《鋼結(jié)構(gòu)工程》PPT課件.ppt

1、7/28/2020,1,第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程（目錄）,總體介紹2 61鋼桁架4 62薄壁型鋼屋架17 63網(wǎng)架結(jié)構(gòu)51 結(jié) 束70,7/28/2020,2,第六章 鋼結(jié)構(gòu)工程,總體介紹： 1.何為鋼結(jié)構(gòu)？ 指用鋼板、型鋼和圓鋼通過(guò)焊接、鉚接、螺栓連接等方式制造的結(jié)構(gòu)。 2. 使用范圍： 大跨度結(jié)構(gòu)、重工業(yè)廠(chǎng)房、高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、容器和其他構(gòu)筑物、移動(dòng)結(jié)構(gòu)等方面。,7/28/2020,3,6-1鋼桁架,3.特點(diǎn)： 強(qiáng)度高，塑性和韌性較好； 勻質(zhì)性和同向性較好； 重量輕； 具有可焊性； 耐腐蝕、耐火性較差。,7/28/2020,4,6-1鋼桁架（目錄）,一、鋼桁架的幾種類(lèi)型5 1.三角形桁架5 2

2、.體形桁架6 3.平行弦桁架7 4.多邊形桁架8 二、輕型鋼屋架的應(yīng)用9 1.圓鋼、小角鋼組成的屋架9 2.芬克式屋架10 3.三鉸拱屋架11 4.梭形屋架14,7/28/2020,5, 6-1鋼桁架,一、鋼桁架的幾種類(lèi)型（150） 1.三角形桁架,7/28/2020,6, 6-1鋼桁架,2.梯形桁架,7/28/2020,7, 6-1鋼桁架,3.平行弦桁架,7/28/2020,8, 6-1鋼桁架,4.多邊形桁架,7/28/2020,9, 6-1鋼桁架,二、輕型鋼屋架的應(yīng)用（152） 1.圓鋼、小角鋼組成的屋架 .特點(diǎn)： .適用于：,7/28/2020,10, 6-1鋼桁架,2.芬克式屋架（下圖

3、） .特點(diǎn)： .適用于：,7/28/2020,11, 6-1鋼桁架,3.三鉸拱屋架（下圖）,7/28/2020,12, 6-1鋼桁架,.特點(diǎn)： .桿件：拉桿：圓鋼或角鋼； 吊桿：圓鋼。 .截面形式：平面桁架 空間桁架,7/28/2020,13, 6-1鋼桁架,.穩(wěn)定性要求： 斜梁高跨比1/18，常用1/15； 斜梁高跨比1/2.5，常用1/2.0。 .適用情況：與芬克式相同。,7/28/2020,14, 6-1鋼桁架,4.梭形屋架（下圖）,7/28/2020,15, 6-1鋼桁架,.特點(diǎn)： 截面重心位置較低，不容易傾覆，鋼筋混凝土屋面板安設(shè)后，屋面剛度較好，所以，梭形屋架可以不設(shè)或少設(shè)支撐，宜

4、在無(wú)檁屋蓋中采用。,7/28/2020,16, 6-1鋼桁架,.適用于： 屋面坡度為1/15 1/10，跨度為1215的結(jié)構(gòu)中采用。 .形式：平面桁架式； 空間桁架式。,7/28/2020,17,62薄壁型鋼屋架（目錄）,一、薄壁型鋼屋架的概況18 二、薄壁型鋼屋架的計(jì)算和構(gòu)造要點(diǎn)21 三、薄壁型鋼屋架的制作與維護(hù)25 1.制作與維護(hù)要求25 2.不宜采用薄壁型鋼屋架的結(jié)構(gòu)27 3.型鋼的性能及其規(guī)格29 .角鋼30 .工字鋼31 .槽鋼33 4.焊接工藝35 鋼結(jié)構(gòu)的連接方式 焊接的特點(diǎn) 焊條36 5.焊縫的形式與構(gòu)造41,7/28/2020,18,62薄壁型鋼屋架,一、薄壁型鋼屋架的概況（

