同濟(jì)大學(xué)土木工程施工第06章鋼結(jié)構(gòu)工程

1、 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容第六章第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)工程，是指以鋼鐵為基材，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工組裝而成的結(jié)構(gòu)，包括：工業(yè)廠房、高層建筑、塔桅、橋梁等。鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)輕、施工周期短、精度高、材料可回收利用等。1 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)加工工藝鋼結(jié)構(gòu)加工工藝一、鋼結(jié)構(gòu)加工前的準(zhǔn)備材料準(zhǔn)備；技術(shù)準(zhǔn)備： 施工詳圖設(shè)計(jì)、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。（一)放樣 根據(jù)詳圖或圖樣 要求的 形狀、尺寸，按照1:1把“產(chǎn)品、零件、或部件”的實(shí)形，畫在放樣臺(tái)或平板上，求取實(shí)長(zhǎng)并制成樣板的過(guò)程，求取實(shí)長(zhǎng)并制成樣

2、板的過(guò)程。對(duì)比較對(duì)比較復(fù)雜的殼體零、部件，還需要作圖展開(kāi)。復(fù)雜的殼體零、部件，還需要作圖展開(kāi)。3二、鋼結(jié)構(gòu)的放樣、號(hào)料與下料放樣、號(hào)料是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道工序。為了提高放樣、號(hào)料 的精度和效率，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（二）號(hào)料 用樣板在鋼板上畫出構(gòu)件的實(shí)樣，并打上各類的加工記號(hào)，為鋼材的切割下料做準(zhǔn)備。4（三）切割下料l切割的目的就是將放樣和號(hào)料的零件形狀從原材料上進(jìn)行下料分離。l鋼材切割可以通過(guò)切削、沖剪、摩擦機(jī)械力和熱切割來(lái)實(shí)現(xiàn)。l常用的切割方法有：機(jī)械剪切、氣割和等離子切割，三種方法。 機(jī)械切割法：（剪板機(jī)、聯(lián)合沖剪機(jī)、弓鋸床、砂輪機(jī)

3、割機(jī)、等） 利用上、下兩剪刀的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)切斷鋼材，或利用鋸片的切削運(yùn)動(dòng)把鋼材分離，或利用鋸片與工件間的摩擦發(fā)熱使金屬熔化而被切斷。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容5 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容三、構(gòu)件加工（一）矯正鋼材使用前矯正的原因：l材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力及存放、運(yùn)輸、吊運(yùn)不當(dāng)?shù)仍?，?huì)引起鋼材原材料變形；l在加工成型過(guò)程中，由于操作和工藝原因會(huì)引起成型件變形；l構(gòu)件連接過(guò)程中會(huì)存在焊接變形等。 為了保證鋼結(jié)構(gòu)的制作及安裝質(zhì)量，必須對(duì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的材料、構(gòu)件進(jìn)行矯正。鋼結(jié)構(gòu)的矯正，就是通過(guò)外力或加熱作用，使鋼材較短部分的纖維伸長(zhǎng)；或使較長(zhǎng)的纖維縮短，以迫使鋼材反變

4、形，使材料或構(gòu)件達(dá)到平直及一定幾何形狀的要求并符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工藝方法。矯正的形式主要有矯直、矯平、矯形三種。l矯正按外力來(lái)源分為：火焰矯正、機(jī)械矯正、手工矯正等；矯正按外力來(lái)源分為：火焰矯正、機(jī)械矯正、手工矯正等；l按矯正時(shí)鋼材的溫度分為：熱矯正、冷矯正。按矯正時(shí)鋼材的溫度分為：熱矯正、冷矯正。6 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容1火焰矯正 利用火焰對(duì)鋼材進(jìn)行局部加熱，被加熱處理的金屬由于膨脹受阻而產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬纖維冷卻后縮短而完成的。影響火焰矯正效果的因素有三個(gè)：火焰加熱位置、加熱的形式、加熱的熱量?；鹧婕訜岬奈恢脩?yīng)選擇在金屬纖維較長(zhǎng)的部位。加熱的形式有點(diǎn)狀加熱、線

