《钢结构工程施工员培训教材》

钢结构工程施工员培训中建三局一公司钢结构事业部目录第一章概论第二章钢结构材料第三章钢结构施工详图第四章钢结构连接第五章钢结构制作第六章钢结构安装第七章钢结构涂装第一章概论一、我国钢结构的概况1962年北京工人体育馆采用双层辐射式悬索结构，其直径为94m。1975年上海体育馆采用三向网架，跨度110m。1977年北京环境气象塔，高达325m。1978年以后钢结构随着经济建设的突飞猛进也有了前所未有的发展。1996年我国钢产量世界第一。三、钢结构特点材料性好、可靠性高。工业化程度高、工期短。强度高、重量轻。耐热性好。抗震性能好。密封性好。材质均匀。一、钢结构荷载1、屋面荷载（永久荷载：如屋架等自重，操作平台等）2、可变荷载（风荷载，屋面雪荷载，起重机荷载）3、地震作用4、其他作用（当房屋的低地基为软土时，基础可能会产生差异沉降，则应计算排架的温度应力）风荷载的计算：计算公式：

：基本风压（KN/m2),按荷载规范取值：高度z处的风振系数：风荷载体型系数：风荷载高度变化系数二、钢结构组成钢结构在建筑工程中应用广泛。由于使用功能及结构组成的方式不同，钢结构形式各异，种类繁多，但其都是由钢板和型钢经过加工、组合连接制成，然后将其按一定的方式通过焊接或螺栓连接组成结构以满足使用要求。第三节：钢结构设计方法1、承重结构的极限状态

承重结构极限状态的含义：承重结构的极限状态是指结构或构件能满足设计规定的某一功能要求的临界状态。（1）整个结构或结构的一部份作为刚体失去平衡（如滑移或倾覆等）；（2）结构构件或连接因其应力超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载；（3）结构转变为机动体系而丧失承载能力；（4）结构或构件因达到临界荷载而丧失稳定（如压屈等）。

2.正常使用极限状态当结构或构件达到正常使用的某项规定限值状态是，该结构或构件即达到正常使用极限状态。

所以，当结构或构件出现外观的变形或者影响正常使用的局部破坏、振动或者其他特定状态时，即就认为超过了正常使用极限状态。

二、分项系数设计表达式分项系数的极限状态设计表达式为：：结构重要性系数，与结构安全等级对应，一级1.1，二级1.0，三级0.9；：永久荷载标准值在钢结构或构件中产生的变形值；：永久荷载分项系数，一般采用1.2，当永久荷载效应对结构构件的承载能:力有利时采用1.0；：其他第i个可变荷载标准值的作用效应；：第一个和第i个可变系数的分项系数，一般情况向可采用1.5三、钢结构设计基本构造1.一般规定（1）钢结构的构造应便于制作、运输、安装、维护并使结构受力简单，减少应力集中，避免材料三向受力。以受风载为主的空腹结构，应尽量减少受风面积。（2）在钢结构的受力构件及其连接中，不宜采用，厚度小于4mm的钢板、壁厚小于3mm的钢管；截面小于∟45×4或∟56×36×4的角钢（对焊接结构），或截面小于∟50×5的角钢（对螺栓或铆钉连接的结构）。（3）焊接结构是否需要采用焊前预热或焊后热处理等特殊措施，应根据材质焊件厚度、焊接工艺、施焊时气温一级结构的重要性能要求等综合因素来确定，并在设计文件中加以说明。（4）结构应根据其形式。组成合荷载的不同情况，设置可靠的支撑系统在建筑物第一个温度区段或分区建设的区段中，应分别设置独立的空间稳定的支撑系统。（5）单层房屋和露天结构的温度区段长度（伸缩缝的间距），当不应超过限制，一般情况可不考虑应力和温度的影响。2.受压板件的宽厚比限制。3.受压构件的容许长细比。4.手拉构件的容许长细比。5.焊缝连接的构造要求(1）焊缝金属应与主体金属适应。当不同强度时可与低强度适应（2）再设计中不得任意加大焊缝，避免立体交叉和在拼接处集中大量焊缝（3）钢板的拼接当采用对接焊缝时。纵横两方向的对接焊缝，应采用十字或T形交叉（4）对接焊缝的坡口形式根据施工条件按规定要求选用（5）在对接焊缝的拼接处，但焊缝的宽度不同或厚度在一侧相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做出不大于1:2.5的斜角。等等第二章第一节、钢结构基础知识一、钢材机械性能1.强度和塑性钢材的工作特性可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、应变阶段及颈缩阶段。2.冷弯试验性能冷弯实验性能又称弯曲试验，可以检验钢材能否适应构件加工制作过程中的冷作工艺，也可以暴露出钢材的内部缺陷。3.韧性钢材抵抗冲击或振动荷载的能力，其衡量指标为冲击韧性值，钢材中非金属夹杂物、脱氧不良等都将影响七冲击韧性。4.焊接性能钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，获得良好性能的焊接接头，焊接过程中，焊缝及焊缝附近金属不产生裂纹或冷却收缩裂纹，在使用过程中，焊接处的冲击韧性和热影响区塑性良好，不低于母材的力学试验。二、钢材性能影响因素1.化学成分各种化学成份对钢材性质的影响1.碳：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；2.硅：加入少量能提高钢的强度、硬度弹性，能使钢脱氧有较好的耐热性、耐酸性。在碳素钢含量中不超过%0.5，超过限值则成为合金钢元素。含量超过1%，则使钢的塑性和冲击韧性下降，冷脆性增大，可焊性、抗腐蚀性变差。化学成份对钢材性能的影响2.温度钢材的机械性能受温度的影响，随着温度的升高，钢材强度及弹性模量降低，在200℃内其性能变化范围不大，但超过200℃，两者急剧下降，到600℃时，强度很低不能继续承载。

当温度下降时，钢材的强度略有提高而塑形和冲击韧性有所下降，变脆。当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口发生脆性破坏，称为低温冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度或叫冷脆临界温度。

冷脆转变温度与钢材的韧性密切相关，韧性越好的钢材其冷脆转变温度越低。钢材在整个使用过程中，为避免钢材发生冷脆断裂，应使可能出现的最低温度，应高于钢材的冷脆转变温度。3.钢材制造过程1.冶炼冶炼过程主要是控制钢材的化学成分。2.浇注钢材根据脱氧程度不同，分为沸腾钢、半沸腾钢、镇静钢及特殊镇静钢。3.轧制轧制式将钢锭热轧成钢板和型钢。它不仅改变钢的形状和尺寸，而且改善了钢材的内部组织，从而改善了钢材的力学性能。4.应力集中的影响实际钢结构中的构件，不可避免地存在着孔洞、缺口、凹槽、厚度变化、内部缺陷等。这类构件由于截面的突然改变，致使应力线曲折、密集，故在孔洞边缘或缺口尖端出，将局部出现应力高峰，其余部分则应力较低，这种现象称为应力集中。应力集中导致钢材塑形降低、脆性增加、使结构发生脆性破坏的危险性增大。5.钢材硬化的影响1.时效硬化在纯铁体中常留有一些数量极少的碳和氮的固溶物质，随着时间的增加，其逐渐从纯铁体重析出，并形成自由的碳化物和氮化物微粒，散步在晶粒的滑移面上，骑着障碍滑移的强化作用，约束纯铁体发展塑形变形，称为时效现象。2.冷作硬化金属材料在常温或再结晶温度以下的加工产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作硬化。6.残余应力的影响残余应力是钢材在热轧、焊接时的加热和冷却过程中产生的，先冷却的部分常形成压应力，而后冷却的部分则形成拉应力。钢材的残余应力与外荷载无关，是自相平衡的，对构件强度极限状态承载力没有影响，但能降低构件的刚度很稳定性。三、钢材类别及应用1.钢材分类按冶炼方法：转炉钢、平炉钢、电炉钢。按浇注前的脱氧程度：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。按钢的质量分类：普通钢、优质钢、高级优质钢。按钢的用途：结构钢、工具钢、特殊钢、专业钢。按制造加工形式：铸钢、锻钢、热轧钢、冷轧钢、冷拔钢。详细见教材：p34~36。2.钢材选用原则