5、153）,7/28/2020,19, 62薄壁型鋼屋架,對(duì)于不受強(qiáng)烈侵蝕作用的工業(yè)與民用房屋，采用薄壁型鋼屋架是安全可靠又經(jīng)濟(jì)的，中小跨度的屋架且為輕屋面材料時(shí)，采用薄壁型鋼屋架，其經(jīng)濟(jì)效果最好，用鋼量2/4/，結(jié)構(gòu)自重只有鋼筋混凝土屋架的1015。,7/28/2020,20, 62薄壁型鋼屋架,.總體形式：平面桁架、剛架、網(wǎng)架。 .單個(gè)形狀：三角形、五角形、梯形。 .屋面常為有檁輕屋面：石棉瓦、鋼絲網(wǎng)波形瓦、預(yù)應(yīng)力槽形瓦。,7/28/2020,21, 62薄壁型鋼屋架,二、薄壁型鋼屋架的計(jì)算和構(gòu)造要點(diǎn)（154） 1.需要注意的3個(gè)要點(diǎn)： 2.弦桿、腹桿均為方管截面時(shí)： 如它們寬度相差不多，可

6、以將腹桿的端部直接焊于弦桿上；但如果他們的寬度相差大于20時(shí)，則在腹桿的端部加一塊墊板來(lái)增加節(jié)點(diǎn)剛度，避免弦桿產(chǎn)生局部變形，而使傳力可靠。,7/28/2020,22, 62薄壁型鋼屋架,3.圓管構(gòu)件： 一般不會(huì)產(chǎn)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象，受壓時(shí)，其截面全部有效，所以圓管屋架的用鋼量最省，傳力性能好，但當(dāng)弦桿也采用圓管時(shí)，腹桿端部的切割比較費(fèi)工，制作精度要求較高，圓管屋架的節(jié)點(diǎn)，一般都采用直接連接。,7/28/2020,23, 62薄壁型鋼屋架,4.開(kāi)口與閉口： 閉口桿件時(shí)，在端部焊上封板或?qū)⒍瞬看虮?，避免銹蝕。 開(kāi)口桿件時(shí)，應(yīng)將開(kāi)口朝下放置，以免積灰、積水而引起銹蝕。,7/28/2020,24, 62薄

7、壁型鋼屋架,5.上弦桿為開(kāi)口截面時(shí)，可以在弦桿的開(kāi)口邊焊上一塊墊板，將腹桿焊于墊板上。 6.壓桿接長(zhǎng)采用隔板焊接，但如果壓桿偏心受力而出現(xiàn)拉力時(shí)，則應(yīng)改用螺栓連接。,7/28/2020,25, 62薄壁型鋼屋架,三、薄壁型鋼屋架的制作與維護(hù)（155） 1.制作與維護(hù)要求 .校正時(shí)，防止產(chǎn)生局部變形； .焊接時(shí)選用直徑小的焊條； .運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，注意避免桿件撞癟和防止產(chǎn)生過(guò)大的彎扭變形、局部變形；,7/28/2020,26, 62薄壁型鋼屋架,.除銹和油漆的要求比普通鋼屋架高，一般采用酸洗和噴砂除銹，并涂以防銹性能較好的涂料。 對(duì)于特別重要的結(jié)構(gòu)或者長(zhǎng)期處于露天環(huán)境而維護(hù)又比較困難的結(jié)構(gòu)，可

8、以考慮采用鍍鋅除銹。,7/28/2020,27, 62薄壁型鋼屋架,2.不宜采用薄壁型鋼屋架的結(jié)構(gòu) .薄壁型鋼屋架由于型材生產(chǎn)不多,因而使用還受到一定的限制。 特別是對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的承重結(jié)構(gòu)，例如吊車(chē)梁或設(shè)有懸掛吊車(chē)的屋架；,7/28/2020,28, 62薄壁型鋼屋架,.設(shè)有較大煅錘和空氣壓縮機(jī)的車(chē)間，目前還缺乏使用經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)也不多，暫時(shí)還不宜采用； .受有強(qiáng)烈侵蝕作用的建筑物中也不宜采用薄壁型鋼屋架。,7/28/2020,29, 62薄壁型鋼屋架,3.型鋼的性能及其規(guī)格 型鋼的截面形式合理，材料在截面上的分布對(duì)受力最為有利。由于其外形比較簡(jiǎn)單，種類(lèi)較少，尺寸與級(jí)差不多，所以便