5、狀加熱和三角形加熱三種。用不同的火焰熱量加熱，可獲得不同的矯正變形的能力。低碳鋼和普通低合金結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件用火焰矯正時(shí)，常采用600800C的加熱溫度。7 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2機(jī)械矯正鋼材的機(jī)械矯正：是在專用矯正機(jī)上進(jìn)行的。機(jī)械矯正的實(shí)質(zhì)：使彎曲的鋼材在外力作用下產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，以達(dá)到平直的目的。機(jī)械矯正的優(yōu)點(diǎn)：作用力大、勞動(dòng)強(qiáng)度小、效率高。鋼材的機(jī)械矯正的方法：拉伸機(jī)矯正、壓力機(jī)矯正、多輥矯正機(jī)矯正等。拉伸機(jī)矯正適用于薄板扭曲、型鋼扭曲、鋼管、帶鋼和線材等的矯正。 壓力機(jī)矯正適用于板材、鋼管和型鋼的局部矯正。多輥矯正機(jī)可用于型材、板材等的矯正。8 土木工程施工 第六章

6、 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容3手工矯正鋼材的手工矯正：采用錘擊的方法進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單靈活。手工矯正特點(diǎn)：矯正力小、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低而用于矯正尺寸較小的鋼材。在缺乏或不便使用矯正設(shè)備時(shí)采用。4. 鋼材、或構(gòu)件的矯正注意事項(xiàng)：鋼材在低溫情況下，不得進(jìn)行冷矯正（碳素結(jié)構(gòu)鋼 16時(shí)，低合金結(jié)構(gòu)鋼 12）。冷矯正和冷彎曲的最小曲率半徑和最大彎曲矢高應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定。矯正時(shí)，應(yīng)盡量避免損傷鋼材表面，其劃痕深度不得大于0.5mm，且不得大于該鋼材厚度負(fù)偏差的 12 。9 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（二）彎卷成型 1鋼板卷曲鋼板卷曲，是通過(guò)旋轉(zhuǎn)輥軸對(duì)板料進(jìn)行連續(xù)三點(diǎn)彎曲所形成的。l當(dāng)制件曲率半徑較大

7、時(shí)，可在常溫狀態(tài)下卷曲；l如制件曲率半徑較小或鋼板較厚時(shí)，則需在鋼板加熱后進(jìn)行。鋼板卷曲按其卷曲類型可分為單曲率卷制和雙曲率卷制。l單曲率卷制包括對(duì)圓柱面、圓錐面和任意柱面的卷制，操作簡(jiǎn)便，較常用。l雙曲率卷制可實(shí)現(xiàn)球面、雙曲面的卷制。10 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容 （1）預(yù)彎板料進(jìn)行預(yù)彎，使剩余直邊彎曲到所需的曲率半徑后再卷曲。預(yù)彎可在三輥、四輥或預(yù)彎壓力機(jī)上進(jìn)行。鋼板卷曲工藝包括預(yù)彎、對(duì)中和卷曲三個(gè)過(guò)程。11 （2）對(duì)中將預(yù)彎的板料置于卷板機(jī)上彎曲時(shí)，為防止產(chǎn)生歪扭，使板材的縱向中心線 與 輥軸軸線保持嚴(yán)格的平行。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（3）卷曲 采

8、用多次進(jìn)給法卷曲。利用上輥筒(三輥機(jī))或側(cè)輥筒(四輥機(jī)) 位置的調(diào)節(jié)使板料發(fā)生初步的彎曲，然后來(lái)回滾動(dòng)而卷曲。當(dāng)板料移至邊緣時(shí)，根據(jù)板邊和準(zhǔn)線檢查板料位置是否正確。逐步壓下上輥并來(lái)回滾動(dòng)，使板料的曲率半徑逐漸減小，直至達(dá)到規(guī)定的要求。122管材彎曲3型材彎曲型鋼彎曲時(shí)，由手截面重心線與力的作用線不在同一平面上，同時(shí)型鋼除受彎曲力矩外還受扭矩的作用，所以型鋼斷面會(huì)產(chǎn)生畸變?；兂潭热Q于應(yīng)力的大小，而應(yīng)力的大小又取決于彎曲半徑。彎曲半徑越小，則畸變程度越大，為了控制應(yīng)力與變形，應(yīng)控制最小彎曲半徑。如果制件的曲率半徑較大，一般采用冷彎；反之則采用熱彎。 根據(jù)被彎管材的 界面尺寸和彎曲半徑，分為：形

