轻型钢结构门式钢架演示教学

轻型(qīnɡxínɡ)钢结构门式钢架徐州就建筑(jiànzhù)职业技术学院2010年1月第一页，共63页。1/13/2023第一章：轻型钢结构构件的加工(jiāgōng)制作轻型钢结构工程是一个系统工程，具体内容有；主结构系统、次结构系统和维护结构系统三大方面(fāngmiàn)。主结构系统包括主钢架和支撑系统。支撑系统包括水平支撑、柱间支撑和刚性系统杆等部分。第二页，共63页。1/13/2023第一章：轻型(qīnɡxínɡ)钢结构构件的加工制作第一节H型钢的制作设备及工艺流程(ɡōnɡyìliúchénɡ)第二节维护系统的制作设备及工艺第三节钢结构的防腐第四节钢结构的防火第三页，共63页。1/13/2023焊接H型钢的生产(shēngchǎn)工艺流程板材(bǎncái)切割矫正(jiǎozhèng)、整平H型组立H型焊接(埋弧焊)H型矫正钻孔、锁口抛丸、涂装编号打包发运尺寸、焊缝检查

涂装检查、成品检查尺寸、外观检查第四页，共63页。1/13/2023板材下料切割：方法有：机械切割法、气割法、等离子切割法等。一般情况下，板厚在12~16mm以下的直线型切割，采用剪切下料。气割多用于带线的零件和厚钢板的切割。等离子切割主要用于熔点较高的不锈钢材料及有色金属的切割。板材矫正整平(zhěnɡpínɡ)H型组立、焊接H型矫正钻孔、锁口、抛丸、涂装常用的边缘加工方法：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工。第五页，共63页。1/13/2023机械切割(qiēgē)常用机械第六页，共63页。1/13/2023气割(qìgē)机第七页，共63页。1/13/2023等离子切割机第八页，共63页。1/13/2023轻钢结构的围护包括檩条、墙梁、墙面及屋面板、楼面板、通风采光系统、排水系统和收边系统。彩色钢板(gāngbǎn)建筑制品分为单层彩色压型钢板(gāngbǎn)和复合夹心板两类轻型建筑预制板材。单层彩色压型钢板(gāngbǎn)的制作是采用压型机将彩钢卷通过连续完成的开卷、辊压。剪切而成的。复合夹芯板的制作是采用两层彩板，中建注入液体聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（EPS）或岩棉，再固化加压一次成型制成第九页，共63页。1/13/2023一、钢结构腐蚀的主要(zhǔyào)原因二钢结构的腐蚀防护方法三钢材表面处理第十页，共63页。1/13/2023钢结构腐蚀的主要(zhǔyào)原因1.常温下（100℃以下）钢才的腐蚀机理常温下钢铁的腐蚀主要是电化学腐蚀。钢结构在常温大气(dàqì)环境中使用，刚才受大气(dàqì)中水分、氧和其他污染物（未清理干净的焊渣、锈层、表面污物）的作用而被腐蚀。2.高温下(100℃以上)钢材的腐蚀机理高温下钢铁的腐蚀主要是化学腐蚀。高温状态下，水以气态存在，电化学作用很小，降为次要因素。金属和干燥气体（如）相接处，表面生成相应的化合物（氯化物、硫化物、氧化物），形成对钢材的化学腐蚀。第十一页，共63页。1/13/2023钢结构的腐蚀防护(fánghù)方法1.金属保护层：金属保护层是具有极阴或极阳的作用的金属或合金，通过电镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面形成金的保护层（膜）来隔离金属与腐蚀介质(jièzhì)的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止腐蚀。2.化学保护层：通过化学或电化学方法使钢材表面生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质(jièzhì)与金属的接触，来防止金属的腐蚀。3.非金属保护层：用涂料、塑料、搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，是金属与腐蚀介质(jièzhì)隔离，从而防止金属腐蚀。第十二页，共63页。