钢结构分部工程质量控制

钢结构质量检查与评定上课班级：07级建筑工程技术专业钢结构的特点及应用•特点：•重量轻、截面小、强度高、受力可靠、施工方便、施工周期短、密封性好、抗震性好、耐热性较好等优点•缺点：•价格相对较贵、耐锈蚀性差、耐火性差、低温冷脆应用•1、普通钢结构：多层和高层钢结构建筑、钢结构住宅、工业厂房等。•2、轻型钢结构：门式钢架、薄型拱壳等。•3、空间钢结构：钢网架、网壳、薄膜、悬索膜结构等。•4、组合钢结构：钢和混凝土组合结构、钢和混凝土混合结构。钢结构的施工•一是钢构件、配件的制作与加工，一般在工厂生产；•二是钢结构的拼装安装、连接，即现场施工。•防腐、防火处理等。钢结构施工的特点•1、对制作、加工精度、测量、定位、放线要求严格。•2、焊接、紧固件连接工作量大。•3、安装过程中对天气、温度等条件敏感。•4、钢结构安装对机械设备要求高。•5、防腐、防火要求严。•6、钢结构构件多。•7、钢结构工程队工人的技术水平要求高。•8、施工具有连续性。•9、超高层钢结构施工，对安全要求高。授课内容构件制作质量事故安装质量事故钢结构加固方法钢材质量加工制作钢材锈蚀焊接质量安装事故的特征预防措施钢结构加固方法加固方案的注意问题加固施工注意问题材料质量及加工中的事故•1、事故特征•使用的钢材质量低劣•材料本身存在的一些变形•放样尺寸有偏差•构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹材料质量及加工中的事故•2、预防措施•钢材应根据设计要求选用，并应具有质量证明书。•钢材必须符合现行国家标准。•钢材在下料前和拼接后的变形，进行矫正。•放样、下料前要放足收缩余量。•组装前，零件、部件应检查合格；•要放足尺寸大样，对照足尺大样组装后再安装。材料及成品管理•1、加强对材料的质量控制，材料进场必须按规定的技术条件进行检验，合格后方可入库和使用。•2、钢材应按种类、材质、炉号、规格等分类平整堆放，并做好标记。•3、焊材必须分类堆放，并有明显标志，不得混放，焊材库必须干燥通风，严格控制库内温度和湿度。•4、高强度螺栓应防潮、防雨、防粉尘，并按规格、类型批号分类存放保管。•5、油漆和耐火涂料属时效性物资，库存积压易过期失效。焊条的化学成分与母材的化学成分相等或接近焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E43系列－熔敷金属抗拉强度≥420Mpa(43kgf/mm2)E4300特殊型平、立、仰、横交流或直流正、反接E4301钛铁矿型E4303钛钙型E4310高纤维素钠型直流反接E4311高纤维素钾型交流或直流反接E4312高钛钠型平、立、仰、横交流或直流正接E4313高钛钾型交流或直流正、反接E4315低氢钠型直流反接E4316低氢钾型交流或直流反接E4320氧化铁型平交流或直流正、反接平角焊交流或直流正接E4322平交流或直流正接E4323铁粉钛钙型平、平角焊交流或直流正、反接E4324铁粉钛型E4327铁粉氧化型平交流或直流正、反接平角焊交流或直流正接E4328铁粉低氢型平、平角焊交流或直流反接焊条型号•E4315┬┬┬││┬└表示焊条药皮为低氢钠型，采用直流反接焊接。││└─表示焊条适用于全位置焊接。│└──表示熔敷金属抗拉强度的最小值。└────表示焊条。焊条牌号•碳钢焊条（用“J”表示）•低合金高强钢焊条（用“J”表示）•钼和铬耐热钢焊条（用“R”表示）•低温钢焊条（用“W”表示）•不锈钢焊条（用“G”或“A”表示）二、焊接质量事故•1、事故特征•焊接材料质量与设计要求不符•焊缝有气孔、夹渣、不均匀•焊缝长度、宽度、高度等不满足构造要求•焊接变形钢结构的连接钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。钢结构连接的种类及其特点a)NNNNc)NNb)螺栓连接铆钉连接焊接连接连接方法优点缺点焊接对几何形体适应性强，构造简单，不削弱截面，省材省工，易于自动化，工效高，焊接残余应力大且不易控制，焊接变形大对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大铆接传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好费钢、费工,逐渐被高强螺栓取代普通螺栓连接装卸便利，设备简单螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大高强螺栓连接加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高焊条与局部焊件熔化、冷却，凝结成焊缝。是现代钢结构最主要的连接方法。3.2焊缝连接一、焊接方法电弧焊(1)手工电弧焊(2)自动半自动埋弧电弧焊｛(3)CO2气体保护焊—以C02为保护气体，使被熔化的金属不与空气接触。(4)气焊(5)电阻焊一、焊缝连接§3.1钢结构的连接方法对接焊缝连接优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。角焊缝连接三、螺栓连接优点：连接刚度大，传力可靠；分为：普通螺栓连接高强度螺栓连接二、铆钉连接N缺点：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差，施工速度慢。一、钢结构常用焊接方法1.手工电弧焊A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。原理：利用电弧产生热量熔化焊条和母材形成焊缝。§3.2焊接方法和焊接连接形式焊机导线熔池焊条焊钳保护气体焊件电弧Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500--5518)Q345钢选择E50型焊条(E5000--5048)B、焊条的表示方法：E—焊条(Electrode)第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2)第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；Q235钢选择E43型焊条（E4300--E4328)C、优、缺点2.埋弧焊（自动或半自动）、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣焊件埋弧自动焊A、焊丝的选择应与焊件等强度。B、优、缺点：优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限等。送丝器机器3.气体保护焊优、缺点：优点：焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制等。