9、彎在形彎設(shè)備上、通過(guò)成形模具，連續(xù)彎曲管材；壓彎截面尺寸較大的管材，油壓機(jī)與成形模具，逐步壓彎成形；中頻彎截面尺寸較大、彎曲曲率較小的管材，采用中頻電流瞬間加熱 需彎曲段、并在外力作用下按要求彎曲。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（三）邊緣加工n在鋼結(jié)構(gòu)制造中，經(jīng)過(guò)剪切或氣割過(guò)的鋼板邊緣，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生硬化和變態(tài)。n為了保證橋梁或重型吊車梁等重型構(gòu)件的質(zhì)量，需要對(duì)邊緣進(jìn)行加工，其刨切量不應(yīng)小于2.0mm。此外，為了保證焊縫質(zhì)量，考慮到裝配的準(zhǔn)確性，要將鋼板邊緣刨成或鏟成坡口，往往還要將邊緣刨直或銑平。邊緣加工的部位包括：l吊車梁翼緣板、支座支撐面等具有工藝性要求的加工面；l設(shè)計(jì)圖

10、紙中有技術(shù)要求的焊接坡口；l尺寸精度要求嚴(yán)格的加勁板、隔板、腹板及有孔眼的節(jié)點(diǎn)板等。l常用的邊緣加工方法有鏟邊、刨邊、銑邊和碳弧電氣刨邊四種。13 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容14（四）其他工藝1折邊在鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中，常把構(gòu)件的邊緣壓彎成傾角或一定形狀的操作過(guò)程稱為折邊。這類工件的彎曲折邊常利用折邊機(jī)進(jìn)行。折邊用于薄板構(gòu)件，有較長(zhǎng)的彎曲線和很小的彎曲半徑。薄板經(jīng)折邊后可以大大提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2模具壓制在鋼結(jié)構(gòu)制孔中包括：鉚釘孔、普通螺栓連接孔、高強(qiáng)度螺栓孔、地腳螺栓孔等，制孔方法有：沖孔、鉆孔，兩種。l鉆孔適用任何規(guī)格的鋼板、型

11、鋼的孔加工。使用鉆床、電鉆、風(fēng)鉆等加工。l鉆孔的特點(diǎn)：切削方法，孔壁損傷小、孔位精度高。153制孔在壓力設(shè)備上 利用模具 使鋼材成形。 模具的形狀尺寸與制造質(zhì)量，決定成形質(zhì)量按加工工序，模具分：沖裁模、彎曲模、拉伸模、壓延模，4種?；鹧娓羁祝寒?dāng)?shù)啬_螺栓孔與螺栓的間距較大、孔徑大于50mm時(shí)采用。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的拼裝與連接鋼結(jié)構(gòu)的拼裝與連接由于受運(yùn)輸、吊裝等條件的限制，有時(shí)構(gòu)件要分段出廠。為了保證安裝的順利進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程序和設(shè)計(jì)要求，在出廠前進(jìn)行預(yù)拼裝：管結(jié)構(gòu)為立體預(yù)拼裝（可設(shè)卡、夾具），其他結(jié)構(gòu)一般均為平面拼裝（構(gòu)件應(yīng)處于自由狀