结构的重要性：根据建筑结构的重要程度和安全等级选择相应的钢材等级。荷载特性：根据荷载的性质不同选用适当的钢材，包括静力或动力、经常作用还是偶然作用，满载还是不满载等情况同时提出必要的质量保证项目。连接方式：焊接连接时要求所用的钢材的碳、硫、磷及其他有害元素的含量应较低，塑性和韧性指标要高，焊接性要好。对非焊接连接的结构可适当降低。钢材厚度：厚度大的钢材性能较差，应采用质量好的钢材。结构的工作环境温度：对低温工作下的机构，尤其焊接结构，应选用有良好抗低温脆断性能的镇静钢。四、钢材技术指标1.普通碳素结构钢的技术指标⑴普通碳素结构钢的化学成分、力学及工艺性能（详细见教材p36~37。）⑵碳素结构钢的特性Q195钢：虽然强度不高，但其塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好。主要用于轧制薄板和盘条。Q215钢：用途与Q195钢基本相同，由于其强度稍高，还大量用作管坯、螺栓等。Q235钢：既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，焊接性能也好，在建筑工程中应用最广泛，大量用于制作钢结构用钢、钢筋和钢板。Q275钢：强度、硬度较高，耐磨性较好，但塑性冲击韧性和焊接性能差。主要用于机械零件和工具等。2.焊接结构用耐候钢技术指标焊接结构用耐候钢的力学指标。焊接结构用耐候钢的化学成份。3.优质碳素结构钢技术指标优质碳素结构钢的化学成份允许偏差。优质碳素结构钢的力学性能。（详细见教材p38~41）。五、钢材的品种和规格1.钢板和钢带规格：⑴根据钢板的薄厚程度，钢板大致可分为薄钢板（厚度不大于4mm）和厚钢板（厚度大于4mm）两种。在实际工作中，常将厚度介于4~20mm的钢板称为中板；将厚度介于20~60mm的钢板称为厚板；将厚度大于60mm的钢板称为特厚板，也统称为中厚钢板。⑵钢带也可以分为两种，当宽度大于或等于600mm时，为宽钢带；当宽度小于600mm时，则称为窄钢带。（详细见教材p41~43)钢板和钢带的区别

主要体现在其成品形状上。钢板是平板状、矩形的可直接轧制成由宽钢带剪切而成的钢板。一般情况下，钢板是指一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。钢带是指长度很长，可成卷供应的钢板。2.型钢材质普通型钢和优质型钢生产方法热轧型钢、冷弯型钢、冷拉型钢、挤压型钢和焊接型钢截面形状圆、方刚、扁钢、六角钢、等边角钢、不等边角钢、工字钢、槽钢和异性型钢等。槽钢：普通槽钢和轻型槽钢角钢：⑴等边角钢截面尺寸、截面面积。理论重量及截面特性。⑵不等边角钢截面尺寸、截面面积、理论重量及截面特性。（详细见教材p45~53）工字钢：热轧工字钢由于宽度方向的惯性矩和回转半径比高度方向的晓得多，因此在应用上有一定的局限性，一般宜用于单向受弯构件。⑸冷弯型钢和压型钢板建筑中使用的冷弯型钢常用厚度为1.5~5mm薄钢板或钢带经冷轧（弯）、模压而成，也称冷弯薄壁型钢。压型钢板是冷弯型钢的另一种形式，它是用厚度为0.4~2mm的钢板、镀锌钢板、彩色涂层钢板经冷轧（压）的各种类型的波形板。以上两者分别使用于轻钢结构的承重构件和屋面、墙面构件。3.钢管钢管按照截面形状的不同分为圆管和异性管两种。⑴无缝钢管⑵电焊钢管⑶冷弯薄壁方钢管钢管外径和薄壁的允许偏差。(以上详细见教材p55~59)4.钢丝按断面形状分类，主要有方形、圆形、矩形、三角形、椭圆形及梯形等。六、钢材的材质实验1.钢材材质检验项目

1.国外进口钢材；2.板厚等于或大于40mm，且设计有z向性能要求的厚板；3.钢材混批；4.设计有复检要求的钢材；5.建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材；6.对质量有疑义的钢材；质量复检第二节、连接材料一、焊材1.焊条⑴焊条的特点：焊条是供手工电弧焊用的熔化电极，由焊芯和药皮两部分组成。焊条药皮与焊芯的重量比，称为药皮重量系数。焊条直径是指不包括药皮的焊芯直径。⑵焊条的型号⑶焊条药皮质量①焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围，整根焊条药皮上不应有影响焊接质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。②焊条引弧端药皮应倒角，焊芯端面应露出，以保证易于引弧。③焊条药皮应具有足够的强度，不在正常搬运或使用过程中损坏。⑷手工焊接条（详细见教材p63~66)⑸焊条质量检验①焊条检验②焊条药皮外表检验③焊条药皮强度检验④焊条受潮检验。2.焊丝⑴在钢结构工程中，常用焊丝有管状焊丝，有金色焊丝和铸铁焊丝等。（其牌号表示详细见教材p67）。⑵管状焊丝：是一种新的焊接材料，它是用H08A薄钢带通过一系列压辊，并在某一成形时，加入所要求的粉剂轧制拉波而成，适用于自动、半自动焊接，用气体，焊剂保护或自保护。（其详细见教材p68)3.焊剂4.保护气体气体保护焊按所用的保护气体有纯CO2气体和其他惰性气体混合的混合气体，最常用的混合气体是Ar和CO2的混合气体。5.焊钉和瓷环（详细见教材p70~72)二、螺栓1.普通螺栓普通螺栓作为永久性连接螺栓，当设计有要求或对其质量有疑义时，应进行螺栓实物最小拉力载荷复检。检查数量为每一规格螺栓随机抽查八个。普通螺栓的材料用Q235,分为A、B和C三级。A、B级螺栓尺寸准确，精度较高，受剪性能较好，但是其制造和安装过于费工，并且高强度螺栓可代替其用于受剪连接，所以目前已很少采用。C级螺栓一般用圆钢冷镦压制而成。2.高强度螺栓高强度螺栓入库应按规格分类存放，防雨、防潮；遇有螺栓、螺母不配套，螺纹损伤时不得使用。（详细见教材p73~75)第三节、油漆、防腐及防火涂料一、油漆钢结构的锈蚀不仅会造成自身的经济损失，还会直接影响生产和安全，损失的价值要比钢结构本身大得多。所以，做好钢结构的防锈工作具有重要的意义。油漆防护时利用油漆涂层使被涂物与环境隔离，从而达到防锈蚀的目的，延长被涂物的使用寿命。二、防腐涂料防腐涂料具有良好的绝缘性、能阻止铁离子的运动，所以不易产生腐蚀电流，从而起到保护钢材的作用。三、防火涂料1.防火涂料分类B类：薄涂型钢结构防火材料，涂层厚度一般为2~7mm，有一定装饰效果，高温时膨胀增厚耐火隔热，耐火极限可达0.5~1.5h，又被称为钢结构膨胀防火涂料。H类：厚涂邢钢结构防火涂料，其涂层厚度一般为8~50mm，粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5~3.0h，又被称为钢结构防火隔热涂料。2.技术性能指标⑴用于制造防火涂料的原料应预先检验，不得使用石棉材料和苯类溶剂。⑵防火涂料可用喷涂、抹涂、滚涂、刮涂或刷涂等方法中的任何一种或多种方法，方便地施工，并能在通常的自然环境条件下干燥固化。⑶防火涂料应呈碱性或偏碱性。复层涂料应相互配套。底层涂料应能同普通的防锈漆配和使用。⑷涂层实干厚不应有刺激性气味。燃烧时一般不产生浓烟和有害人体健康的气味。第三章钢结构施工详图第一节施工设计图纸分类钢结构设计图分设计图和施工详图两个阶段，前者由设计单位提供，后者通常由钢结构制造公司根据设计图编制，但当工程建设进度要求或制造厂限于人力不能承接编制工作时，也由设计单位编制。施工设计图纸分类：（1）设计图：设计图是制造厂编制施工详图的依据，是根据工艺，建筑要求及初步设计等，并经施工设计方案与计算等工作而编制的较高阶段施工设计图。（2）施工详图：施工详图又称加工图或放样图。a设计内容：构造设计、构造及连接计算b绘制内容：图纸目录、钢结构设计总说明、结构布置图、构件详图、安装节点详图。第二节施工详图构造设计施工详图中的构造设计，应按设计图绘出的节点图或连接条件及设计规范的要求进行，节点设计应满足以下要求：（1）耗钢量少，造价低廉，造型美观，构造简单，安装方便。（2）受力合理、传力明确，节点构造与所采用的计算假定尽量符合，保证节点安全可靠。（3）保证汇交杆件交于一点，不产生附加弯矩。一、节点板构造与计算1、节点板构造节点板起着杆件或构件间保证有可靠传力的重要作用，其构造应符合传力连接，外形合理，连接布置不应或尽量少产生附加偏心或焊接应力等要求，当连接已经计算确定后，一般从不小于1:5比例进行绘图放样来确定节点板尺寸，并调整为以5mm为尾数的尺寸。2、节点板计算（1）桁架节点板的强度计算:

σ=N/bet≤f

式中be---板件的有效宽度;t---节点板的厚度。节点板的构造（2）桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定性可用下列方法进行计算。1）对有竖腹杆的节点板，当aₒ/t≤15√235/fy时，可不计算稳定，其中aₒ为受压腹杆连接肢端面中点，沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。2）对无竖腹杆的节点板，当a/t≤10√235/fy时，节点板的稳定承载力可取为0.8btf,当a/t>10√235/fy时，应按《钢结构设计规范》（GB50017）进行稳定计算，但在任何情况下，a/t都不得大于17.5√235/fy.二、加劲肋构造与计算

加劲肋构造三、托板构造与计算支承托板主要用于支承端板式支座，其上端面应进行刨平加工以提高承压强度。托板可采用钢板，也可采用较厚的不等肢角钢，钢板厚度宜较所支撑端板厚4—5mm。

托板的承载力有板侧竖向焊缝来保证，必要时也可增加板底端正面焊缝，计算侧面焊缝时宜考虑两侧不均等受力影响，而将支撑反力乘以增大系数1.3计算。第三节施工详图绘制方法一、基本规定1、图纸幅画钢结构详图常用的图幅一般为国家统一规定的A1，A2或A2延长图幅。而在同一套图纸中宜采用统一规格的幅面。2、画线及画法绘制图纸是应根据不同用途选用各种线型，图形中保持相对的粗细关系。3、比例按比例绘制所有图形，根据图形用途和复杂程度按常用比例选用。一般结构布置的平、立、剖面采用1:100、1:200，构件图用1：50，节点图用1：10、1:15，1:20、1:25。4、定位轴线与编号定位轴线及编号圆圈以细实线绘制，圆的直径为8--10mm。平面及纵横剖面布置图的定位轴线及其编号应以设计图为准，横为列，竖为行。用大写字母表示列轴线，数字表示行轴线。5、字体及计量单位图纸上书写的文字、数字和符号等，均应清晰、端正，排列整齐。文字采用仿宋体，汉字采用国家公布简化汉字，数字采用工程数字，计量单位应采用国家法定计量单位。6、尺寸线的标注施工详图的尺寸由尺寸线、尺寸界线和尺寸起止点组成，图中标注尺寸除标高以m为单位外，其余均以mm为单位。7、符号钢结构详图中常用的符号有剖切符号、折断省略符号、连接符号、对称符号及索引符号等。8、定位轴线绘制平、立面布置图以及构件定位轴线时，应标注轴线。详图轴线应以设计图为依据，轴线编号应以圆圈中字母表示柱列线，圆圈中数字表示柱行线。二、绘制方法1.布置图的绘制方法（1）绘制结构的平面，立面布置图，构件以粗单线或简单外形图表示，并用指引线统一注明标号。（2）构件编号一般应标注在表示构件的主要平面和剖面图上。（3）图细节不同的构件均应单独编号，例如钢架—GJ、檩条—LT、钢屋架—GWJ、支承—ZC等。（4）每一构件均应与轴线有定位的关系尺寸，对槽钢、C形钢截面应表示肢背方向。（5）平面布置图一般用1：100或1:200的比例；图中剖面宜利用对称关系、参照关系或转折剖面简化图形。（6）一般在布置图中，根据施工需要，对于安装时有附加要求的地方、不同材料构件连接地方及主要的安装拼接接头的地方宜选取节点进行绘制。（7）图中剖面宜利用对称关系，参照关系或转折剖面简化图形。2.构件图的绘制方法（1）每一构件均应按布置图上的构件编号绘制成详图，构件编号用粗线标注在图形下方，图纸内容及深度应能满足制造加工要求。（2）构件的图形应尽量按实际位置绘制。（3）构件与构件的连接部位应按设计图提供的内力、节点构造进行连接计算。（4）构件图形一般选用合适的比例绘制(1:15、1:20、1:50)。（5）构件中每一零件均应编零件号、编号应尽量按主次部位顺序编号，相反零件可用相同编号，但材料表中正反栏中注明。（6）图中尺寸均以mm为单位，标高尺寸除外。（7）对较复杂的零件或交汇尺寸应由放大样，或绘制展开图来确定其尺寸。（8）构件间以节点板相连时应在节点板连接孔中心线时注明斜度及相连的构件号。三、标注方法1、常见尺寸标注符号符号符号意义符号符号意义球R半径为R的球体─钢板R圆的半径└不等边角钢φ直径∟等边角钢Ｍ普通螺纹［槽钢δ板厚Ｉ工字钢∠角ＴT型钢2.型钢标注方法型钢的标注方法3.常见螺栓、铆钉及孔的标注方法四、表示方法1.焊缝基本符号2.焊缝辅助符号3.焊缝符号指引线焊缝符号的指引线一般由带有箭头的指引线和两条基准线及尾部符号组成，基准线中一条为实线、一条为虚线。4.焊缝尺寸符号及数据标注第四章钢结构连接第一节焊缝连接一、焊接方法二、焊接方式三、焊缝形式四、焊缝连接计算五、焊接节点构造六、焊接应力与变形七、焊接通用工艺及其评定八、焊接检验一、焊接方法1.手工电弧焊

手工电弧焊原理是由焊条、焊件、焊钳、电焊机和导线组成的电路。

其具有设备简单，使用方便，可用于全方位的焊接的优点，但对焊工技能要求高。2.自动或半自动埋弧焊

埋弧焊是电弧焊在颗粒状的焊剂层下，并在空腔中燃烧的自动焊接方法埋弧焊按自动化程度不同可以分为自动埋弧焊和半自动埋弧焊，其区别在于自动埋弧焊的电弧移动是由专门机构控制完成的，而半自动埋弧焊电弧的移动是依靠手工操纵的。自动埋弧焊原理图3.气体保护焊

气体保护焊是用喷枪喷出CO2气体作为电弧的保护介质，使熔化金属与空气隔绝，以保持焊接过程稳定。

CO2气体保护电弧焊简图4.熔嘴电渣焊

电渣焊是利用电流通过熔渣产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间紧固连接，是用于立焊位置的焊接方法，电渣焊分为熔嘴电渣焊、非熔嘴电渣焊、丝极电渣焊和板极电渣焊。熔嘴电渣焊是利用细直径冷拔无缝钢管外涂药皮制成的管焊条作为焊嘴，焊丝在管内送进。焊接时，将管焊条插入被焊钢板与铜块形成的缝槽内，电弧将焊剂熔化成熔渣池，电流使熔渣温度超过钢材的熔点，从而熔化焊丝和钢板的边缘，构成一条堆积焊缝，把被焊钢板连接成整体。熔嘴电渣焊原理图5.焊钉焊（栓钉焊）焊钉焊是在栓钉与母材之间通过电流，局部加热熔化焊钉和局部母材，并同时施加压力挤出液态金属，使焊钉整个截面与母材形成牢固结合的方法。焊钉焊：（1）电弧焊钉焊;（2）储能焊钉焊。

