鋼結(jié)構(gòu)的特點、應(yīng)用和發(fā)展

第七章鋼構(gòu)造工程主要內(nèi)容：鋼構(gòu)造加工制造工藝；鋼構(gòu)造構(gòu)件的焊接；緊固件銜接工程；單層鋼構(gòu)造安裝工程；多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程；鋼網(wǎng)架構(gòu)造安裝工程；鋼構(gòu)造涂裝工程。7.1鋼構(gòu)造加工制造工藝鋼構(gòu)造是由鋼板、熱軋型鋼和冷加工成型的薄壁型鋼制造而成。與其他資料的構(gòu)造相比具有以下優(yōu)點：〔1〕資料強(qiáng)度高，鋼材質(zhì)量輕?！?〕韌性、塑性好?！?〕材質(zhì)均勻?！?〕制造簡單，施工周期短。〔4〕密封性好。第七章鋼構(gòu)造工程鋼構(gòu)造的缺陷有：〔1〕耐熱但不耐火150攝氏度時強(qiáng)度無變化，600攝氏度時強(qiáng)度約為0?！?〕鋼材耐腐蝕性能差，維護(hù)費用高。7.1鋼構(gòu)造加工制造工藝第七章鋼構(gòu)造工程一、鋼構(gòu)造的加工制造〔一〕加工制造前的預(yù)備任務(wù)1.加工制造圖;2.加工制造前的施工條件分析;3.鋼卷尺：同一把尺;4.上崗培訓(xùn)、操作考核、技術(shù)交底二、鋼構(gòu)造加工制造的工藝程序1、放樣放樣是鋼構(gòu)造制造工藝中的第一道工序，其任務(wù)的準(zhǔn)確與否將直接影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量，至關(guān)重要。放樣任務(wù)包括如下內(nèi)容：核對圖紙的安裝尺寸和孔距；以1:1的大樣放出節(jié)點；核對各部分的尺寸；制造樣板和樣桿作為下料、彎制、銑、刨、制孔等加工的根據(jù)第七章鋼構(gòu)造工程7.1鋼構(gòu)造加工制造工藝2、號料號料〔也稱劃線〕，即利用樣板、樣桿或根據(jù)圖紙，在板料及型鋼上畫出孔的位置和零件外形的加工界限。號料的普通任務(wù)內(nèi)容包括：檢查核對資料；在資料上劃出切割、銑、刨、彎曲、鉆孔等加工位置，打沖孔，標(biāo)注出零件的編號等。常采用以下幾種號料方法：①集中號料法

②套料法③統(tǒng)計計算法④余料一致號料法7.1鋼構(gòu)造加工制造工藝第七章鋼構(gòu)造工程3、切割下料目的就是將放樣和號料的零件外形從原資料上進(jìn)展下料分別。鋼材的切割可以經(jīng)過切削、沖剪、摩擦機(jī)械力和熱切割來實現(xiàn)。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。4、坡口加工5、開孔

在鋼構(gòu)造制孔中包括鉚釘孔、普通螺栓銜接孔、高強(qiáng)度螺栓孔、地腳螺栓孔等，制孔方法通常有沖孔和鉆孔兩種。6、組裝二、鋼構(gòu)造構(gòu)件的驗收、運輸、堆放7.1鋼構(gòu)造加工制造工藝第七章鋼構(gòu)造工程7.2鋼構(gòu)造構(gòu)件的焊接一、鋼構(gòu)造構(gòu)件常用的焊接方法焊接構(gòu)造根據(jù)對象和用途大致可分為建筑焊接構(gòu)造、貯罐和容器焊接構(gòu)造、管道焊接構(gòu)造、導(dǎo)電性焊接構(gòu)造。主要焊接方法：手工電弧焊、氣體維護(hù)焊、自維護(hù)電弧焊、埋弧焊、螺柱焊、點焊a〕手工電弧焊；b〕自動電弧焊1—電源；2—導(dǎo)線；3—夾具；4—焊條；5—電?。?—焊件；7—焊縫；8—轉(zhuǎn)盤；9—漏斗；10——熔劑；11熔化的熔劑；12—挪動方向第七章鋼構(gòu)造工程二、