9、于扎制和構(gòu)件間的連接。 型鋼是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材。 鋼結(jié)構(gòu)中常用型鋼有三個(gè)種類(lèi)： 角鋼、工字鋼、槽鋼。,7/28/2020,30, 62薄壁型鋼屋架,.角鋼： 角鋼可以作受力構(gòu)件，也可以作連接桿件。 角鋼有兩種：等肢角鋼、不等肢角鋼。 .等肢角鋼：表示方式：肢寬肢厚，如：10010。 .不等肢角鋼：表示方式：長(zhǎng)肢寬短肢寬肢厚，如：100808。,7/28/2020,31, 62薄壁型鋼屋架,.工字鋼： 主要用于在腹板面內(nèi)受彎的構(gòu)件，由于它兩個(gè)方向的慣性距相差較大，單獨(dú)用作受壓構(gòu)件或斜彎構(gòu)件是不適宜的。 工字鋼分為普通工字鋼和輕型工字鋼。 同樣高度的輕型工字鋼的翼緣比普通工字鋼寬而薄。,7/

10、28/2020,32, 62薄壁型鋼屋架,工字鋼的號(hào)碼以其腹板的高度來(lái)表示，工字鋼按腹板厚度的不同分為、三類(lèi)，一般應(yīng)該盡量采用類(lèi)。如：20表示高度為20的類(lèi)工字鋼。 我國(guó)生產(chǎn)的工字鋼最大號(hào)碼為63號(hào)，輕型工字鋼為70號(hào)。工字鋼長(zhǎng)度為519。,7/28/2020,33, 62薄壁型鋼屋架,.槽鋼： 槽鋼的伸出肢比工字鋼大，所以斜向彎曲的構(gòu)件宜采用槽鋼。槽鋼安裝螺栓或鉚接比工字鋼容易，但槽鋼的腹板較厚，所以用槽鋼組成的構(gòu)件用鋼量較大。 槽鋼的編號(hào)同工字鋼類(lèi)似。我國(guó)生產(chǎn)的槽鋼最大號(hào)碼為40號(hào)，長(zhǎng)度為519。,7/28/2020,34, 62薄壁型鋼屋架,另外，還有薄壁型鋼，它用薄鋼板模壓或彎曲而成。

11、由于壁?。?.55），因而特別經(jīng)濟(jì)。但承重結(jié)構(gòu)的受力桿件的壁厚不宜2，成型后的鋼材不得有裂紋。 鋼結(jié)構(gòu)也常用無(wú)縫鋼管或水煤氣輸送鋼管。無(wú)縫鋼管的外徑為70219，壁厚430。由于無(wú)縫鋼管的壁較厚，不經(jīng)濟(jì)，常用水煤氣輸送管。,7/28/2020,35, 62薄壁型鋼屋架,4.焊接工藝 鋼結(jié)構(gòu)的連接方式： 鉚接、焊接、螺栓連接。 焊接的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、用鋼省、加工簡(jiǎn)便、密封性好、剛度大、生產(chǎn)效率高等。 缺點(diǎn)：焊件會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形、焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋敏感、局部裂紋會(huì)擴(kuò)大到整個(gè)截面、焊縫附件材質(zhì)變脆等。,7/28/2020,36, 62薄壁型鋼屋架,焊條（156） .光焊條（無(wú)藥皮的焊條）

12、 .藥皮的作用： 提高電弧燃燒的穩(wěn)定性、形成保護(hù)性氣體和熔渣、脫氧以及向焊縫金屬中摻入必要的合金元素成分。,7/28/2020,37, 62薄壁型鋼屋架,.鋼結(jié)構(gòu)中常用焊條： 43、55和55型。 焊條大體分為兩類(lèi)：碳鋼焊條、低合金鋼焊條。 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：焊條應(yīng)該符合碳鋼焊條（511785）或低合金鋼焊條（511885）的規(guī)定。 選擇的焊條型號(hào)應(yīng)該與主體金屬?gòu)?qiáng)度相適應(yīng)。,7/28/2020,38, 62薄壁型鋼屋架,.常用兩類(lèi)焊條型號(hào)所代表的意義 （a）、碳鋼焊條： 比如E 43（50） 其中E焊條； 43（50）熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值，43mpa或者50mpa； 第一個(gè)焊接位置； 第二