焊钉焊是一种新的焊接方法，主要用于焊钉与钢构件的连接，焊钉作为剪力连接件可有效抵抗和传递混凝土与钢构件之间由于变形不协调产生的剪力。二、焊接方式三、焊缝形式

焊缝形式（1）按空间位置分类：横、立、平、仰焊缝（2）按结合形式分类：对接、搭接、角及T字形焊缝（3）按焊缝的断续情况：连续和断续焊缝2.对接焊缝

对接焊缝又称坡口焊缝，因为在施焊时，焊件间须具有适合焊条运转的空间，所以一般均将焊件边缘开成坡口，焊缝则在两焊件的坡口面间或一焊件的坡口与另一焊件的表面间。3.角焊缝（1）角焊缝宜沿长度方向布置，分为连续和断续角焊缝两种形式。（2）断续角焊缝之间的净距不宜过大，以免连接不紧密，导致潮气侵入引起锈蚀，故一般应不大于15t（对受压构件）或30t（对受拉构件），t为较薄焊件厚度。（3）角焊缝的焊脚尺寸K（mm）不得小于1.5√N（N为较厚焊件厚度）。（4）角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管结构除外）。（5）角焊缝的两焊脚尺寸一般应相等。（6）当板件端部仅有两侧面角焊缝时为避免构件受力不均匀则角焊缝长度L≥B。（7）在直接承受动力荷载的结构中，为了减少应力集中、提高构件的抗疲劳强度，角焊缝表面应做成直线型或凹形。四、焊缝连接计算1.对接焊缝截面形式1）不开坡口2）V形缝3）X形缝4）U形缝5）K形缝

不开坡口形缝VX形缝U形缝K形缝2.角焊缝截面形式角焊缝连接的强度计算公式3.组合焊缝截面形式五、焊接节点构造1.角焊缝（1）角焊缝十字接头，不宜将厚板焊接到较薄板上。当构件较薄板≥25mm时宜采用局部开坡口的角焊缝。（2）角焊缝的最小计算长度应为8倍焊接尺寸（hf），且≥40mm。（3）角焊缝的有效面积应为焊缝计算长度与计算厚度（hc）的乘积。（4）断续角焊缝焊段的最小长度不应小于最小计算长度。2.焊接接头角焊缝

（1）传递轴向力的部件，其搭接接头最小搭接长度为较薄件厚度的五倍，且不小于25mm，并应施焊纵向或横向双角焊缝。（2）单独用纵向角焊缝连接型钢杆件端部时，型钢杆件的宽度W应不大于200mm；当宽度W大于200mm时，需加横向角焊或中间塞焊。（3）型钢杆件搭接接头采用围焊时，在转角处应连续施焊。（4）搭接焊缝沿材料表棱边的最大焊脚尺寸，当板厚小于或等于6mm时，应为母材厚度，当板厚大于6mm时，应为母材厚度减去1～2mm。（5）用搭接焊缝传递荷载的套管接头可以只焊一条角焊缝，其管材搭接长度L应不小于5（t1+t2）,且不得小于25mm。3.塞焊和槽焊（1）塞焊缝和槽焊缝的有效面积应为贴合面上圆孔或槽孔的标称面积。（2）塞焊焊缝的最小中心间隔应为孔径的四倍，而槽焊焊缝的纵向最小间距应为槽孔长度的两倍。（3）塞焊孔的最小直径不得小于开孔板厚加8mm，最大直径应为最小直径值加3mm,或为开孔件厚度的2.25倍，并取两值中的较大值。（4）塞焊和槽焊的填焊高度，当母材厚度小于或等于16mm时，应等于母材的厚度;当母材厚度大于16mm时，不得小于母材厚度的一半，并不得小于16mm。4.不同厚度及宽度材料的对接5.节点层状撕裂的防止

在T形、十字形及角及角接接头中，当翼缘板厚度等于或大于20mm时，为防止翼缘板产生层状撕裂宜采用右侧节点构造设计。1）采用较小的焊接坡口角度及间隙并满足焊透深度要求如图（a）；2）在角接接头中，采用对接破口或偏向于侧板的坡口如图“（b）；3）采用对接坡口如图（c）；4）在T形或角接接头中。板厚方向承受焊接拉应力的板材端头伸出接头焊缝区如图（c）；5）在T形、十字形接头中，采用过渡段以对接接头取代T形、十字形接头如图（e）、（f）。六、焊接应力与变形1.焊接应力与变形的产生钢结构焊接时，是在局部加热，熔化，使加热区受热膨胀，但周围的母材仍处于冷态或加温度不高，并对焊接区受热母材的膨胀起约束作用，焊接区受压应力，而母材受拉应力，随着电弧前移完成的焊缝和热影响区冷却并收缩，而其周围的母材起了约束其收缩的作用，冷却至原始温度后，整个接头区内焊缝及近缝区的拉应力区与母材的压应力区数值达到平衡，这时的应力状态称为焊接残余应力，简称焊接应力。

在焊接应力作用下，如果焊件的拘束度越小，那么焊件会产生尺寸变化、缩短、弯曲及翘曲等变形称为焊接变形。2.焊接变形种类

1）横向收缩:构件焊后在垂直于焊缝方向产生收缩。2）角变形：由于焊缝的横向收缩使焊件平面绕焊缝轴产生角度变化。3）回转变形：由于热膨胀而引起的板件在平面内的角变形。4）压曲变形：焊后构件在长度方向的失稳。5）纵向收缩：构件焊后在焊缝方向产生收缩。6）纵向弯曲变形：焊后构件在穿过焊缝线并与板件垂直的平面内的变形。7）扭曲变形：焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一样而综合形成的变形形态。8）波浪边线：薄板焊接后，母材受压应力区由于失稳而使板面产生翘曲。各种焊接变形示意图3.焊接应力与变形控制（1）焊接应力的控制措施：1）采取合理的焊接顺序；2）减少焊缝尺寸；3）降低焊件刚度，创造自由收缩条件。4）减小焊接拘束度。（2）焊接变形的控制措施：1）采取合理的焊接顺序；2）焊前反变形法和刚性夹具固定法；3）一般构件采用定位焊固定，大型，厚板构件采用刚性固定法；4）减少焊缝数量、尺寸及合理布置焊缝；5）采用能量密度高的焊接方法；6）对于大型结构宜采取分部组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接的施工方法。七、焊接通用工艺及其评定

（1）焊接材料的保管与烘干；（2）焊接设备与机具；（3）焊接坡口的加工与清洁要求；（4）工件的组装；（5）定位焊；（6）引弧板和引出板；（7）背面衬板；（8）最小和最大焊缝尺寸；（9）清理焊接区域；（10）焊接环境；（11）厚板多层焊。1.焊接通用工艺

2.焊接工艺评定八、焊缝检验1.检查方法1）破坏性检验2）非破坏性检验焊缝不同质量级别的检查方法2.焊接检验工具

钢结构焊接常用的检验工具是焊接检验尺。它可以测量型钢、板材及管道的错口；测量型钢、板材及管道的坡口角度；板材及管道的对口间隙；测量焊缝高度；测量角焊缝高度；测量焊缝宽度以及焊接后的平直度等。焊接检验尺3.焊缝外观检查

焊缝外观检查主要是查看焊缝成型是否完好，焊道与焊道过渡是否平滑，焊渣、飞溅物等是否清理干净。以下是常见的二三级焊缝外观质量标准表4.焊缝无损探伤

一般采用X射线检测和超声波探伤。X射线检验质量标准

超声波探伤：超声波是一种人耳不可听闻的每秒振荡频率在20kHz以上的高频机械波，它是利用由压电效应原理制成的压电材料超声换能器而获得的。用于建筑钢结构焊缝超声波探伤的主要波型是纵波和横波。