1/13/2023钢材(gāngcái)表面处理方法：手工工具除锈，滚动钢丝轮除锈、酸洗除锈、喷砂（丸）除锈、化学转化膜、热浸镀、电镀、表面和进化以及射流控制真空(zhēnkōng)除锈、激光除锈等等。第十三页，共63页。1/13/2023各类构件(gòujiàn)的物理除锈方法与等级构件种类除锈方法除锈等级无侵蚀作用的一般构件手工及电动工具除锈St2（彻底）级或St3级（非常彻底）弱侵蚀作用的一般构件喷射（丸、砂）除锈Sa2(彻底)级或Sa2½级（非常彻底）中等侵蚀作用的一般构件喷射（丸、砂）除锈Sa2½级（非常彻底）第十四页，共63页。1/13/2023钢结构的防火一、常用的防火措施：1.单面屏蔽法2.用耐火轻质板作为(zuòwéi)防火外包层3.浇注混凝土或耐火砖4.水冷却法5.涂抹防火涂料第十五页，共63页。1/13/2023钢结构的防火二.常见的钢结构(jiégòu)防火涂料1.厚型钢结构(jiégòu)防火涂料：所谓的厚型钢结构(jiégòu)防火涂料是指涂层厚度在8~50mm的涂料，这类钢结构(jiégòu)防火涂料的耐火极限可达0.5~3小时。2.薄型钢结构(jiégòu)防火涂料：涂层使用厚度在3~7mm的钢结构(jiégòu)防火涂料称为薄型钢结构(jiégòu)防火涂料。3.超薄型钢结构(jiégòu)防火涂料：超薄型钢结构(jiégòu)防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的钢结构(jiégòu)防火涂料，这类钢结构(jiégòu)防火涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，是近几年来发展的新品种。第十六页，共63页。1/13/2023第二章、轻型(qīnɡxínɡ)钢结构门式刚架的设计第一节钢结构布置和材料的选用第二节计算模型(móxíng)和计算理论第十七页，共63页。1/13/2023二、结构(jiégòu)布置布置主要原则如下：1.柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内形成抵抗纵向荷载的支撑桁架。支撑桁架的直杆和单斜杆应采用刚性系杆，交叉斜杆可采用柔性构件。刚性杆系是指圆管、H型截面、Z或C型冷弯薄壁截面等，柔性构建是指圆钢、拉索等只手拉截面。柔性拉杆必须施加预紧力以抵消其自重作用引起的下垂；2.支撑的间距一般为30-40m，不应大于60m；3.支撑可布置在温度区间的第一个或第二个开间，当布置在第二个开间时，第一卡键的相应位置应设置刚性杆系；4.45°的支撑杆能最有效地传递水平荷载，当柱子较高导致单层支撑构件角度(jiǎodù)过大时应考虑设置双层柱间支撑；5.钢架柱顶、屋脊转折处应设置刚性系杆。结构纵向于支撑桁架节点处应设置通长的刚性系杆；6.轻钢结构的刚性系杆可由相应位置处的檩条兼作，刚度或承载力不足时设置附加系杆。第十八页，共63页。1/13/2023钢结构材料(cáiliào)的选用一、结构组成轻型门式钢架的结构体系包括以下(yǐxià)部分：（1）.主结构：横向钢架（包括中部钢架和端部钢架）、楼面梁、支撑体系等；（2）.次结构：无眠檩条和前面檩条等；（3）.围护结构：屋面板和墙板；（4.）.辅助结构：楼梯、平台、扶栏等（5）.基础。第十九页，共63页。1/13/2023影响(yǐngxiǎng)钢结构布置的因素与目的温度因素考虑到温度效应，轻型钢结构建筑的纵向(zònɡxiànɡ)温度区段不应大于300m，横向温度区段不应大于150m。设置支撑的目的是使每个温度区段或分期建设的区段建筑能够构成稳定的空间结构骨架。第二十页，共63页。1/13/2023一、计算(jìsuàn)模型轻型钢结构的功能(gōngnéng)形成过程可表示为：梁和柱通过高强螺栓连接→平面门式钢架↓平面钢架通过支撑和体系杆→空间钢架↓围护材料＋基础→轻型(qīnɡxínɡ)钢建筑第二十一页，共63页。1/13/2023 计算(jìsuàn)模型轻型(qīnɡxínɡ)钢建筑空间(kōngjiān)钢架平面门式钢架铰接或刚接支座的平面门式钢架忽略蒙皮效应忽略空间共同作用效应忽略柱脚与基础之间连接的弹性刚度第二十二页，共63页。