質(zhì)量檢查1.焊前檢驗2.焊接消費中的檢驗：無損檢驗〔外觀檢查、致密性檢驗、無損探傷〕破壞性檢驗3.廢品檢驗7.2鋼構(gòu)造構(gòu)件的焊接第七章鋼構(gòu)造工程7.3緊固件銜接工程螺栓作為鋼構(gòu)造銜接緊固件，通常用于構(gòu)件間的銜接、固定、定位等。鋼構(gòu)造中的銜接螺栓普通分普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種。普通螺栓或高強(qiáng)度螺栓而不施加緊固力，該銜接即為普通螺栓銜接；高強(qiáng)度螺栓并對螺栓施加緊固力，該銜接稱高強(qiáng)度螺栓銜接。一、普通螺栓銜接鋼構(gòu)造普通螺栓銜接即將普通螺栓、螺母、墊圈機(jī)械地和銜接件銜接在一同構(gòu)成的一種銜接方式。普通螺栓的施工要求：〔1〕銜接要求〔2〕直徑和長度選擇〔3〕螺栓緊固第七章鋼構(gòu)造工程二、高強(qiáng)螺栓銜接高強(qiáng)度螺栓銜接曾經(jīng)開展成為與焊接并舉的鋼構(gòu)造主要銜接方式之一，它具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好、銜接剛度高，施工簡便等優(yōu)點，被廣泛地運用在建筑鋼構(gòu)造和橋梁鋼構(gòu)造的工地銜接中。

高強(qiáng)度螺栓銜接按其受力情況，可分為摩擦型銜接、摩擦-承壓型銜接、承壓型銜接和張拉型銜接等幾種類型，其中摩擦型銜接是目前廣泛采用的根本銜接方式。7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程〔1〕高強(qiáng)度六角頭螺栓

鋼構(gòu)造用高強(qiáng)度大六角頭螺栓，分為8.8和10.9兩種等級，一個銜接副為一個螺栓、一個螺母和兩個墊圈。高強(qiáng)度螺栓銜接副應(yīng)同批制造，保證扭矩系數(shù)穩(wěn)定，同批銜接副扭矩系數(shù)平均值為0.110-0.150，其扭矩系數(shù)規(guī)范偏向應(yīng)不大于0.010。

〔2〕扭剪型高強(qiáng)度螺栓

鋼構(gòu)造用扭剪型高強(qiáng)度螺栓一個螺栓銜接副為一個螺栓、一個螺母和一個墊圈，它適用于摩擦型銜接的鋼構(gòu)造。7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程高強(qiáng)度螺栓施工只需包括以下幾個方面：

〔1〕施工的機(jī)具

a．手動扭矩扳手

各種高強(qiáng)度螺栓在施工中以手動緊固時，都要運用有示明扭矩值的扳手施擰，使到達(dá)高強(qiáng)度螺栓銜接副規(guī)定的扭矩和剪力值。普通常用的手動扭矩扳手有指針式、音響式和扭剪型三種。b.扭剪型手動扳手

這是一種緊固扭剪型高強(qiáng)度螺栓運用的手動力矩扳手。配合扳手緊固螺栓的套筒，設(shè)有內(nèi)套筒彈簧、內(nèi)套筒和外套筒。這種扳手靠螺栓尾部的卡頭得到緊固反力，使緊固的螺栓不會同時轉(zhuǎn)動。內(nèi)套筒可根據(jù)所緊固的扭剪型高強(qiáng)度螺栓直徑而改換相順應(yīng)的規(guī)格。緊固終了后，扭剪型高強(qiáng)度螺栓卡頭在頸部被剪斷，所施加的扭矩可以視為合格。7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程

c．電動扳手

鋼構(gòu)造用高強(qiáng)度大六角頭螺栓緊固時用的電動扳手有：NR-9000A，NR-12和雙重絕緣定扭矩、定轉(zhuǎn)角電動扳手等，是裝配和安裝六角高強(qiáng)度螺栓機(jī)械化工具，可以自動控制扭矩和轉(zhuǎn)角，適用于鋼構(gòu)造橋梁、廠房建立、化工、發(fā)電設(shè)備安裝大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工的初擰、終擰和扭剪型高強(qiáng)度螺栓的初擰，以及對螺栓緊固件的扭矩或軸力有嚴(yán)厲要求的場所。

