第三节钢结构施工

6.3.1钢构件加工工艺6.3.2钢结构的拼装与连接6.3.3钢结构工程案例6.3.4轻型钢结构的施工第六章钢结构施工26.3.1钢构件加工工艺6.1钢构件加工工艺3钢结构工程是以钢铁为基材，经过机械加工组装而成的结构。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。前言前言4钢结构工程施工包括：钢结构的加工、拼装与连接、结构安装等几部分。钢结构工程施工5钢构件制作的工艺流程：放样、号料和切割矫正和成型边缘和节点加工制孔和组装构件验收与拼装涂装和编号表面处理焊接和焊接检验钢构件制作的工艺流程6（1）放样放样是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、部件的实形画在放样台或平板上，求取实长并制成样板的过程。6.3.1.1钢构件的放样、号料与下料一块大的足尺放样地坪，用于对复杂钢构件的放样，供设计人员检查。注：钢尺端部用弹簧拉力计拉紧。钢构件的放样、号料与下料7对比较复杂的壳体零、部件，需要作图展开。计算机辅助放样计算机辅助放样8（2）号料号料是根据样板，在钢材上画出构件的实样，并打上各种加工记号，为钢材的切割下料作准备。6.3.1.1钢构件的放样、号料与下料号料9（3）下料是将放样和号料的零件形状从原材料上进行切割分离。6.3.1.1钢构件的放样、号料与下料下料10机械切割速度快、效率高。①剪切法：切口粗糙；②锯割法：精度较好。常用的切割方法常用的切割方法11气割设备灵活、费用低廉、精度高。常用的切割方法（2）半自动气割机（1）特型气割机气割12（3）自动气割机上图为由计算机控制，自动气割成型的相惯线切口。自动气割机13等离子切割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。等离子切割激光加工三菱电机激光加工机亮点设备，国际一流！-------南京工程学院三菱电机激光加工机的产品---恐龙模型16（1）矫正矫正的形式——矫直、矫平、矫形三种。6.3.1.2钢构件的加工矫正的方法——火焰矫正、机械矫正和手工矫正等。钢构件的加工17a.火焰矫正利用火焰对钢材进行局部加热，被加热处理的金属由于膨胀受阻而产生压缩塑性变形，使较长的金属纤维冷却后缩短而完成的。火焰矫正加热温度——对低碳钢和普通低合金结构钢构件为600℃~800℃。火焰矫正18b.机械矫正通过专用矫正机使弯曲的钢材在外力作用下产生过量的塑性变形，以达到平直的目的。常用的方法有：拉伸机矫正、压力机矫正、多辊矫正机矫正。机械矫正19c.手工矫正采用锤击的方法，操作简单灵活。因手工矫正矫正力小、劳动强度大、效率低，常用于矫正尺寸较小的钢材。手工矫正20（2）成形钢材的成形——指钢板卷曲和型钢弯曲。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。6.3.1.2钢构件的加工钢板卷曲分预弯、对中和卷曲三个过程。成形21a.钢板预弯通过预弯消除两端剩余直边。b.钢板对中使板料的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行，防止产生歪扭。c.钢板卷曲板料位置对中后，一般采用多次进给法卷曲。a）圆柱面卷曲；b）圆锥面卷曲；c）任意柱面卷曲成形步骤22钢材的成形——指钢板卷曲和型钢弯曲。型钢弯曲-----因型钢截面重心线往往与力的作用线不在同一平面上，同时型钢除受弯曲力矩外还受扭矩的作用，所以型钢断面会产生畸变——弯曲。曲率半径较大，一般采用冷弯；曲率半径较小，一般采用热弯。6.3.1.2钢构件的加工成形方法23钢管弯曲时因外侧管壁会减薄，内侧管壁会增厚，故常采用以下的弯制方法：——管中加填充物（装砂或弹簧）；——用滚轮和滑槽压在管材外面；——用芯棒穿入管材内部。钢管弯曲钢管弯曲24（3）边缘加工作用——为了保证钢结构受力性能良好，避免构件边缘的毛刺产生应力集中。要求——刨切量不应小于2.0mm。需加工的部位：①吊车梁翼缘板、支座支承面等图纸有要求的加工面；②焊缝坡面；③尺寸要求严格的加劲板、隔板、腹板和有孔眼的节点板等。6.3.1.2钢构件的加工铣削加工自动刨边机边缘加工25（4）焊接空心球加工将加热到800℃～900℃的钢板放置于专用模具中，并以2000～3000kN的压力制成半球；用制动气割切去多余的边缘，再用车床车出坡口；将两个半球在专用胎具上调整好直径、椭圆度、错口、间隙，最后用环焊缝把两个半球焊成整个钢球。