1/13/20231、所谓(suǒwèi)的蒙皮效应是指蒙皮板由于其抗剪切刚度对于使半平面内产生变形的荷载的抵抗效应。2、构成整个结构蒙皮效应的是蒙皮单元。（蒙皮单元是由两榀钢架之间的蒙皮板、边缘构件和连接件及中间构件组成。）第二十三页，共63页。1/13/2023蒙皮(ménɡpí)第二十四页，共63页。1/13/2023第三章、刚架主结构(jiégòu)及其支撑体系第一节主刚架的设计和构造第二节山墙刚架的设计和构造第三节刚架伸缩(shēnsuō)处构造第四节托梁及屋面单梁设计第五节刚架结构支撑体系第二十五页，共63页。1/13/2023第一节主刚架的设计(shèjì)和构造

主刚架的设计和构造需要注意：隅撑的作用是防止(fángzhǐ)梁下翼缘和柱内翼缘整体失稳第二十六页，共63页。1/13/2023第二节山墙(shānqiáng)刚架的设计和构造1、山墙构架端墙构造:山墙构架是由端斜梁、支撑端斜梁的构架柱及墙架檩条组成，狗家住的上下端部铰接，并且于端斜梁平接，墙架檩条也和构架柱平接，这样可以提高柱子的侧向稳定性，同时也给建筑提供了简洁的外观2、钢框架端墙构造3、山墙刚架的设计(shèjì)计算4、抗风柱设计(shèjì)计算第二十七页，共63页。1/13/2023第三节刚架伸缩缝处构造(gòuzào)一种简单比较昂贵的处理办法是在伸缩缝处采用双刚架。另一种释放纵向残余应力的方法较为经济，在伸缩缝处只色织一榀刚架，而在伸缩缝处的檩条上设置(shèzhì)椭圆长孔来吸收该点的热位移。释放(shìfàng)纵向热应力第二十八页，共63页。1/13/2023第五节刚架结构支撑体系

图为檩条(lǐntiáo)和隅撑为构件提供支撑力第二十九页，共63页。1/13/2023第四章次结构及其连接(liánjiē)构造檩条、墙檩和檐口檩条构成轻型钢结构(jiégòu)建筑的次结构(jiégòu)系统。一方面，他们可以支承屋面板和墙面板，将外部荷载传递给主结构(jiégòu)；另一方面，他们可以抵抗作用在结构(jiégòu)上的部分纵向荷载，比如纵向的风荷载，地震作用等；此外，它们也作为主结构(jiégòu)的受压翼缘支撑而成为结构(jiégòu)纵向支撑体系的一部分。第三十页，共63页。1/13/2023屋面檩条(lǐntiáo)的构造一般情况下檩条上翼缘受压，所以拉条设置在檩条上翼缘1/3高的腹板范围内。注意事项檩托：设置檩托是为了防止檩条在制作处倾覆(qīngfù)或扭转第三十一页，共63页。1/13/2023檩条(lǐntiáo)布置原则1.当檩条跨度≤4m时，通常可不设拉条或撑杆(chēnɡɡǎn)：当4m＜L≤6m时，可仅在檩条跨中设置一道拉条，檐口檩条间应设置撑杆(chēnɡɡǎn)和斜拉条（4-10a）；当L≤6m时，宜在檩条跨间三分点处设置两道拉条，檐口檩条间应设置撑杆(chēnɡɡǎn)和斜拉条（4-10b）；2.屋面有天窗时，宜在天窗两侧檩条间设置撑杆(chēnɡɡǎn)和斜拉条；3.当檩距较密时（s/1＜0.2），可根据檩条跨度大小参照图4-11a设置拉条及撑杆(chēnɡɡǎn)，以使斜拉条和檩条的交角不致过小，确保斜拉条拉紧；4.对称的双坡屋面，可仅在脊檩间设置撑杆(chēnɡɡǎn)（4-11b），不设斜拉条但在设计脊檩时应计入一侧所有拉条的竖向分立。第三十二页，共63页。1/13/2023第五章辅助结构(jiégòu)的构造第一节雨篷和挑檐的构造

轻型(qīnɡxínɡ)钢结构的辅助结构系统包括：挑檐、雨篷、吊车梁、牛腿、楼梯、栏杆、检修平台和女儿墙等，它们构成了轻型(qīnɡxínɡ)钢结构完整的建筑和结构功能。第三十三页，共63页。1/13/2023雨篷(yǔpénɡ)排水方式可分为有组织排水和自由落水两种。雨棚宽度通常取柱距，挑出长度通常为1.5或更大雨篷可以做成等截面(jiémiàn)或变截面(jiémiàn)，截面(jiémiàn)高度应按承载力计算确定第三十四页，共63页。1/13/2023钢结构雨篷(yǔpénɡ)第三十五页，共63页。