7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程〔2〕高強(qiáng)度螺栓的施工

a．大六角頭高強(qiáng)度螺栓

〔a〕扭矩法施工

在采用扭矩法終擰前，應(yīng)首先進(jìn)展初擰，對螺栓多的大接頭，還需進(jìn)展復(fù)擰。初擰的目的就是使銜接接觸面密貼，普通常用規(guī)格螺栓〔M20、M22、M24〕的初擰扭矩在200-300N·m，螺栓軸力到達(dá)10-50kN即可。初擰、復(fù)擰及終擰普通都應(yīng)從中間向兩邊或周圍對稱進(jìn)展，初擰和終擰的螺栓都應(yīng)做不同的標(biāo)志，防止漏擰、超擰等不平安隱患，同時也便于檢查人員檢查緊固質(zhì)量。

7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程〔b〕轉(zhuǎn)角法施工

轉(zhuǎn)角法就是利用螺母旋轉(zhuǎn)角度以控制螺桿彈性伸長量來控制螺栓軸向力的方法。采用轉(zhuǎn)角法施工可防止較大的誤差。轉(zhuǎn)角法施工分初擰和終擰兩步進(jìn)展〔必要時需添加復(fù)擰〕，初擰的要求比扭矩法施工要嚴(yán)，由于起初銜接板間隙的影響，螺母的轉(zhuǎn)角大都耗費于板縫，轉(zhuǎn)角與螺栓軸力關(guān)系不穩(wěn)定。初擰的目的是為消除板縫影響，使終擰具有一致的根底。轉(zhuǎn)角法施工在我國已有30多年的歷史，但對初擰扭矩尚沒有一定的規(guī)范，各個工程根據(jù)詳細(xì)情況確定，普通地講，對于常用螺栓，初擰扭矩定在200~300N·m比較適宜，初擰應(yīng)該使銜接板縫密貼為準(zhǔn)。終擰是在初擰的根底上，再將螺母擰轉(zhuǎn)一定的角度，使螺栓軸向力到達(dá)施工預(yù)拉力。7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程b．扭剪型高強(qiáng)度螺栓

