸的会审和和自审基础验收垫板设置灌筑砂浆采用用无收缩微膨膨胀砂浆，且且比基础砼高高一个等级7.4单层钢结构安安装工程第七章钢结结构工程二、钢柱子安安装设置标高观测测点和中心线线标志，标高高观测点的设设置应与牛腿支承面面为基准，且且便于观察，，无牛腿柱应应以柱顶端与桁架连接接的最后一个个安装孔中心心为基准。中心线标志应应符合相应规规定多节柱安装时时，宜将柱组组装后再整体体吊装。钢柱吊装后应应进行调整，，如温差、阳阳光侧面照射射等引起的偏差柱子子安装后允许许偏差应符合合相应规定屋架、吊车梁梁安装后，进进行总体调整整，然后再进进行固定连接。长细比较大的的柱子，吊装装后应增加临临时固定措施施。柱间支撑应在在柱子找正后后再进行安装装。第七章钢结结构工程7.4单层钢结构安安装工程三、吊车梁的的安装应在柱子第一一次校正的柱柱间支撑安装装后进行，安安装顺序从有柱间间支撑的跨间间开始，吊装装后的吊车梁梁应进行临时固定。吊车梁的校正正应在屋面系系统构件安装装并永久连接接后进行，其允许许偏差应符合合相应规定。。其标高的校校正可通过调整柱底板板下垫板厚度度进行。吊车车梁下翼缘与与柱牛腿的连接应符合合相应规定。。吊车梁与辅辅助桁架的安安装宜采用拼装后整体体吊装，其侧侧向弯曲、扭扭曲和垂直度度应符合规定。四、吊车轨道道安装五、屋面系统统结构安装六、维护系统统结构安装七、平台、梯梯子及栏杆的的安装第七章钢结结构工程7.4单层钢结构安安装工程国家体育场国家体育场建建筑体形上像像鸟巢。可容容纳8万人。平面为为椭圆形,长轴340m短轴轴292m。屋屋盖盖中中间间有有一一个个146m××76m的开开口口，，这这部部分分将将设设计计成成开开合合屋屋盖盖。。采采用用加加肋肋薄薄壁壁箱箱形形截截面面，，总总用用钢钢量量达达16万t。第七七章章钢钢结结构构工工程程7.4单层层钢钢结结构构安安装装工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程用于于钢钢结结构构高高层层建建筑筑的的体体系系有有：：框框架架结结构构、、框框架架-剪力力墙墙结结构构、、框框筒筒结结构构、、组组合合筒筒体体系系及及交交错错钢钢桁桁架架体体系系等等。。钢钢结结构构具具有有强强度度高高、、抗抗震震性性能能好好、、施施工工速速度度快快的的优优点点，，所所以以在在高高层层建建筑筑中中得得到到广广泛泛应应用用。。但但同同时时对对钢钢量量大大、、造造价价高高、、防防火火要要求求高高。。钢屋屋架架网架架、、网网壳壳结结构构悬索索结结构构拱架架结结构构桥梁梁结结构构大跨跨度度钢钢结结构构第七七章章钢钢结结构构工工程程天津津奥奥林林匹匹克克体体育育场场俯俯瞰瞰效效果果图图“绿绿色色奥奥运运””、、““科科技技奥奥运运””、、““人人文文奥奥运运””建筑筑底底面面面面积积为为80,000m2，屋屋顶顶面面积积76,719m2，地地上上层层数数6层，，最最高高点点高高度度53.00m，可可容容纳纳观观众众数数60,000。屋顶顶结结构构采采用用钢钢桁桁架架悬悬挑挑结结构构。。屋屋面面桁桁架架落落地地，，形形似似露露珠珠。。第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程国家家大大剧剧院院第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程位于于北北京京人人民民大大会会堂堂西西侧侧，，西西长长安安街街以以南南，，总总占占地地面面积积近近12公顷顷，，总总建建筑筑面面积积近近15万平平方方米米，，总总投投资资26.88亿元元，，目目前前已已进进行行过过网网壳壳部部分分设设计计与与施施工工验验收收审审查查会会议议。。