钢结构工程建筑施工技术钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。建筑钢结构仅限于工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁等。钢结构具有强度高、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。单层厂房钢结构体系“鸟巢”的钢结构造型第16讲钢结构工程共63页建筑施工技术用作钢结构的钢材有钢板、钢带、型钢(工字钢、槽钢、角钢)、钢管和钢铸件等。概述共63页建筑施工技术钢材的进场验收质量证明文件：钢材进场应有随货同行的质量合格证明文件，进口钢材应有国家商检部门的复验报告；外观检查：钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷;钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许偏差值的1/2，且锈蚀等级应在C级及C级以上。允许偏差抽查：钢板抽查厚度，型钢抽查规格尺寸，每一品种、规格各抽查5处。抽样复验：国外进口钢材、钢材混批、板厚40mm且有Z向性能要求的厚板、结构安全等级为一级大跨度结构中主要受力构件采用的钢材、设计有复验要求的钢材、对质量有疑义的钢材应进行抽样复验。概述共63页钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和防腐与涂饰等工艺过程。第16讲钢结构工程吊车梁钢管柱建筑施工技术H型钢C型钢Z型钢蜂窝梁彩色压型钢板自然通风器构件制作轻钢结构的构件共63页建筑施工技术1.1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、部件的实体画在放样台或平板上，求取实长并制成样板的过程。1.1.1对复杂的壳体零、部件，还需作图展开。有条件时应采用计算机辅助设计。构件制作1.1.2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。工人在号料共63页建筑施工技术1.2切割是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。常用的切割方法有：气割、机械剪切和等离子切割三种方法。1.2.1气割下料利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的热促使下层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。气割法有手动气割、半自动气割和自动气割。手动气割割缝宽度为4mm，自动气割割缝宽度为3mm。构件制作共63页建筑施工技术气割法设备灵活、费用低廉、精度高，能切割各种厚度的钢材，尤其是带曲线的零件或厚钢板，是目前使用最广泛的切割方法。气割下料CNC电脑切割生产线机械剪切下料通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。冲剪切割：当钢板厚度12cm时，采用剪板机、联合冲剪机切割钢材，速度快、效率高，但切口略粗糙。切削切割：采用弓锯床、带锯机等切削钢材，精度较好。磨擦切割：采用磨擦锯床、砂轮切割机等切割钢材，速度快、但切口不够光洁、噪声大。1.2切割下料共63页建筑施工技术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。1.2.3等离子切割下料等离子切割机数控等离子切割机1.2切割下料共63页第10页建筑施工技术1.3对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、支座支撑面和有技术要求的焊接坡口，需要对剪切或气割过的钢板边缘进行加工。1.3.1边缘加工钢板铣边机端面铣构件制作共63页第11页建筑施工技术1.3.2弯卷成型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。钢板卷曲包括预弯、对中和卷曲三个过程。钢板卷曲预弯：钢板在卷板机上卷曲时，两端边缘总有卷不到的部份，即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板对中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。卷曲：对中后，利用调节辊筒的位置使钢板发生初步的弯曲，然后来回滚动而卷曲。1.3构件加工共63页第12页建筑施工技术型钢弯曲：型钢弯曲时断面会发生畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应控制型钢的最小弯曲半径。构件的曲率半径较大，宜采用冷弯；构件的曲率半径较小，宜采用热弯。型材弯曲钢管弯曲：在自由状态下弯曲时截面会变形，外侧管壁会减薄，内侧管壁会增厚。弯制方法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒进行弯曲；或用滚轮和滑槽在管外进行弯曲。弯曲半径：管径的型材弯曲机全自动弯管机1.3构件加工共63页第13页建筑施工技术把构件的边缘压弯成倾角或一定形状的操作过程称为折边。折边可提高构件的强度和刚度。弯曲折边利用折边机进行。包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只能在较薄的钢板、型钢上冲孔，且孔径一般钢材的厚度。施工现场的制孔可用电钻、风钻等加工。液压板料折弯机数控三维钻孔机1.3构件加工共63页第14页建筑施工技术1.3.3构件矫正钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形,必须对不符合技术标准的钢材、构件进行矫正。钢结构的矫正，是通过外力或加热作用迫使钢材反变形，使钢材或构件达到技术标准要求的平直或几何形状。矫正的方法：火焰矫正(亦称热矫正)、机械矫正和手工矫正(亦称冷矫正)1.3构件加工板材矫正机H型钢翼缘矫正机钢管矫直机共63页第15页建筑施工技术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。火焰矫正影响矫正效果的因素：火焰加热位置、加热的形式、加热的温度。火焰矫正加热的温度：对于低碳钢和普通低合金钢为600～8001.3构件加工共63页第16页建筑施工技术是通过专用矫正机使用权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。机械矫正拉伸机矫正：用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢、线材等的矫正。