扭剪型高強(qiáng)度螺栓銜接副緊固施工比大六角頭高強(qiáng)度螺栓銜接副緊固施工要簡便得多，正常的情況采用公用的電動扳手進(jìn)展終擰，梅花頭擰掉標(biāo)志著螺栓終擰的終了。7.3緊固件銜接工程第七章鋼構(gòu)造工程7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程鋼構(gòu)造單層工業(yè)廠房普通由柱、柱間支撐、吊車梁、制動梁〔桁架〕屋架、天窗架、上下支撐、檁條及墻體骨架等構(gòu)件組成。柱基通常采用鋼筋混凝土階梯或獨立根底。第七章鋼構(gòu)造工程第七章鋼構(gòu)造工程7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程安裝前的預(yù)備任務(wù)核對進(jìn)場資料、質(zhì)量證明、設(shè)計變卦、圖紙等技術(shù)資料落實深化施工組織設(shè)計，做好起吊前的預(yù)備任務(wù)掌握安裝前后的外界環(huán)境，如風(fēng)力、溫度、風(fēng)雪、日照等圖紙的會審和自審根底驗收墊板設(shè)置灌筑砂漿采用無收縮微膨脹砂漿，且比根底砼高一個等級7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程第七章鋼構(gòu)造工程二、鋼柱子安裝設(shè)置標(biāo)高觀測點和中心線標(biāo)志，標(biāo)高觀測點的設(shè)置應(yīng)與牛腿支承面為基準(zhǔn)，且便于察看，無牛腿柱應(yīng)以柱頂端與桁架銜接的最后一個安裝孔中心為基準(zhǔn)。中心線標(biāo)志應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定多節(jié)柱安裝時，宜將柱組裝后再整體吊裝。鋼柱吊裝后應(yīng)進(jìn)展調(diào)整，如溫差、陽光側(cè)面照射等引起的偏向柱子安裝后允許偏向應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定屋架、吊車梁安裝后，進(jìn)展總體調(diào)整，然后再進(jìn)展固定銜接。長細(xì)比較大的柱子，吊裝后應(yīng)添加暫時固定措施。柱間支撐應(yīng)在柱子找正后再進(jìn)展安裝。第七章鋼構(gòu)造工程7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程三、吊車梁的安裝應(yīng)在柱子第一次校正的柱間支撐安裝后進(jìn)展，安裝順序從有柱間支撐的跨間開場，吊裝后的吊車梁應(yīng)進(jìn)展暫時固定。吊車梁的校正應(yīng)在屋面系統(tǒng)構(gòu)件安裝并永久銜接后進(jìn)展，其允許偏向應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定。其標(biāo)高的校正可通過調(diào)整柱底板下墊板厚度進(jìn)展。吊車梁下翼緣與柱牛腿的銜接應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定。吊車梁與輔助桁架的安裝宜采用拼裝后整體吊裝，其側(cè)向彎曲、扭曲和垂直度應(yīng)符合規(guī)定。四、吊車軌道安裝五、屋面系統(tǒng)構(gòu)造安裝六、維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)造安裝七、平臺、梯子及欄桿的安裝第七章鋼構(gòu)造工程7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程國家體育場國家體育場建筑體形上像鳥巢?？砂?萬人。平面為橢圓形,長軸340m短軸292m。屋蓋中間有一個146m×76m的開口，這部分將設(shè)計成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達(dá)16萬t。第七章鋼構(gòu)造工程7.4單層鋼構(gòu)造安裝工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程用于鋼構(gòu)造高層建筑的體系有：框架構(gòu)造、框架-剪力墻構(gòu)造、框筒構(gòu)造、組合筒體系及交錯鋼桁架體系等。鋼構(gòu)造具有強(qiáng)度高、抗震性能好、施工速度快的優(yōu)點，所以在高層建筑中得到廣泛運用。但同時對鋼量大、造價高、防火要求高。鋼屋架網(wǎng)架、網(wǎng)殼構(gòu)造懸索構(gòu)造拱架構(gòu)造橋梁構(gòu)造大跨度鋼構(gòu)造第七章鋼構(gòu)造工程天津奧林匹克體育場俯瞰效果圖“綠色奧運〞、“科技奧運〞、“人文奧運〞建筑底面面積為80,000m2，屋頂面積76,719m2，地上層數(shù)6層，最高點高度53.00m，可包容觀眾數(shù)60,000。屋頂構(gòu)造采用鋼桁架懸挑構(gòu)造。屋面桁架落地，形似露珠。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程國家大劇院第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程位于北京人民大會堂西側(cè)，西長安街以南，總占地面積近12公頃，總建筑面積近15萬平方米，總投資26.88億元，目前已進(jìn)展過網(wǎng)殼部分設(shè)計與施工驗收審查會議。該工程外部圍護(hù)構(gòu)造為鋼構(gòu)造網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸212.2m，南北短軸143.64m，總高度46.285。內(nèi)設(shè)歌劇院〔2416席〕、音樂廳〔2021席〕及戲劇院〔1040席〕及公共大廳等。屋面采用鈦金屬板，整個網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖〔35500m2〕,各種通道及入口均設(shè)在水下。設(shè)計為法國巴黎機(jī)場公司安德魯建筑師，北京市建筑設(shè)計研討院參與主體設(shè)計，整體構(gòu)造用鋼量達(dá)6750t，195kg/m。