钢结构超声波探伤及质量分级法5.焊缝破坏性检验6.焊缝缺陷的返修的三种情况（1）焊缝外观缺陷的返修：有气孔、夹渣、焊瘤、余高过大，焊脚尺寸不足，咬边，弧坑为填满等情况要返修。（2）焊缝内部缺陷的返修：由无损检测结构确定缺陷部位。（3）焊缝返修的允许次数：同一部位焊缝返修不宜超过两次。第二节普通螺栓连接一、螺栓的排列遵循简单紧凑、整齐划一和便于安装的原则。二、最小荷载试验检验方法：用专用卡具将螺栓实物置于拉力试验机上进行拉力试验，为避免试件受横向荷载，试验机的夹具应能自动调正中心，试验时夹头张拉的移动速度不应超过25mm/min。三、连接施工1.一般要求（1）一般螺栓连接。（2）对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，且必须放置在螺母的一侧。（3）对于设计有要求防松动的螺栓，锚固螺栓应采用有放松装置的螺母或弹簧垫圈或人工方法采取防松措施。2.螺栓直径及长度的选择（1）螺栓直径按照<<钢结构设计规范>>（GB50017)确定。（2）螺栓长度。公式：L=δ＋m＋nh＋C式中δ——被连接件的总厚度（mm）；m——螺母厚度（mm）,一般取0.8D；n——垫圈个数；h——垫圈厚度（mm）C——螺纹外露部分长度(2～3丝扣为宜，≤5mm)（mm）3.螺栓的布置布置应使各个螺栓受力合理，同时要求各螺栓尽可能远离形心和中心轴，以便充分和均衡地利用各个螺栓的承载力。4.螺栓孔及其加工

按图样划线——打样冲眼——预钻小孔——钻孔成型。5.螺栓的装配（1）螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。（2）每个螺栓垫圈只能垫一个。（3）有防松动要求的需加防松动装置。（4）承受动荷载或重要部位需放置弹簧垫圈。（5）工字钢，槽钢需加斜垫圈。（6）双头螺栓的轴心线必须与工件垂直。（7）装配双头螺栓时，先清洗接触面，后轻拧紧螺栓。（8）螺母与螺钉装配时按照要求进行光洁，平整，贴合处加工后装配。第三节高强度螺栓连接一、施工作业条件（1）钢结构的安装必须根据施工图进行并应符合<<钢结构工程施工质量验收规范>>（GB50205）的规定。（2）施工应按设计文件和施工图的要求进行编制工艺规程和安装施工组织设计。（3）根据工程特点设计施工操作吊篮，并按施工组织设计的要求加工制作和采购。安装和质量检查的钢尺均应相同的精度，并定期送计量部门检定。（4）高强度螺栓的有关技术参数已按有关规定进行复验合格；抗滑移系数试验也合格。（5）摩擦面采用喷砂，砂轮打磨、酸洗等方法进行处理，使摩擦系数符合设计要求。（6）高强度螺栓孔径尺寸，孔边毛刺必须彻底去掉。（7）高强度螺栓连接副必须达到技术要求，检验合格。（8）高强度螺栓连接副运送至工地必须进行力学性能检验，合格后方能使用。（9）大六角高强螺栓施工前需对高强螺栓的连接副的扭转系数检查。（10）对连接副进行变异系数检测：×100％二、高强度螺栓孔加工1.一般规定（1）剪切钻孔要认真检查。（2）零部件小单元拼装时进行底样拼装。（3）为防止零件孔位偏差，应认真变形矫正。2.孔的成分（1）在节点中接板与一根杆件相连接孔划为一组。（2）接头处的孔：通用接头一半个拼接板上的孔为一组；阶梯接头—两接头之间孔为一组。（3）在两相邻节点或接头间的连接孔为一组。（4）受弯构件翼缘上，每1m长度内孔为一组。3.孔径的选配4.螺栓孔距见下表：5.螺栓孔位移处理（1）扩孔后孔径不得大于原设孔径的2.0mm；（2）补孔时应用与原孔母材相同焊条补焊，每组孔中补焊重新钻孔的数量不得超过20％，处理后均作出记录。三、摩擦面抗滑移系数试验1.抗滑移系数试验试件的选择。2.抗滑移系数试验方法。3.抗滑移系数的确定。四、摩擦面的处理1.处理方法按<<钢结构设计规范>>(GB50017)2.摩擦面抗滑移系数检验按规范要求达到设计值进行检验。3.接触面间隙处理：接头缓坡处理和加填板处理。五、连接施工1.一般规定有七条见规范（见P146～147）。2.螺栓的计算长度高强度螺栓长度应按下式计算：l=l'+Δl式中l'—连接板层总厚度；Δl—附加长度，可按下式计算：Δl=m+nS+3P式中m—高强度螺母公称厚度；n—垫圈个数，扭剪形为1；大六角头为2；S—高强度垫圈公称厚度；P—螺纹螺距。3.高强度螺栓连接副施工严格按照相关规范检查合格后方可使用。七、螺栓螺纹防护（1）对高强度螺栓在储存、运输和施工过程中应防止受潮生锈、沾污和碰伤。（2）使用前应检查螺纹有无损伤。（3）为防止螺纹损伤，对高强度螺栓不得做临时安装螺栓使用。安装孔必须符合设计要求。（4）安装时为防止穿入孔内的螺纹损伤，每个节点用的临时螺栓和冲钉不得少于安装孔总数的1/3，至少应穿两个临时螺栓；冲钉穿入数不宜多于临时螺栓的30％.（5）为防止安装紧固后螺栓被锈蚀，损伤，应在伸出螺纹上做相关防腐措施。六、螺栓紧固与防松1.紧固方法常见（1）扭矩法：Mk=KdP式中Mk——施加于螺母的紧固扭矩（N*m）；

K—扭矩系数；d—螺栓公称直径（mm）；P—预拉力（kN）。（2）转角法：初拧——划线——终拧——检查——标记。2.螺栓紧固顺序螺栓紧固必须分两次进行，第一次初拧，预应力达到标准值60％～80％，第二次终拧，预应力紧固到标准值，偏差不大于正负10％。3.大六角螺栓紧固施工所用扭矩扳手使用前必须校正，施工扭矩计算式：Tc=KPcd式中Tc——施工扭矩（N*m）；

K——高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，该值应为0.110～0.150；

Pc——高强度螺栓施工预拉力（kN）;

d—高强度螺栓杆直径（mm八、连接施工安装检验项目1.连接副扭矩系数复验

式中T—施拧扭矩（N*m）;d—高强度螺栓的公称直径（mm）;P—螺栓预拉力（kN）。2.连接副预拉力复验复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批应取八套连接副进行复验。

钢结构制作第五章

第一节、常用机具第二节、制作工艺编制及流程第三节、放样与号料第四节、切割第五节、钢材成型第六节、钢材矫正第七节、制孔加工第八节、管球加工第九节、组装加工第十节、热处理与预拼装第十一节、成品检验第一节常用机具一、常用的切割机具1、半自动切割机2、风动砂轮机半自动切割机风动砂轮机3、电动砂轮机4、龙门剪板机

二、矫正机具三、边缘加工机具四、组装工具与典型胎膜第二节制作工艺编制及流程一、制作工艺编制1、编制依据（1）设计文件，承包合同中附加的技术要求及相关标准（2）工厂设备条件及生产方式（3）原材料的品种及规格2、编制原则（1）成本与效率（2）符合设计及相关标准（3）新技术、工艺、材料应通过研究通过后方可使用二、制作工艺流程见课本图5-15第三节放样与号料一、放样概念：按施工图的几何尺寸，以1:1的比例在样台上放出实样以求出真实形状和尺寸，然后根据实样的形状和尺寸制成样板、样杆，作为下料、制作、装配等加工的依据。常用的放样工具有：划针、冲子、手锤、粉线、弯尺、直尺、钢卷尺、大钢卷尺、剪刀、小型剪板机、折弯机等。二、样板、样杆样板的分类：号孔样板、覆盖样板、卡形样板、弧形样板、成型样板、平面样板、号料样板1、制作方法