焊接空心球加工26（5）制孔方法1——钻孔可用于任何规格的钢板、型钢的孔加工。钻孔在钻床上进行，可用电钻、风钻等加工。计算机放出样板螺栓孔位数控钻床群钻成孔制孔27（5）制孔方法2——冲孔在冲孔机（冲床）上进行，一般只能在较薄的钢板和型钢上冲孔，孔径一般不小于钢材的厚度。强力式液压冲孔机25吨数控冲床冲孔28（1）施工单位对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应按国家现行的《建筑钢结构焊接规程》和《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定进行焊接工艺评定，并确定出焊接工艺。以保证焊接接头的力学性能达到设计要求。（2）焊工要经过考试并取得合格证后方可从事焊接工作，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。（3）所使用的焊丝、焊条、焊钉、焊剂应符合规范要求。（4）安装定位焊缝焊点数量、高度、长度需考虑工地安装的特点要求，通过计算确定。（6）焊接基本要求：焊接29常用的焊接方法：手工焊、埋弧自动焊、埋弧半自动焊及二氧化碳气体保护焊。常用的焊接方法30焊接施工：1、焊接接头电弧焊通常分为熔化接头和电渣焊接头两大类。熔化接头①对接接头②角接接头③T形接头④搭接接头焊接施工31电渣焊接头：电渣焊接头322、焊缝形式a)b)c)d)平焊缝横焊缝立焊缝仰焊缝按施焊的空间位置通常分为：焊缝形式33b.按结合形式通常分为：对接焊缝角焊缝塞焊缝按结合形式343、焊接工艺参数a.焊条直径焊条直径主要与焊件厚度、接头形式、焊缝位置和焊接层次等有关。一般可按焊件的厚度进行选择：焊件厚度(mm)≤23～45～12＞12焊条直径(mm)23.24～5≥15焊接工艺参数35b.焊接电流焊接电流的确定与焊条的类型、直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置等因素有关，在一般钢结构焊接中，可根据电流大小与焊条直径的关系按经验公式进行平焊试选：I＝10d2式中：I——焊接电流(A)；d——焊条直径(mm)。当采用立焊时，焊接电流则比平焊焊接电流减小15％～20％，而采用横焊和仰焊焊接电流则应比平焊焊接电流减小l0％～15％。直流电焊机焊接电流36c.电弧电压根据电源特性，由焊接电流决定相应的电弧电压。电弧长则电弧电压高，电弧短则电弧电压低。通常要求电弧长度小于或等于焊条直径，即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时，为了预热部位或降低熔池温度，有时也将电弧稍微拉长进行焊接，即所谓的长弧焊。电弧电压37d.焊接层数焊接层数应视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多层焊。焊接层数过少，每层焊缝的厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响。施工中每层焊缝的厚度不应大于4~5mm。焊接层数38e.电源种类及极性直流电源由于电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，通常用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构上。其他情况下，应首先考虑交流电焊机。根据焊条的形式和焊接特点的不同，利用电弧中的阳极温度比阴极高的特点，选用不同的极性来焊接各种不同的构件。用碱性焊条或焊接薄板时，采用直流反接(工件接负极)；而用酸性焊条时，通常采用正接(工件接正极)。交流电焊机电源种类及极性394、焊接前准备坡口制备、预焊部位清理、焊条烘干、预热、预变形及高强度钢切割表面探伤等。焊接前准备405、引弧碰击法——将焊条垂直于工件进行碰击，然后迅速保持一定距离；划擦法——将焊条端头轻轻划过工件，然后保持一定距离。引弧416、运条方法（1）沿其中心线向下送进：焊条被电弧熔化变短，为保持弧长，须使焊条沿其中心线向下送进，以防止断弧。（2）沿焊缝方向移动：为形成线形焊缝，焊条要沿焊缝方向移动，移动速度应适当。