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程〔2〕重型廠房構(gòu)造西安變壓器廠〔400t吊車〕第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程上海環(huán)球金融中心由日本森大廈株式會社的全額子公司森海外株式會社及日本具有代表性的銀行、保險公司、商社等36家企業(yè)，偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金(OECF)結(jié)合投資的上海環(huán)球金融中心，總投資逾750億日元。位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，建筑總面積335,420平方米，地下3層，地上94層。建成后的高度達(dá)460米?？傆娩摿?6000t，鋼筋混凝土中心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱，目前正在施工根底。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程上海金茂大廈金茂大廈是由中國上海對外貿(mào)易中心股份獨家投資5.6億美圓建立的一座88層的超高層大廈，建筑高度420.5米，建筑面積28.9萬平方米，于1998年8月28日開工。總用鋼量14000t，鋼筋混凝土中心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱。設(shè)計者為美國S.O.M事務(wù)所。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程央視新臺址央視新臺址建立工程位于北京朝陽區(qū)東三環(huán)中路、北京商務(wù)中心區(qū)的中心地段，占地面積18.7萬平方米，總建筑面積55萬平方米,230m。央視新臺址建立工程總投資約50億元人民幣，2003年10月開工建立，2021年正式運轉(zhuǎn)。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程臺北101長寬各150m，總面積30277m2，塔高508m，世界第一高，26層以上以8層為一單元。主要由巨柱、中心系統(tǒng)及外伸桁架梁。巨柱自地下5層至地上90層，最大尺寸為2.4mx3m。直徑5.5m，中670t的阻尼器第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程〔4〕挺拔建筑電視塔、微波塔、通訊塔等東方明珠電視塔東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔，以其468米的高度成為亞洲第一高塔。她于1991年3月開場建造，1994年11月完工，總分量達(dá)12萬噸，總投資8.3億元人民幣。東方明珠塔由三根直徑為九米的擎天立柱、太空艙、上球體、下球體、五個小球、塔座和廣場組成。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程一、安裝前的預(yù)備任務(wù)檢查并標(biāo)注定位軸線及標(biāo)高的位置檢查鋼柱根底，包括根底的中心線、標(biāo)高、地角螺栓等確定流水方向，劃分施工段安排鋼構(gòu)件在現(xiàn)場的堆放位置選擇起重機(jī)械選擇吊裝方法：分件吊裝、綜合吊裝等軸線、標(biāo)高、螺栓允許偏向應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定。二、安裝與校正〔一〕鋼柱的吊裝與校正第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程鋼柱吊裝：選用雙機(jī)抬吊〔遞送法〕或單機(jī)抬吊〔旋轉(zhuǎn)法〕，并做好維護(hù)。鋼柱校正：對垂直度、軸線、牛腿面標(biāo)高進(jìn)展初驗，柱間間距用液壓千斤頂與鋼楔或倒鏈與鋼絲繩校正。柱底灌漿：先在柱腳周圍立模板、將根底上外表去除干凈，用高強(qiáng)聚合砂漿從一側(cè)自在灌入至密實?！捕充摿旱牡跹b與校正鋼梁吊裝前，應(yīng)于柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子間距，并應(yīng)在梁上裝好扶手和扶手繩，以便待主梁吊裝就位后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的平安。鋼梁普通可在鋼梁的翼緣處開孔為吊點，其位置取決于鋼梁的跨度。為減少高空作業(yè)，保證質(zhì)量，并加快吊裝進(jìn)度，可將梁、柱在地面組裝成排架后進(jìn)展整體吊裝。要反復(fù)校正，符合要求。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程三、構(gòu)件間的銜接鋼柱間的銜接常采用坡口焊銜接，主梁與鋼柱的銜接普通上、下翼緣用坡口焊銜接，而腹板用高強(qiáng)螺栓連。次梁與主梁的銜接根本上是在腹板處用高強(qiáng)螺栓銜接，少量再在上、下翼緣處用坡口焊銜接。柱與梁的焊接順序，先焊接頂部柱、梁節(jié)點，再焊接底部柱、梁結(jié)點，最后焊接中間部分的柱、梁節(jié)點。高強(qiáng)螺栓銜接兩個銜接構(gòu)件的緊固順序是：先主要構(gòu)件，后次要構(gòu)件。工字形構(gòu)件的緊固順序是：上翼緣、下翼緣、腹板。同一節(jié)柱上各梁柱節(jié)點的緊固順序：柱子上部的梁柱節(jié)點、柱子下部的梁柱節(jié)點、柱子中部的梁柱節(jié)點。第七章鋼構(gòu)造工程7.5多層及高層鋼構(gòu)造安裝工程7.6鋼網(wǎng)架構(gòu)造安裝工程網(wǎng)架構(gòu)造是由多根桿件按照一定的規(guī)律布置，經(jīng)過結(jié)點銜接而成的網(wǎng)格狀桿系構(gòu)造。具有空間受力特點網(wǎng)架構(gòu)造的整體性好，能有效地接受各種非對稱荷載、集中荷載、動力荷載。其構(gòu)件和節(jié)點可定型化，適用于工廠成批消費，現(xiàn)場拼裝。網(wǎng)架構(gòu)造安裝方法：高空拼裝法、整體安裝法、高空滑移法第七章鋼構(gòu)造工程一、高空拼裝法先在地面上搭設(shè)拼裝支架，然后用起重機(jī)把網(wǎng)架構(gòu)件分件或分塊吊至空中的設(shè)計位置，在支架上進(jìn)展拼裝的方法。網(wǎng)架的總的拼裝順序是從建筑物的一端開場向另一端以兩個三角形同時推進(jìn)，待兩個三角形相反后，那么按人字形逐漸向前推進(jìn)，最后在另一端的正中閉合。每榀塊體的安裝