该工工程程外外部部围围护护结结构构为为钢钢结结构构网网壳壳，，是是半半椭椭圆圆球球形形，，东东西西长长轴轴212.2m，南南北北短短轴轴143.64m，总总高高度度46.285。内内设设歌歌剧剧院院（（2416席））、、音音乐乐厅厅（（2017席））及及戏戏剧剧院院（（1040席））及及公公共共大大厅厅等等。。屋屋面面采采用用钛钛金金属属板板，，整整个个网网壳壳外外环环绕绕人人工工湖湖（（35500m2）,各种种通通道道及及入入口口均均设设在在水水下下。。设设计计为为法法国国巴巴黎黎机机场场公公司司安安德德鲁鲁建建筑筑师师，，北北京京市市建建筑筑设设计计研研究究院院参参与与主主体体设设计计，，整整体体结结构构用用钢钢量量达达6750t，195kg/m。第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程（2）重重型型厂厂房房结结构构西安安变变压压器器厂厂（（400t吊车车））第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程上海海环环球球金金融融中中心心由日日本本森森大大厦厦株株式式会会社社的的全全额额子子公公司司森森海海外外株株式式会会社社及及日日本本具具有有代代表表性性的的银银行行、、保保险险公公司司、、商商社社等等36家企企业业，，偕偕同同政政府府系系统统机机构构日日本本海海外外经经济济协协力力基基金金(OECF)联合合投投资资的的上上海海环环球球金金融融中中心心，，总总投投资资逾逾750亿日日元元。。位位于于陆陆家家嘴嘴金金融融贸贸易易区区，，建建筑筑总总面面积积335,420平方方米米，，地地下下3层，，地地上上94层。。建建成成后后的的高高度度达达460米。。总总用用钢钢量量26000t，钢钢筋筋混混凝凝土土核核心心筒筒，，外外框框钢钢骨骨混混凝凝土土及及钢钢柱柱，，目目前前正正在在施施工工基基础础。。第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程上海海金金茂茂大大厦厦金茂茂大大厦厦是是由由中中国国上上海海对对外外贸贸易易中中心心股股份份有有限限公公司司独独家家投投资资5.6亿美美元元建建设设的的一一座座88层的的超超高高层层大大厦厦，，建建筑筑高高度度420.5米，，建建筑筑面面积积28.9万平平方方米米，，于于1998年8月28日竣竣工工。。总总用用钢钢量量14000t，钢钢筋筋混混凝凝土土核核心心筒筒，，外外框框钢钢骨骨混混凝凝土土及及钢钢柱柱。。设设计计者者为为美美国国S.O.M事务务所所。。第七七章章钢钢结结构构工工程程7.5多层层及及高高层层钢钢结结构构安安装装工工程程央视新新台址址央视新新台址址建设设工程程位于于北京京朝阳阳区东东三环环中路路、北北京商商务中中心区区的核核心地地段，，占地地面积积18.7万平方方米，，总建建筑面面积55万平方方米,230m。央视视新台台址建建设工工程总总投资资约50亿元人人民币币，2003年10月开工工建设设，2008年正式式运行行。第七章章钢钢结构构工程程7.5多层及及高层层钢结结构安安装工工程台北101长宽各各150m，总面面积30277m2，塔高高508m，世界界第一一高，，26层以上上以8层为一一单元元。主主要由由巨柱柱、核核心系系统及及外伸伸桁架架梁。。巨柱柱自地地下5层至地地上90层，最最大尺尺寸为为2.4mx3m。