（3）横向摆动：为了获得一定宽度的焊缝，焊条必须横向摆动。运条方法427、完工后处理及检查焊接结束后的焊缝及两侧，应彻底清除飞溅物、焊渣和焊瘤等。并由专职的检查人员对焊缝进行焊接质量检查。图为用超声波对box柱的焊缝进行探伤检查完工后处理及检查43（7）表面处理、涂装和编号1）表面处理是针对使用高强度螺栓连接时接触面的钢材表面进行加工，即采用砂轮、喷砂、喷丸等方法对摩擦面的飞边、毛刺、焊疤等进行打磨，使其接触处表面的抗滑移系数达到设计要求额定值，一般为0.45～0.55。砂轮表面处理、涂装和编号44抛丸前抛丸后钢丸抛丸452）涂装是在钢材表面涂刷防护涂层，防止钢材锈蚀。选用的涂料、涂装遍数、涂层厚度均应满足设计要求，通常宜涂装4～5遍；规范：涂层干漆膜总厚度：室外为150μm，室内为125μm，其允许偏差-25μm。涂装46测厚仪检测检测47涂装漆膜测厚仪，其黄铜片为用于标定厚度的标准片涂装漆膜测厚仪483）为了现场安装方便，在构件组装成型之后，用油漆在明显之处按施工图标注构件的编号。另外，为了方便运输和安装，对重大构件还要标明重量和起吊位置。编号496.3.2钢结构的拼装与连接6.3.2.1工厂拼装6.2钢结构的拼装与连接50由于受运输、吊装等条件的限制，有时构件要分成两段或若干段出厂，为了保证安装的顺利进行，应根据构件或结构的复杂程度和设计要求，在出厂前进行预拼装。梁柱节点小组拼梁柱节点大组拼出厂前进行预拼装51国家大剧院壳体钢结构东莞华盈网架钢结构工厂国家大剧院壳体钢结构526.3.2.2.1普通螺栓普通螺栓常用的有六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓等。（1）六角螺栓按制造质量和产品等级则分为A、B、C三级：A级——精制螺栓；B级——半精制螺栓；C级——粗制螺栓。6.3.2.2螺栓连接（P192）六角螺栓大六角头小六角头螺栓连接53（2）双头螺栓（螺柱）用于连接厚板和不便使用六角螺栓连接的地方，如混凝土屋架、屋面梁悬挂单轨梁吊挂件等。（3）地脚螺栓分为普通地脚螺栓、直角地脚螺栓、锤头螺栓和锚固地脚螺栓。双头螺栓地脚螺栓双头、地角螺栓54地脚螺栓的固定方式（1）直接预埋（3）钻孔中锚固（2）特制模箱（锚固板）预埋固定地脚螺栓的固定方式55A50角钢上层模具930mm图3A止退螺母地脚螺栓Φ20加固钢筋A-A地梁面筋200mm9根Φ20钢筋@40加固焊接调整螺母紧固螺母50上层模具螺母垫圈50下层模具焊接止退螺母地脚螺栓56地脚螺栓固定钢柱照片地脚螺栓预埋照片地脚螺栓浇注成形后57施工（1）连接要求①螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈。螺母下不应多于2个，螺栓头下不应多于1个；②倾斜面上（槽钢、工字钢翼缘处）的螺栓连接，应放置斜垫片垫平，避免紧固螺栓时螺杆受到弯曲力；③动荷载或重要部位的螺栓，应放置弹簧垫圈；④螺栓伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的长度。施工58（2）长度选择连接螺栓的长度计算：L=δ+H+nh+C式中δ——连接板约束厚度（mm）；H——螺母的高度（mm）h——垫圈的厚度（mm）；n——垫圈的个数（个）C——螺杆的余长（5~10mm）连接螺栓的长度计算59（3）紧固轴力螺栓紧固必须从中心开始，对称施拧；紧固轴力应符合设计要求（采用锤敲或用力矩扳手检验）；要求螺栓不颤头和偏移，拧紧程度用塞尺检验。对接表面高差（不平度）不应超过0.5mm。紧固轴力60梁与梁节点连接照片梁与梁节点连接616.3.2.2.2高强度螺栓按照受力状况主要分为摩擦型和承压型连接两种。1．高强度六角头螺栓高强度大六角头螺栓为粗牙普通螺纹，分为8.8S和10.9S两种等级。一个连接副为一个螺栓、一个螺母和两个垫圈。高强度螺栓连接副应同批制造，保证扭矩系数稳定。高强度大六角头螺栓高强度螺栓622．扭剪型高强度螺栓扭剪型高强度螺栓连接副为一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。它适用于摩擦型连接的钢结构。复验螺栓连接副的预拉力平均值和标准差应符合下表要求。扭剪型高强度螺栓螺栓直径（mm）16202224紧固预拉力的平均值（kN）99~120154~1