13、個(gè)藥皮類(lèi)型和焊接電流種類(lèi)。,7/28/2020,39, 62薄壁型鋼屋架,（b）、低合金鋼焊條： 比如E50（55） 其中E焊條； 50（55）熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值，50mpa或者55mpa； 第一個(gè)焊接位置； 第二個(gè)藥皮類(lèi)型和焊接電流種類(lèi)。 第三、四個(gè)熔敷金屬化學(xué)成分分類(lèi)代號(hào)。,7/28/2020,40, 62薄壁型鋼屋架,.焊條的焊接位置（下圖） 平焊、立焊、仰焊、橫焊。 藥皮不同的焊條適用于不同的位置。 全位置焊條適用于上述四種位置的焊條。,7/28/2020,41, 62薄壁型鋼屋架,5.焊縫的形式與構(gòu)造 .對(duì)接焊縫 對(duì)接焊縫的表面凸出部分，能夠起到彌補(bǔ)焊縫表面的粗糙和內(nèi)部有夾渣、氣

14、泡等缺陷的作用。但對(duì)受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，凸出部分反而會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，所以應(yīng)該順受力方向把它加工平整。,7/28/2020,42, 62薄壁型鋼屋架,對(duì)接焊縫的優(yōu)點(diǎn)：用料經(jīng)濟(jì)，傳力均勻、平順，沒(méi)有顯著的應(yīng)力集中，承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件最適于采用對(duì)接焊縫。 對(duì)接焊縫的缺點(diǎn)：施焊時(shí)焊件應(yīng)保持一定的間隙，板邊需要加工，施工不便。,7/28/2020,43, 62薄壁型鋼屋架,.角焊縫 角焊縫在相互搭接或丁字連接構(gòu)件的邊緣，所焊截面為三角形的焊縫。 角焊縫按受力方向可分為平行于力作用方向的側(cè)面角焊縫和垂直于力作用方向的正面角焊縫（端焊縫）， 見(jiàn)下頁(yè)圖。,7/28/2020,44, 62薄壁型鋼屋架,圖片,7/

15、28/2020,45, 62薄壁型鋼屋架,角焊縫兩邊夾角為直角的稱(chēng)為直角角焊縫（簡(jiǎn)稱(chēng)角焊縫） （下圖） 。,7/28/2020,46, 62薄壁型鋼屋架,夾角為銳角或鈍角的稱(chēng)為斜角角焊縫（下圖）。 規(guī)范規(guī)定：斜角角焊縫不宜用作受力焊縫（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。,7/28/2020,47, 62薄壁型鋼屋架,鋼結(jié)構(gòu)中，最常用的是下圖所式的普通直角角焊縫。 其他如平坡、凹面或深熔等形式主要是為了改變受力狀態(tài)，避免應(yīng)力集中，一般多用于直接受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)。,7/28/2020,48, 62薄壁型鋼屋架,桿件與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫一般宜采用兩面?zhèn)群?，也可用三面圍焊；?duì)角鋼桿件可采用形圍焊，但為不引起偏心，一般只適

16、用于受力較小的桿件。 所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。 下圖為桿件與節(jié)點(diǎn)板焊縫連接的示意圖。,7/28/2020,49, 62薄壁型鋼屋架,當(dāng)角焊縫的端部在轉(zhuǎn)角處作長(zhǎng)度為2的繞角焊時(shí)，轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊（下圖）。,7/28/2020,50, 62薄壁型鋼屋架,在搭接連接中，搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25。 角焊縫的優(yōu)點(diǎn)是：焊件板邊不必預(yù)先加工，也不需要校正縫距，施工方便。 角焊縫的缺點(diǎn)是：應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重。由于必須有一定長(zhǎng)度的搭接長(zhǎng)度，角焊縫連接在材料使用上不夠經(jīng)濟(jì)。,7/28/2020,51,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（目錄）,一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性52 二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工54 1.整

17、體安裝56 .整體提升法57 .整體頂升法59 上頂升法62 下頂升法64 2.整體吊裝法65 3.懸吊拼裝法66 三、鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求和施工安全67 （一）、鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求 1.制作時(shí)的質(zhì)量要求 2.安裝時(shí)的質(zhì)量要求 （二）、質(zhì)量通病與安全措施68 1.鋼結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量通病 2.鋼結(jié)構(gòu)施工中的安全措施,7/28/2020,52,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是許多桿件沿平面或立面按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 它改變了一般桁架的受力狀態(tài)，由于桿件之間互相支撐，所以，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，空間剛度大能承受來(lái)自各個(gè)方向的荷載。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的種類(lèi)很多，按其外形可以分為曲面網(wǎng)殼和