直径5.5m，中670t的阻尼尼器第七章章钢钢结构构工程程7.5多层及及高层层钢结结构安安装工工程（4）高耸耸建筑筑电视塔塔、微微波塔塔、通通讯塔塔等东方明明珠电电视塔塔东方明明珠广广播电电视塔塔座落落在上上海浦浦东新新区黄黄浦江江畔，，以其其468米的高高度成成为亚亚洲第第一高高塔塔。她她于1991年3月开始始建造造，1994年11月完工工，总总重量量达12万吨，，总投投资8.3亿元人人民币币。东方明明珠塔塔由三三根直直径为为九米米的擎擎天立立柱、、太空空舱、、上球球体、、下球球体、、五个个小球球、塔塔座和和广场场组成成。第七章章钢钢结构构工程程7.5多层及及高层层钢结结构安安装工工程一、安安装前前的准准备工工作检查并并标注注定位位轴线线及标标高的的位置置检查钢钢柱基基础，，包括括基础础的中中心线线、标标高、、地角角螺栓栓等确定流流水方方向，，划分分施工工段安排钢钢构件件在现现场的的堆放放位置置选择起起重机机械选择吊吊装方方法：：分件件吊装装、综综合吊吊装等等轴线、、标高高、螺螺栓允允许偏偏差应应符合合相应应规定定。二、安安装与与校正正（一））钢柱柱的吊吊装与与校正正第七章章钢钢结构构工程程7.5多层及高层层钢结构安安装工程钢柱吊装：：选用双机抬抬吊（递送送法）或单单机抬吊（（旋转法）），并做好好保护。钢柱校正：对垂直度度、轴线、、牛腿面标标高进行初初验，柱间间间距用液液压千斤顶顶与钢楔或或倒链与钢钢丝绳校正正。柱底灌浆：：先在柱脚脚四周立模模板、将基基础上表面面清除干净净，用高强强聚合砂浆浆从一侧自自由灌入至至密实。（二）钢梁梁的吊装与与校正钢梁吊装前前，应于柱柱子牛腿处处检查标高高和柱子间间距，并应应在梁上装装好扶手和和扶手绳，，以便待主主梁吊装就就位后，将将扶手绳与与钢柱系牢牢，以保证证施工人员员的安全。。钢梁一般般可在钢梁梁的翼缘处处开孔为吊吊点，其位位置取决于于钢梁的跨跨度。为减少高空空作业，保保证质量，，并加快吊吊装进度，，可将梁、、柱在地面面组装成排排架后进行行整体吊装装。要反复校正正，符合要要求。第七章钢钢结构工程程7.5多层及高层层钢结构安安装工程三、构件间间的连接钢柱间的连连接常采用用坡口焊连连接，主梁梁与钢柱的的连接一般般上、下翼翼缘用坡口口焊连接，，而腹板用用高强螺栓栓连。次梁梁与主梁的的连接基本本上是在腹腹板处用高高强螺栓连连接，少量量再在上、、下翼缘处处用坡口焊焊连接。柱与梁的焊焊接顺序，，先焊接顶顶部柱、梁梁节点，再再焊接底部部柱、梁结结点，最后后焊接中间间部分的柱柱、梁节点点。高强螺栓连连接两个连连接构件的的紧固顺序序是：先主主要构件，，后次要构构件。工字形构件件的紧固顺顺序是：上上翼缘、下下翼缘、腹腹板。同一节柱上上各梁柱节节点的紧固固顺序：柱柱子上部的的梁柱节点点、柱子下下部的梁柱柱节点、柱柱子中部的的梁柱节点点。第七章钢钢结构工程程7.5多层及高层层钢结构安安装工程7.6钢网架结构构安装工程程网架结构是是由多根杆杆件按照一一定的规律律布置，通通过结点连连接而成的的网格状杆杆系结构。。具有空间间受力特点点网架结构的的整体性好好，能有效效地承受各各种非对称称荷载、集集中荷载、、动力荷载载。其构件件和节点可可定型化，，适用于工工厂成批生生产，现场场拼装。网架结构安安装方法：：高空拼装法法、整体安安装法、高高空滑移法法第七章钢钢结构工程程一、高空拼拼装法先在地面上上搭设拼装装支架，然然后用起重重机把网架架构件分件件或分块吊吊至空中的的设计位置置，在支架架上进行拼拼装的方法法。网架的总的的拼装顺序序是从建筑筑物的一端