12、態(tài)、不得強(qiáng)行固定）。一、工廠預(yù)拼裝在預(yù)拼裝時(shí)，對(duì)螺栓連接的節(jié)點(diǎn)板除檢查各部位尺寸外，還應(yīng)用試孔器檢查板疊孔的通過(guò)率。預(yù)拼裝檢查合格后，對(duì)上、下定位中心線、標(biāo)高基準(zhǔn)線、交線中心點(diǎn)等應(yīng)標(biāo)注清楚、準(zhǔn)確。 構(gòu)件的方法：焊接、鉚接、螺栓連接。16 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容預(yù)拼裝的允許偏差應(yīng)符合規(guī)定，如表：17 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容二、焊接施工方法（一）概述焊接：是將需要連接的構(gòu)件在連接部分加熱到熔化狀態(tài)后使它們連接起來(lái)的加工方法；有時(shí)也在半熔化狀態(tài)下加壓力使它們連接，或在其間加入其他熔化狀態(tài)的金屬使它們冷卻后連成一體的加工工藝方法。焊接的優(yōu)點(diǎn)：在構(gòu)件上不需要鉆孔，

13、構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工容易，而且還不削弱構(gòu)件截面。焊接方法的選擇應(yīng)考慮焊接構(gòu)件的材質(zhì)和厚度、接頭的形式和焊接設(shè)備；焊接的效率和經(jīng)濟(jì)性；焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。1建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的一般要求18 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容二、焊接施工方法（一）概述19建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法有：手工電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、電渣焊、螺柱焊（栓釘焊）。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（二）焊接施工電弧焊是工程中應(yīng)用最普遍的焊接形式。1焊接接頭焊接接頭（按焊接方法）分為：熔化接頭、電渣焊接頭兩大類。焊接接頭形式，見(jiàn)表所示。20 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2焊縫形式（1）焊縫形式按施焊的

14、空間位置分為：平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫，四種形式，如圖。平焊的熔滴靠自重過(guò)渡，操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定；橫焊時(shí)，由于重力熔化金屬容易下淌，而使焊縫上側(cè)產(chǎn)生咬邊，下側(cè)產(chǎn)生焊瘤或未焊透等缺陷；立焊焊縫成形更加困難，易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、夾渣、表面不平等缺陷；仰焊時(shí)，必須保持最短的弧長(zhǎng)，因此常出現(xiàn)未焊透、凹陷等質(zhì)量問(wèn)題。21 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2焊縫形式平焊的熔滴靠自重過(guò)渡，操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定；橫焊時(shí)，由于重力熔化金屬容易下淌，而使焊縫上側(cè)產(chǎn)生咬邊，下側(cè)產(chǎn)生焊瘤或未焊透等缺陷；立焊焊縫成形更加困難，易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、夾渣、表面不平等缺陷；仰焊時(shí)，必須保持最短的弧長(zhǎng)，因此常出現(xiàn)未焊

15、透、凹陷等質(zhì)量問(wèn)題。22（2）焊縫按結(jié)合形式，可分為：對(duì)接焊縫、角焊縫和塞焊縫 三種，如圖。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容3焊接工藝參數(shù)的選擇 手工電弧焊的焊接工藝參數(shù)：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性、等。焊條直徑的選擇依據(jù)：焊件厚度、接頭形式、焊縫位置、焊接層次 等因素。一般情況，可根據(jù)下表按焊件厚度選擇焊條直徑，并傾向于選擇較大直徑的焊條。平焊時(shí)，直徑可大一些；立焊時(shí)，所用焊條直徑不超過(guò)5mm；橫焊和仰焊時(shí)，所用直徑不超過(guò)4mm；開(kāi)坡口多層焊接時(shí)，為了防止產(chǎn)生未焊透的缺陷，第一層焊縫宜采用直徑為3.2mm的焊條。23（1） 焊條直徑（2） 焊接電流焊接