对不需要展开的平面形零件的号料样板有画样法和过样发两种做法。过样法又叫移出法，分为不覆盖过样和覆盖过样。1、按施工设计图样的结构连接尺寸画出实样；2、把实样上的型钢件和板钢件的中心线或重心线为基准并适当延长；3、把所用样板材料覆盖在实样上面，用直尺或者粉线以实样的延长线在样板面上画出重心线或中心线4、再以样板上的重心线或中心线为准画出连接构件所需的尺寸，最后将样板的多余部分减掉，做成过样样板覆盖过样法的步骤：2、节点放样及制作

焊接球节点和螺栓球节点有专门的工厂生产，一般只需要按规定要求进行验收；而焊接钢板节点一般都根据各工程单独制作。为了防止焊接变形，带有盖板的节点，在焊接定位后可用夹具夹紧（如右图所示），再全面施焊。三、号料号料是以样板、样杆、或图纸为根据，在原材料上出实样，并打上各制造厂内部约定的加工记号。号料的一般工作内容包括：检查核对材料；在材料上画出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置；打冲孔；标注出零件的编号。项目允许偏差零件外形尺寸1.0mm孔距1.0mm号料后允许偏差第四节切割一、切割方法钢材的切割下料应根据钢材的截面形状、厚度、及切割边缘的质量要求而采取不同的切割方法。钢材的切割可以通过冲剪、切削、气体切割、锯切、摩擦切割和高温热源来实现。

1、机械切割2、气割

气割可以切割较大厚度范围的钢材，而设备简单、费用经济、生产效率较高，并能实现空间歌种位置的切割，所以在金属结构制造与维修中得到广泛运用。尤其对于本身不变移动的巨大金属结构，运用气割则更能显示其优越性。氧-乙炔气割是根据某种金属被加热到一定温度时在氧气流中能够剧烈燃烧氧化的原理，用割炬来进行切割的。第四节切割一、切割方法钢材的切割下料应根据钢材的截面形状、厚度、及切割边缘的质量要求而采取不同的切割方法。钢材的切割可以通过冲剪、切削、气体切割、锯切、摩擦切割和高温热源来实现。

1、机械切割2、气割

气割可以切割较大厚度范围的钢材，而设备简单、费用经济、生产效率较高，并能实现空间歌种位置的切割，所以在金属结构制造与维修中得到广泛运用。尤其对于本身不变移动的巨大金属结构，运用气割则更能显示其优越性。二、切割要求

钢材切割面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱，其切面质量应符合下述规定：

（1）切割平面度u，即切割面上的最高点和最低点，按切割面倾角方向所做两条平行线的间距≤0.05t（t为切割面厚度）（2）切割面的割纹深度（表面粗糙度）h≤0.2mm。（3）局部缺口深度≤1mm（4）机械剪切面的边缘缺棱应≤1mm

机械剪切面边缘缺棱示意图（5）剪切的垂直度应≤2mm剪切面垂直度示意图三、剪切下料剪切是一种高效率切割金属的方法，切口较光洁平整，但也有一定的缺点：（1）零件经剪切后会发生弯曲和扭曲变形，剪切后必须进行矫正。（2）如果刀片间隙不适当，则零件剪切断面粗糙并带有毛刺或出现卷边等不良现象，必须修磨光洁。（3）在剪切过程中，由于切口附近金属受剪力作用而发生挤压、弯曲而变形，由此而使该区域的钢材发生硬化。机械剪切允许偏差项目允许偏差零件宽度、长度±3.0边缘缺棱1.0型钢端部垂直度2.0四、气割下料1、手工气割手工气割准备，包括场地准备与检查切割氧气流线。检查切割氧气流线（风线）的方法是点燃割炬，并将预热火焰调整适当，然后打开切割氧阀门，观察切割氧流线的形状。切割氧流线应为笔直而清晰的圆柱体，并有适当的长度，这样才能使工件切口表面光滑干净，宽窄一致。如果流线形状不规则，应关闭所有阀门，用透针或其他工具休整割嘴的内表面，使之光滑。项目允许偏差零件的宽度、长度±3.0切割面平面度0.05t且不应大于2.0割纹深度0.3局部切口深度1.0气割的允许偏差五、冲裁下料

1、冲裁技术参数

对成批生产的构件或定型产品运用冲裁下料可提高生产效率和产品质量。冲床的技术参数对冲裁工作影响很大，在进行冲裁时，要根据技术技术性能进行选择。常考虑的因素有冲床的吨位与额定功率、冲床的闭合高度、滑块行程、冲床台面尺寸。

2.冲裁模具结构

冲裁模具的结构形式多种多样，但无论何种形式都应考虑（1）凸模和凹模（2）定位装置（3）卸料装置（4）导向装置（5）装卡、固定装置3、冲裁模间隙Z=D-d冲裁模具冲裁模具的间隙4、搭边值的确定为了保证冲裁件质量和模具的寿命，冲裁时材料在凸模工作刃口外侧应有足够的宽度，即搭边。搭边值a一般根据冲裁件的板厚t按以下关系选取：圆形零件a≥0.7t方形零件a≥0.8t5、冲裁的最小尺寸零件的冲裁加工部分尺寸越小，则所需冲裁边也越小，但不能过小。采用一般冲模在较软钢料上所能冲出的最小尺寸为：方形零件最小边长=0.9t；矩形零件最小短边=0.8t；长圆形零件两直边最小距离=0.7t。第五节钢材成型一、钢材加工1、钢材的性能由于钢材与温度之间有一定的关系，钢材温度改变，其机械性能也随之改变。钢材在常温中有较高的抗拉强度，但加热到500度以上时，随着温度的增加，钢材的抗拉强度急剧下降，其塑性、延展性大大增加，钢的机械性能逐渐降低而变软。2、钢材热加工把钢材加热到一定温度后进行的加工方法通称钢材热加工。（1）利用乙炔火焰进行局部加热。该方法加热简便，但是加热面积小。（2）放在工业炉内加热。其虽然没有第一种方法简便，但是加热面积很大，并且可以根据结构件的大小来砌筑工业炉。3、钢材冷加工钢材在常温下进行加工制作通称冷加工，冷加工绝大多数是利用机械设备和专用工具进行的。

冷加工的类型作用于钢材单位面积上的外力超过材料的屈服强度而小于其极限强度，不破坏材料的连续性，但是其产生永久变形。如加工中的辊、压、折、扎、矫正等；2、作用于钢材单位面积上的外力超过材料的极限强度，使钢材产生断裂。如冷加工中的剪、冲、刨、铣、钻等

冷加工原理

根据冷加工的要求使钢材产生弯曲和断裂的目的。从微观角度观察钢材产生永久变形时以其内部的晶格的滑移形式进行的。当外力作用后，晶格沿着结合力最差的晶结部位滑移，使晶粒与晶面产生弯曲或歪曲二、弯曲加工1、弯曲分类序号分类标准类别内部说明1按构件的加工方法分类压弯压弯适用于一般直角弯曲（v形件）、双直角弯曲（u形件）以及其他适宜弯曲的构件滚弯滚弯适用于滚制圆筒形及其他弧形构件拉弯拉弯主要用于将长条板材拉制成不同曲率的弧形构件2按构件的加热程度分类冷弯冷弯是在常温下进行弯制加工，适用于一般薄板、型钢等的加工热弯热弯是将刚才加热至950-1100度，在模具上进行弯制加工三、卷板加工卷板就是卷圆钢板，也称滚圆。实际上就是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生的弯曲变形。当圆筒的半径较大时，可在常温下进行卷圆，当半径较小或钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。

常见的卷板缺陷有1、外形缺陷。卷弯圆柱形筒身时，常见的外形缺陷有过弯、锥形、鼓形、束腰、边缘歪斜、和棱角等缺陷。2、表面压伤。钢板或轴辊表面的氧化皮及粘附的杂志会造成板料表面的压伤。3、卷裂。板料在弯卷时，由于变形过大，材料的冷作硬化，以及应力集中等原因会使材料的塑性较低而造成裂纹。四、边缘加工经过剪切或气割过的钢板边缘的金属，其内部结构会发生硬化和变化，如桥梁或重型起重机梁的构件，须将切过的边缘刨去3-5mm，以保质量。为了保证焊缝质量和焊透以及装备的准确性，不仅需要将钢板边缘刨成或铲成坡口，还需将边缘刨直或铣平。