18、平面網(wǎng)架；按結(jié)構(gòu)可以分為單層和雙層的。最常用的是雙層平面網(wǎng)架。,7/28/2020,53,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： .經(jīng)濟(jì)； .安全； .跨度大； .有利于建筑造型和立面處理。,7/28/2020,54,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工 網(wǎng)架的制作與安裝分為三個(gè)階段： 第一階段，制備桿件及其節(jié)點(diǎn)。在工廠(chǎng)進(jìn)行，和一般鋼結(jié)構(gòu)的制作相同。 第二階段，基本單元體的拼裝。在工廠(chǎng)和施工現(xiàn)場(chǎng)附近進(jìn)行，單元體的大小視網(wǎng)格尺寸及其運(yùn)輸條件而定，可以是一個(gè)網(wǎng)格，也可以是幾個(gè)網(wǎng)格。,7/28/2020,55,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),第三階段，現(xiàn)場(chǎng)安裝。這是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工中最重要的一項(xiàng)。 安裝的方式有三種： .整體安裝、

19、.懸挑拼裝、 .地面部分拼裝然后高空總裝。 下面簡(jiǎn)單介紹一下：.整體安裝、.懸挑拼裝。,7/28/2020,56,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),1.整體安裝 在地面拼裝成網(wǎng)架整體，然后提升到設(shè)計(jì)位置。 拼裝時(shí)在地面先砌一些磚墩，其標(biāo)高應(yīng)該符合網(wǎng)架各相應(yīng)點(diǎn)的高差。 拼裝時(shí)，從中心開(kāi)始，逐漸向四周擴(kuò)散。 拼裝好后整體安裝主要有以下兩種方式：整體提升法；.整體頂升法。,7/28/2020,57,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),.整體提升法 整體提升法是指在結(jié)構(gòu)柱上安裝提升設(shè)備直接提升網(wǎng)架，或在提升網(wǎng)架的同時(shí)用滑升模板施工的方式進(jìn)行柱子的施工。 適用于：支點(diǎn)較多的周邊支承網(wǎng)架，利用升板、滑升模板等小型機(jī)具便可提升，但高空不能移位，并適

20、用于場(chǎng)地窄小的施工條件。,7/28/2020,58,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),提升點(diǎn)的位置和數(shù)量的選擇應(yīng)該與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用時(shí)的受力狀況盡量接近。 提升點(diǎn)必須同步上升，所以應(yīng)使各提升點(diǎn)設(shè)備的負(fù)荷盡量接近。 采用提升法時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)力對(duì)網(wǎng)架施工的影響。,7/28/2020,59,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),.整體頂升法 整體頂升法是在設(shè)計(jì)位置的地面上將網(wǎng)架拼裝成整體，然后利用千斤頂和支承結(jié)構(gòu)（如混凝土柱塊）的輪番堵塞，將網(wǎng)架逐步提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高的施工方法。 適用于：支承點(diǎn)較少的支承網(wǎng)架。,7/28/2020,60,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：施工設(shè)備簡(jiǎn)單，頂升能力大，但有時(shí)由于頂升施工的需要，使柱子斷面尺寸較大。 由于千斤頂起重能力大，一般可以將屋面構(gòu)件放在網(wǎng)架上一起頂升，以減少垂直運(yùn)輸。 整體頂升法盡量利用網(wǎng)架的永久性支承柱作為頂升用的支承結(jié)構(gòu)。,7/28/2020,61,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),頂升法在頂升過(guò)程中的同步問(wèn)題比提升法更為重要。 預(yù)制的混凝土柱塊高度應(yīng)該為千斤頂有效沖程的整倍數(shù)。 頂升過(guò)程中要特別注意風(fēng)力對(duì)網(wǎng)架及其網(wǎng)架支承柱的影響。 頂升點(diǎn)的位置和數(shù)量的選擇應(yīng)該與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用時(shí)的受力狀況盡量接近。 根據(jù)千斤頂放置位置的不同，頂升法可以分為：上頂升法和下頂升法。,7/28/2020,62,63網(wǎng)架結(jié)構(gòu),上頂升