16、電流的選擇依據(jù)：焊條的類型、直徑，焊縫空間位置，焊件的厚度、接頭形式 等。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容4焊接前的準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備包括：坡口制備、預(yù)焊部位清理、焊條烘干、預(yù)熱、預(yù)變形及高強(qiáng)度鋼切割表面探傷 等。l碰擊法是將焊條垂直于工件進(jìn)行碰擊，然后迅速保持一定距離；碰擊法是將焊條垂直于工件進(jìn)行碰擊，然后迅速保持一定距離；l劃擦法是將焊條端頭輕輕劃過(guò)工件，然后保持一定距離。劃擦法是將焊條端頭輕輕劃過(guò)工件，然后保持一定距離。l施工中，嚴(yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧。在坡口內(nèi)引弧的局施工中，嚴(yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧。在坡口內(nèi)引弧的局部面積應(yīng)熔焊一次，不得留下弧坑。部面積應(yīng)熔焊一

17、次，不得留下弧坑。245引弧與熄弧引?。号鰮舴?、劃擦法。嚴(yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容 （2）焊條要沿焊縫方向移動(dòng)：形成線形焊縫。（3）焊條橫向擺動(dòng)：形成焊縫的一定寬度。一般焊縫的寬度是焊條直徑的1.5倍左右。采用合適的運(yùn)條方式可以在各種焊接位置得到優(yōu)質(zhì)的焊縫。256運(yùn)條方法（1）焊條沿中心線向下送進(jìn)，防止斷弧。 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容7焊接完工后的處理焊接結(jié)束后，對(duì)焊縫及兩側(cè)清理：徹底清除飛濺物、焊渣和焊瘤等。26 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容 三、螺栓連接施工（一）普通螺栓 1普通螺栓的種類和用途普通螺栓是鋼

18、結(jié)構(gòu)常用的緊固件之一，用作鋼結(jié)構(gòu)中構(gòu)件間的連接、固定，或?qū)摻Y(jié)構(gòu)固定到基礎(chǔ)上，使之成為一個(gè)整體。 常用的普通螺栓有：六角螺栓、雙頭螺栓、地腳螺栓 等。27 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容2普通螺栓的施工l永久螺栓的螺栓頭和螺母的下面應(yīng)放置平墊圈。l螺栓頭和螺母應(yīng)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面及墊圈密貼。l傾斜面的螺栓連接應(yīng)放置斜墊片墊平，以使螺母和螺栓的頭部支承面垂直于螺桿，避免螺栓緊固時(shí)螺桿受到彎曲力。l永久螺栓和錨固螺栓的螺母滿足施工圖紙中的設(shè)計(jì)規(guī)定，采用有防松裝置的螺母或彈簧墊圈。l對(duì)于動(dòng)荷載或重要部位的螺栓連接，應(yīng)在螺母的下面按設(shè)計(jì)要求放置彈簧墊圈。l各種螺栓連接，從螺母一側(cè)伸出螺栓的長(zhǎng)

19、度應(yīng)保持在不小于兩個(gè)完整螺紋的長(zhǎng)度。l使用螺栓等級(jí)和材質(zhì)應(yīng)符合施工圖紙的要求。 （1） 連接要求：28 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（2）長(zhǎng)度選擇連接螺栓的長(zhǎng)度可按下述公式計(jì)算： L = + H + n h + C 式中 連接板約束厚度(mm) H 螺母的高度(mm) h 墊圈的厚度(mm) n 墊圈的個(gè)數(shù)(個(gè)) C 螺桿的余長(zhǎng)(510mm)。（3）緊固軸力l螺栓緊固必須從中心開(kāi)始，對(duì)稱施擰。l施擰時(shí)的緊固軸力應(yīng)不超過(guò)相應(yīng)的規(guī)定：永久螺栓擰緊質(zhì)量檢驗(yàn)采用錘敲或用力矩扳手檢驗(yàn)，要求螺栓不顫頭和偏移，擰緊的真實(shí)性用塞尺檢查，對(duì)接表面高差(不平度)不應(yīng)超過(guò)0.5mm。29 土木工程施工 第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程 課程內(nèi)容（二）高強(qiáng)度螺拴l高強(qiáng)度螺栓是由：優(yōu)質(zhì)碳素鋼或低合金鋼材料，制成。具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)。l高強(qiáng)度