边缘加工方法：1、铲边。对加工质量要求不高，并且边缘加工量不大的边缘加工，可采用铲边。2、刨边。刨边要在刨边机上进行。需切削的板材固定在作业台上，由安装在移动刀架上的刨刀来切削板材的边缘。3、铣边。对于有些构件的端部，可采用铣边（端面加工）的方法代替刨边，铣边是为了保持构件的精度。4、碳弧气刨。碳弧气刨的原理是直流反接，通电后电弧将工件熔化，压缩空气即将熔化金属吹掉，从而达到刨笑或切削金属的目的。5、气割机切割坡口。气割坡口包括手工气割和用半自动、自动气割机进行坡口切割。五、折边加工在钢结构制作中，把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作称为折边。其广泛运用于薄板的构件中，薄板有较长的弯曲线和很小的弯曲半径，经这边后可以提高结构的强度和刚度。六、模具压制模具压制是在压力设备上利用模具使钢材成型的一种工艺方法。钢材及构件的成型的好坏与精度，完全取决于模具的形状尺寸和制造质量。

模具的类型可根据模具加工的形式分为以下三类：1、简易模。适用于单间或小批量生产，对精度要求一般2、连续模。适用于中批或大批量生产，中级精度，加工形状复杂和特殊形状的零件。3、复合膜。适用于中批或大批量生产，中级或高级精度，零件几何形状与尺寸受到模具结构和强度的限制。第六节钢材矫正矫正就是通过外力或外加热作用制造新的变形，抵消已经发生的变形，使材料或构件平直或达到一定几何形状要求，从而符合技术标注的一种工艺方法。一、钢材的矫正条件（1）碳素结构钢在环境低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不应该进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时加热温度不应超过900℃。低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却。（2）当零件采用热加工形成时，加热温度应控制在900-1000℃；碳素结构钢和低合金结构钢在温度分别下降到700℃和800℃之前，应结束加工；低合金结构钢应自然冷却。二、手工矫正型钢用人力大锤矫正，多数是在小规格的各种型钢上，依点锤击力进行矫正。因型钢结构的刚度较薄钢板强，所以用锤击矫正型钢的操作原则就是见凸就打。1、角钢的矫正

角钢的矫正首先要矫正角度变形，将其角度矫正后再矫直弯曲变形2、槽钢的矫正槽钢大小面方向变形变曲的大锤矫正与角钢各面弯曲矫正方法相同。翼缘面局部内外凸凹变形的手工矫正方法如图所示3、扁钢的矫正

矫正扁钢侧向变形弯曲时，将扁钢凸面朝上、凹面朝下放置于脚架上，用大锤由凸处最高点依次击打，即可矫正。4、圆钢弯曲的矫正

当圆钢制品件质量要求较高时，应将弯曲凸面向上放在平台上，用摔子锤压凸处，用大锤击打即可矫正。三、机械矫正型钢的机型矫正是在型钢矫正机上进行的，如图为H型钢翼缘矫正机：四、半自动机械矫正1、扳弯器矫正2、手扳压力机矫正3、千斤顶矫正

用千斤顶矫正时，可视型钢种类规格及变形程度选择适应吨位的千斤顶千斤顶矫正槽钢五、火焰矫正用氧-乙炔焰或其他气体的火焰对部件或构件的变形部位进行局部加热，利用金属热胀冷缩的屋里性能，钢材受热冷却时产生很大的冷缩应力来矫正变形。六、高频热点矫正

高频热点是在火焰矫正的基础上发展起来的一种新工艺，用它可以矫正任何钢材的变形，尤其适用于一些尺寸较大、形状复杂的工件矫正。七、混合矫正

混合矫正系将零部件或构件两端垫以支承件，用压力压（或顶）其凸出变形部位使其矫正。常用的机械有撑直机、压力机等。第七节制孔加工

在钢结构工程中，由于螺栓和铆钉的使用，特别是高强度螺栓的广泛采用，不仅是制孔的数量有所增加，而且对加工精度也提出了更高的要求钢结构制作中，常采用的加工方法有钻孔、冲孔、扩孔、铰孔等，施工时也可根据不同的要求合理选择。一、钻孔加工序号方式内容说明1风钻钻孔用风钻钻孔时，将链条下端的钩子钩在工件上，项链上端套在压杆端部的螺栓钩子上，并有三人操作，其中一人除了握住手柄外，还要控制开关，一人握住手柄，另一人把住压扛下压进钻2机床钻孔一般零件上的孔眼可用普通立式钻床钻机3电钻钻孔重大构件上的孔眼，还可用电钻钻孔，钻孔的方法与风钻钻孔的方法基本相同，工作时接通电源即可进行钻孔1、钻孔加工方法（1）划线钻孔。钻孔前先在构件上画出孔的，在孔的圆周上打四只冲眼，可做钻孔后检查用。孔中心的冲眼应大而深，在钻孔时作为钻头定心用。（2）钻模钻孔。当批量大，孔距精度要求较高时，应采用钻模钻孔。钻模有通用型、组合式和专用钻模。风机钻孔示意图2、数控钻孔

近年来数控钻孔的发展更新了传统的钻孔方法，无需再工件上划线、打样冲眼，整个加工过程都是自动进行的，高速数控定位，钻头行程数字控制，钻孔效率高、精度高。选择钻孔设备的注意事项（1）根据所需的钻孔的位置和尺寸情况，选择相适应的钻孔设备。（2）考虑最大的钻孔直径。（3）摇臂长度。二、冲孔加工

冲孔是在冲孔机上进行的，一般只能在较薄的钢板或型钢上冲孔。孔径一般不小于钢材的厚度，多用于不重要的节点板、垫板、加强板、角钢垃撑等小件的孔加工，制孔效率较高。但由于孔的周围产生冷作硬化，孔壁质量差，孔口下榻，在钢结构中已较少直接采用。1、冲裁力的计算F=Sδf式中F—冲裁力（N）S—落料周长（mm）δ—材料厚度（mm）f—材料的抗拉强度（Mpa）2、退料力、推出力和顶出力的计算

退料力F退=K退F

推出力F推=K推F

顶出力F顶=K顶F三、扩孔加工

扩孔是用麻花钻或扩孔钻将工件上的原有的孔进行全部或局部的扩大，主要用于构件的拼装和安装。四、铰孔加工铰孔是用铰刀对已经粗加工的孔进行精加工，提高精度。铰孔时必须选择好铰削用量和冷却润滑液。工作材料冷却液各种钢材水、肥皂水、机油铜合金、镁合金、硬橡皮、胶木可不加冷却液纯铜肥皂水、豆油铝、铝合金肥皂水、煤油铸铁煤油或不加冷却液第八节管球加工一、螺栓节点制作螺栓节点主要是由钢球、高强度螺栓、锥头或封板、套筒、螺钉和钢管等零件组成，如下图：1、球材加工准备(1)控制好球材下料尺寸，并应放出适当余量。(2)螺栓球的划线与加工需经铣平面、分角度、钻孔、攻螺纹、检查等工序。2、钢球焊接焊接钢球的制作方法如下：焊接钢球宜采用钢板热压成半圆球，球体表面要求光滑，不得有裂纹和褶皱。两个成形的半圆球将对接面机械加工为坡口形状之后，焊接成圆形球体。钢球焊接、检测合格后，即为成品。二、焊接空心球节点制作焊接空心球节点主要由空心球、钢管杆件、连接套管等零件组成。空心球制作工艺流程应为：下料-加热-冲压-切边坡口-拼装-焊接-检验。三、杆件加工1、杆件加工要求（1）钢管下料前的质量检验：外观尺寸、品种、规格应符合设计要求。（2）杆件下料后应检查是否弯曲，如有弯曲应加以矫正。杆件下料后应开坡口，焊接球杆件壁厚不小于5mm可不开坡口，螺栓球杆件必须开坡口。（3）钢管杆件与封板拼装要求：杆件与封板拼装必须有定位胎具，保证拼装杆件长度的一致性。（4）钢管杆件与锥头拼装要求：杆件与锥头拼装必须有定位胎具，保持拼装杆件长度一致。（5）螺栓球网架用杆件在小拼前应将相应的高强螺栓埋入，埋入前应对高强螺栓逐条进行硬度试验和外观质量检查，有疑义的高强螺栓不能埋入2、杆件制作方法（1）下料计算（2）焊接收缩量预留（3）钢管下料（4）杆件焊接下料长度的几何关系第九节组装加工组装是将制备完成的零件或半成品，按要求运输、安装单元通过焊接或螺栓连接工序装备成部件或构件，然后将其连接成整体的过程。一、组装类别根据钢构件的特性以及组装程度，可分为部件组装、组装、预总装等。二、组装方法