压力机矫正：用于板材、钢管和型钢的矫正。多辊矫正机：用于型材、板材等的矫正。液压矫正机多辊矫正机矫正板材1.3构件加工共63页第17页建筑施工技术采用锤击的方法进行，操作简单灵活。由于矫正力小、劳动强度大、效率低而用于矫正尺寸较小的钢材，或矫正设备不便于使用时采用。手工矫正锤击法--钢板焊接应力变形校正1.3构件加工共63页第18页建筑施工技术1.4.1钢材的除锈钢结构的防腐与涂饰包括普通涂料涂装和防火涂料涂装。涂装前，钢材表面应除锈。1.4钢材除锈方法有：喷砂、抛丸、酸洗以及钢丝刷人工除锈、现场砂轮打磨等。抛丸除锈是最理想的除锈方式。构件制作共63页第19页建筑施工技术1.4.2防腐与涂饰施涂的方法有刷涂法(油性基料的涂料)和喷涂法(快干性和挥发性强的涂料)普通涂料的涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求，钢材表面不应误涂、漏涂，涂层应均匀，无明显皱皮、流坠、针眼、气泡及脱皮和返锈等。防火涂料的涂层厚度应符合耐火极限的设计要求。 1.4除锈、防腐与涂饰 共63页 第20页 建筑施工技术 钢构件的连接方法有焊接、紧固 件连接(螺栓连 接、射钉、自攻 钉、拉铆钉)及铆 接三种。 第16讲 钢结构工程 广州电视塔外筒 南京大胜关长江大桥 钢结构焊接施工 高强螺栓连接施工 铆接连接 共63页 第21页 建筑施工技术 2.1 焊接方法 交流焊机设备简易,操作灵活,可进行各种 位置的焊接 普通钢结构 直流焊机 焊接电流稳定,适用于各种焊条 要求较高的钢结构 埋弧自动焊 生产效率高,焊接质量好,表面成 型光滑美观,操作容易,焊接时无 弧光,有害气体少 长度较长的对接 或贴角焊缝 半自动焊与埋弧自动焊基本相同,但操作较 灵活 长度较短、 弯曲焊缝 CO 气体保护焊 生产效率高,焊接质量好,成本低, 易于自动化,可进行全位置焊接 用于薄钢板 钢结构常用焊接方法、特点及适用范围 连接与拼装共63页 第22页 建筑施工技术 2.1.1 手工电弧焊 焊条：焊条供手工电弧焊用，由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法 (如E4303、E5015)： “E”代表焊条， 前两位“43”、“50”表示焊缝金属的抗 拉强度等级(430、500N/mm )，第三位数字代表焊接的位置，最后一位数表示 适用电源种类及药皮类型。 又称焊条电弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧 产生的高温、高热量进行焊接的。 电焊机：主要有交流弧焊机、直流弧焊机 直流弧焊机焊条 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第23页 建筑施工技术 焊接接头与坡口为确保焊 焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、受力的不同，选择 合适的接头类型。 常见的接头型式有 对接、搭接、丁字 接和角接等。 常见的接头型式 对接接头的坡口型式 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第24页 建筑施工技术 焊接工艺参数的选择手工电弧焊的焊接工艺参数有：焊条直径、焊接电 流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。 焊条直径——根据焊件厚度、接头形式、焊缝位置 和焊接层次来选择。 焊接电流——根据焊条的类型、直径、焊件的厚 度、接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑。其中焊条直 径和焊缝空间位置最为关键。 电弧电压——根据电源特性，由焊接电流决定相应 的电弧电压。此外电弧电压还与电弧长有关。 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第25页 建筑施工技术 焊接层数——视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多 层焊。每层焊缝的厚度过大，对焊缝 金属的塑性有不利影响，施工中每层 焊缝的厚度不应大于4～5mm。 多层焊的焊缝和焊接顺序 有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊易操作，劳动条件好， 生产率高，焊缝 质量易保证。立 时施焊困难，应尽量避免。 焊缝的空间位置焊缝的空间位置 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第26页 建筑施工技术 焊接准备碰击法——将焊条垂直于焊件 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 过焊件，然后迅速保持一定距离。 严禁在焊缝区以外的母材上打 包括坡口制备、焊口清理、焊条烘干、预热、预变形及高强 度钢切割表面探伤等。 引弧方法钢管打坡口 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第27页 建筑施工技术 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； 焊条运条有三个运条方向，三个方向的动作应密切 配合。 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； 横向摆动——为获得一定宽度的焊缝，焊条必须横向摆动。 平焊焊条角度 和运条基本动作 2.1 钢结构构件焊接 共63页 第28页 建筑施工技术 2.1.2 埋弧自动焊 埋弧自动焊的优点是：生产效率 高、焊缝质量好、节约钢材和电能、 改善了劳动条件。 埋弧自动焊的缺点是：适应能力 差，只能在水平位置焊接长直焊缝或 大直径的环焊缝。 埋弧焊时焊缝的形成 埋弧自动焊的焊接过程 埋弧自动焊机 电脑自动埋弧焊生产线.1.3 CO 气体保护焊二氧化碳气体保护焊施焊时焊缝被保护，故焊缝金属纯度高、 性能好；焊接加热集中，焊件变形小；电弧稳定性好，在小电流时 电弧也能稳定燃烧，是一种高效率，低成本的焊接方法。缺点是： 焊缝熔深浅，只适合于焊接＜6mm薄板。 逆变CO 气体保护焊机CO 气体保护焊CO 气体保护焊丝2.1 钢结构构件焊接 共63页 第30页 建筑施工技术 2.2 包括普通螺栓、高强度螺栓、射钉、自攻钉、拉铆钉 的紧固连接。连接螺栓分为8级，即3.6、4.6、4.8、5.6、 5.8、6.8、8.8、10.9S(如5.6S表示抗拉强度为500MPa,屈强