1/13/2023第三十六页，共63页。1/13/2023钢化玻璃(ɡānɡhuàbōlí)钢结构雨篷第三十七页，共63页。1/13/2023吊车(diàochē)梁概述直接支撑吊车轮压的受弯构件(gòujiàn)有吊车梁和吊车桁架吊车梁系统一般由吊车梁（吊车桁架）、制动结构、辅助桁架及支撑（水平支撑和垂直支撑）等组成第三十八页，共63页。1/13/2023吊车(diàochē)梁第三十九页，共63页。1/13/2023吊车(diàochē)梁安装现场第四十页，共63页。1/13/2023吊车(diàochē)梁安装图第四十一页，共63页。1/13/2023牛腿投影图第四十二页，共63页。1/13/2023第二节楼梯(lóutī)和栏杆构造楼梯和栏杆是建筑物的一个重要组成部分在轻钢结构中较为常见的楼梯形式有：直梯和斜梯。肢体通常是在不经常上下(shàngxià)或因场地限制不能设置斜梯时采用，多为检修楼梯；经常通行的钢梯宜采用斜梯，他是工业建筑厂房及其构筑物经常采用的钢梯形式。第四十三页，共63页。1/13/2023平台(píngtái)斜梯第四十四页，共63页。1/13/2023室内(shìnèi)直梯第四十五页，共63页。1/13/2023楼梯(lóutī)栏杆第四十六页，共63页。1/13/2023相关(xiāngguān)概念楼梯一般由楼梯梁、踏板、平台梁和平台板等几个部分组成(zǔchénɡ)。栏杆由立杆、顶部扶手、中部纵条以及踢脚板组成(zǔchénɡ)。第四十七页，共63页。1/13/2023现浇混凝土施工(shīgōng)第四十八页，共63页。1/13/2023第三节检修平台(píngtái)和女儿墙的构造轻钢检修平台的概述：平台结构通常(tōngcháng)由梁、柱、柱间支撑以及梯子和栏杆等组成。根据使用要求可分为室内和室外平台;承受动力荷载和承受静力荷载的平台;生产辅助用的通行、检修平台和中。重型设备操作平台等。第四十九页，共63页。1/13/2023女儿墙概述：高出屋面的墙体称为女儿墙，其作用为天沟内置，挡住屋脊，使建筑立面更加统一美观。其结构部分一般由女儿柱、横梁、拉条等构件组成(zǔchénɡ)，其作用为支撑女儿墙墙体，保证墙体稳定，并将其上的荷载传递到房屋骨架结构上。第五十页，共63页。1/13/2023第六章围护材料及其连接(liánjiē)构造轻型钢结构建筑的屋面是指由金属屋面板、檩条及保温隔热层组成的屋面围护系统。一方面，屋面对建筑物起防水和保温隔热的作用，另一方面，由于(yóuyú)压型钢板形状各异、颜色五彩缤纷，屋面可是建筑物充满新意。如下图所示：第五十一页，共63页。1/13/2023第一节金属屋面(wūmiàn)的主要类型低波纹(bōwén)屋面和高波纹(bōwén)屋面按板型构造分类，金属屋面板可分为低波纹(bōwén)屋面板和高波纹(bōwén)屋面板高波纹(bōwén)屋面板一般适用于屋面坡度比较平缓的屋面低波纹(bōwén)屋面板一般用于屋面坡度较陡的屋面第五十二页，共63页。1/13/2023第五十三页，共63页。1/13/2023波纹(bōwén)屋面第五十四页，共63页。1/13/2023常用(chánɡyònɡ)屋面彩板第五十五页，共63页。1/13/2023金属屋面(wūmiàn)的主要类型

按连接形式分类可分为螺丝暴露式屋面和暗扣式屋面;从保温角度考虑金属屋面既可以(kěyǐ)采用单层压型钢板，也可以(kěyǐ)用复合钢板。第五十六页，共63页。1/13/2023第二节压型钢板的构造(gòuzào)和规格1.压型钢板选择应考虑到屋面坡度(pōdù)，当坡度(pōdù)较小时，由于屋面排水并不通畅，应尽量采用高波纹屋面板。2.压型钢板腹板与翼缘水平面之间的夹角θ不宜小于45°。3.压型钢板宜采用长尺板材，以减少板横向搭接数量，有利于屋面放水。4.压型钢板横向搭接应与檩条有可靠连接，搭接长度须满足规范要求，波高大于70mm的高波纹压型钢板，搭接长度不宜小于350mm，波高小于70mm的低波纹压型钢板，搭接长度不宜小于250mm，且在搭接处须涂密封胶带。第五十七页，共63页。1/13/2023压型钢板的构造(g