选择构件的组装方法时，应根据构件的结构特征和技术要求，结合制造厂的加工能力，机械设备等情况选择能有效控制组装精度、耗工少、效益高的方法进行。

（1）地样法。地样法也称划线组装法，是钢结构组装中最简便的装配方法。（2）仿形复制装配法。此法是先用地样法组装成单面（单片）的结构，然后定位点焊牢固，将其翻身，作为复制胎膜，在其上面装配另一单面的结构，往返两次组装。

（3）立装。立装是根据构件的特点及零件的稳定位置选择自上而下或自下而上的装配。（4）卧装。将构件放置卧的位置进行装配，此种方法适用于断面不大但长度较大的细长构件。（5）胎膜装配法。是目前大批构件组装中普遍采用的方法之一，具有装配质量高，功效快的特点，是将构件的零件用胎膜定位在其装配位置上的组装方法。适用于制造构件批量大、精度高的产品。三、组装施工1、胎膜组装2、桁架组装桁架组装是在装配平台上放实样拼装、应预放焊接收缩量，一般放至上限，即当L≤24m时放5mm，L＞24m时放8mm。设计有起拱要求的桁架应预放出起拱线，无起拱要求的，也应拱起10mm，防止下挠。3、实腹工字形起重机梁组装4、十字形构件的组装高层钢结构下部的柱，多采用十字形截面，并外包钢筋混凝土，组成劲性钢筋混凝土柱，一般情况下先把十字截面加工成一个工字和两个T字，然后组合成十字。5、预总装（1）所有需预总装的构件必须是经过质量检验部门验证合格的钢结构成品。（2）预总装工作场地应配备有适当的吊装机械和装配空间。（3）预总装胎膜应按工艺要求铺设，其刚度应有保证。（4）构件预总装时，必须在自然状态下进行，使其正确的装配在相关构件安装位置上。（5）需在预总装时制孔的构件，必须在所有构件全部预总装完工后，且通过整体检查，确认无误后，方可进行预总装制孔。（6）预总装完毕后，拆除全部的定位夹具后，方可拆装配的构件以防止其吊卸产生的变形。（7）如构件的预总装部位的尺寸有偏差，可对不到位的构件采用顶、拉等手段使到位。

如因构件制孔不正确造成节点部位偏差，当孔偏差≤3mm时，可采用扩孔方法解决，当孔偏差＞3mm时，可采用电焊补孔打磨平整或采用重新钻孔的方法解决。当补孔工作量较大时，可采用换节点连接板方法解决。第十节热处理与预拼装一、钢结构热处理

焊接钢结构时，由于焊缝的收缩产生很大的内应力，构件容易产生疲劳的实效变形，由于低碳钢和低碳合金的塑性好，可由应力重分配抵消部分疲劳影响，实效变形在一般构件中影响不大，因此不需要进行很大处理，但对于精度要求很高的机械骨架、齿轮箱体等，就需要进行退火处理：（1）构件必须先矫正平直，方能进行退火。（2）退火时构件必须垫平，一般应单层放置，多层放置时上下垫块应在同一垂线上，并尽量放在加劲板处。（3）加热必须均匀，一般以应用大型台车式炉为好。

焊缝区局部热处理，300℃以下为自由升温，从300℃开始控制升温速度，应不大于150℃/h，升至规定的温度时进行保温，保温时间按每毫米板厚2-3min进行计算，但不小于1h。保温结束后进行降温，控制速度不超过150℃/h，直到降到300℃，可于空气中自然冷却。二、钢构件运输1、运输准备（1）技术准备（2）运输工具准备（3）运输条件（4）构件准备（5）运输要求2、构件运输（1）多节柱的运输（2）起重机梁运输（3）托架运输。通常情况下，钢托架采用半托挂车或全托挂车运输，采用正立装车，拖车板上垫以300-400*300-400截面大方木支承，没车装6-8榀（4）屋架运输。根据屋架的外形、几何尺寸、跨度和重量大小，采用汽车或拖车运输。三、钢构件堆放（1）堆放场地应平整坚实，排水良好。（2）构件应按型号、编号、吊装顺序、方向、依次分类配套堆放。（3）构件应堆放平稳，底部应设置垫木。（4）宜直立放置的侧向刚度差、重心较高、支承面较窄的构件，除两端设垫木支承外，还应在两侧加设撑木。（5）成垛堆放或叠层堆放的构件，应以面积为10cm*10cm方木隔开，各层垫木支点应在同一水平面上，且紧靠吊环的外侧，并在同一条直线上。（6）构件堆放应有一定挂钩、绑扎操作、净距和净空。（7）屋架运到安装地点就为排放或二次倒运就为排放，可采用斜向或纵向排放。四、钢构件修孔

在施工过程中经常发生修孔现象，如错空在小于3mm时，一般采取扩孔，如错孔大于3mm时，一般都用焊条焊补堵孔，并修磨平整，不得凹陷。五、钢构件预拼装

为了保证安装的顺利进行，应根据构件或结构的复杂程度、设计要求或合同协议规定在构件出厂前进行预拼装，另外受运输条件、现场安装条件等因素的影响，大型构件不能整体出厂必须进行分段时，也要进行预拼装。1、预拼装方法预拼装有平装、定拼拼装及利用模具拼装三种方法。2、典型梁、柱拼装T形梁拼装。T型梁的结构多是用相同厚度的钢板以设计图纸标注的尺寸而制成的T型梁。

工字钢梁、槽钢梁拼装。工字钢和槽钢是由钢板组合成的工程结构梁其组合连接形式基本相同。箱型梁拼装。箱型拼装的结构有钢板组成的，也有型钢与钢板混合组成的，但大多数箱型梁的结构是采用钢板结构成型的，箱型梁有上下面板、中间隔板及左右侧板组成。

柱底座板和柱身组合拼装，分两步进行（1）将柱身按设计尺寸规定先拼装焊接，使柱身达到横平竖直，符合设计和验收标准的要求（2）将事先准备好的柱底板按设计规定尺寸，分清内外方向化结构线并焊挡铁定位，以防在拼装时移位。3.屋架拼装（1）拼装准备1、按设计尺寸，并按长、高以1/1000预留焊接的收缩量，在拼装台上放出拼装底样2、在底样上按设计图画好的角钢面宽度、立面厚度，作为拼装时的依据3、屋架拼装一定要注意平台的水平度（2）拼装作业4、钢柱的拼装（1）平拼拼装。先在柱的适当位置用枕木搭设支点，各支承点的高度应拉通线，使柱轴线成一水平线，先吊下节柱找平，再吊上节柱，使两端头对准，然后在找轴线，并把安装螺栓或夹具上紧，最后进行接头焊接，采取对称施焊，再翻身焊另一面。（2）立拼拼装。在下节柱的适当位置设2-3个支点，上节柱设1-2个支点，各支点用水平仪测平垫平。拼装时先吊下节，使牛腿向下，并找平中心，再吊上节，使两节头端相对准，然后找正轴线，并将安装螺栓拧紧，最后进行接头焊接。5、托架焊接（1）平装；（2）立拼6、梁的拼装（