2.焊缝形式（1）对接焊缝正对接焊缝（2）角焊缝T型对接焊缝斜对接焊缝•c对接接头dT形接头•••a搭接接头•b角接接头•3.焊缝位置三、焊缝缺陷及焊缝质量检查1.焊缝缺陷2.焊缝质量检查外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：检验内部缺陷。内部检验主要采用超声波，有时还用磁粉检验荧光检验等辅助检验方法。还可以采用X射线或γ射线透照或拍片。焊炬割炬d未熔合e未焊透f夹渣和弧坑•••g焊接裂纹h焊接尺寸不符合要求和咬边i烧穿和气孔•a气孔•b夹渣c焊瘤《钢结构工程施工及验收规范》规定：焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：(1)需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。3.焊缝质量等级及选用(2)在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。（３）重级工作制和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。（４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。4.焊缝代号hfhf普通式hf1.5hf平坡式1、角焊缝的形式:一、角焊缝的形式和受力分析§3.3角焊缝的构造与计算直角角焊缝、斜角角焊缝（1）直角角焊缝hfhf凹面式三、焊接变形焊接变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的组合。§3－6螺栓连接的构造一、螺栓的种类1.普通螺栓C级---粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级；4表示fu≥400N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝1～3mm。A、B级---精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级;5或8表示fu≥500或800N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.3～0.5mm。按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。2.高强度螺栓由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经过热处理45号－8.8级；40B和20MnTiB－10.9级（a）大六角头螺栓（b）扭剪型螺栓扭剪型高强度螺栓单击图片播放二、螺栓的排列1.并列—简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构件截面削弱大；B错列A并列中距中距边距边距端距2.错列—排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截面削弱小；3.螺栓排列的要求（1）受力要求:垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能太小；顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能太小；对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大。（2）构造要求；螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。（3）施工要求为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。三、螺栓连接的构造要求为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的缀条除外；直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接：1、承受静载或间接动载的次要连接；2、承受静载的可拆卸结构连接；3、临时固定构件的安装连接。型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件；§3－7普通螺栓连接计算一、螺栓连接的受力形式FNFA只受剪力B只受拉力C剪力和拉力共同作用二、普通螺栓抗剪连接（一）工作性能和破坏形式1.工作性能对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上a、b两点相对位移δ和作用力N的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,即：(1)摩擦传力的弹性阶段(0~1段)直线段—连接处于弹性状态；该阶段较短—摩擦力较小。NδO1234NNabNN/2N/2(2)滑移阶段(1~2段)克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平段。NδO1234abNN/2N/2(3)栓杆传力的弹性阶段(2~3段)该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，N-δ关系以曲线状态上升。(4)弹塑性阶段(3~4段)达到‘3’后，即使给荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。‘4’点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力Nu。NδO1234abNN/2N/2Nu2.破坏形式（1）螺栓杆被剪坏栓杆较细而板件较厚时（2）孔壁的挤压破坏栓杆较粗而板件较薄时（3）板件被拉断截面削弱过多时N/2NN/2NNNN（4）板件端部被剪坏(拉豁)端矩过小时；端矩不应小于2dONN（5）栓杆弯曲破坏螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d这两种破坏构造解决N/2NN/2单层钢结构安装工程•钢结构单层工业厂房一般由柱、柱间支撑、吊车梁、制动梁（桁架）屋架、天窗架、上下支撑、檩条及墙体骨架等构件组成。柱基通常采用钢筋混凝土阶梯或独立基础。单层钢结构安装工程一．安装前的准备工作1.核对进场资料、质量证明、设计变更、图纸等技术资料2.落实深化施工组织设计，做好起吊前的准备工作3.掌握安装前后的外界环境，如风力、温度、风雪、日照等4.图纸的会审和自审5.基础验收6.垫板设置7