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第9章 钢结构工程
具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少、建筑造型美观等综合优势。被称为21世纪绿色建筑。
由限制使用，转变为积极合理推广应用阶段
《钢结构施工规范》（GB50755-2012）
《钢-混凝土组合结构施工规范》（GB 50901-2013）
《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
《钢结构高强螺栓连接设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）
《钢结构工程施工工艺标准》
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
概述
单层厂房钢结构体系
“鸟巢”钢结构造型
钢结构构件加工制作
一、准备工作
1.图纸审查
审查目的：能否满足施工要求，核对图纸构件数量和安装尺寸，检查构件间有无相互矛盾之处等；
对图纸工艺审核，即在技术上是否合理，构造是否便于施工，图纸上技术要求按施工单位施工水平能否实现等。
2.备料
按一定损耗率（一般为实际所需量的10％）提出材料预算计划。
3.工艺装备和机具准备
（1）制定成品技术要求。 （2）编制工艺流程。
（3）统筹安排、合理配料，确定拼装顺序和位置。
（4）根据工艺和图纸要求，准备必要的工艺装备。
钢 带 工字钢
钢 板 槽钢及角钢 钢 管
箱型柱 吊车梁 格构式管柱
钢管柱
钢桁架
二、零件加工
1.放样
把零（构）件的加工边线、坡口尺寸、孔径和弯折、滚圆半径等以1：1的比例从图纸上准确地放制到样板和样杆上，并注明图号、零件号、数量等。样板和样杆是下料、制弯、铣边、制孔等加工的依据。
2.划线
划线亦称号料，即根据放样提供的零件的材料、尺寸、数量，在钢材上画出切割、铣、刨边、弯曲、钻孔等加工位置，并标出零件的工艺编号。
划线要根据工艺图的要求，使材料损耗率降到最低数量。
3.切割下料
下料方法有气割、机械剪切和锯切等。
（1）氧气切割
（2）机械切割
①带锯、圆盘锯切割 ②砂轮锯切割
③无齿锯切割 ④冲剪切割下料
以上切割方法适用于不同的材料厚度。
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
直线气割机
通过冲剪、切削、磨擦等机械来实现。
⑴ 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。
⑵ 切削切割：采用弓锯床、带锯机等切削钢材，精度较好。
⑶ 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。
液压联合冲剪机 锯 床
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。
等离子切割机 数控等离子切割机
4.矫正和成型
可采用冷矫和热矫。又可分为人工矫正和机械矫正。
（1）冷矫：在常温下，利用机械（或人工）的外力作用矫正钢材。一般采用辊式型钢矫正机和机械顶直矫正机矫正。
（2）热矫：利用局部火焰加热方法矫正。
一般材料应控制在900～1000℃；碳素结构钢和低合金结构钢在温度下降到700～800℃之前应结束加工；低合金结构钢应自然冷却。
碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时，不应进行冷矫正和冷弯曲。碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时，加热温度不应超过900℃，低合金结构钢在加热矫正后应自然冷却。
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) 。
板材矫正机 H型钢翼缘矫正机 钢管矫直机
火焰矫正
液压矫正机
锤击法--钢板焊接应力变形校正
5.边缘加工
钢材经剪切后，在离剪切边缘2～3mm范围内，会产生严重的冷作硬化，所以用于钢材厚度较大的重要结构，硬化部分应刨削除掉。为消除切割对主体钢材造成的冷作硬化和热影响。
一般边缘加工的最小刨削量不应小于2.0mm。边缘加工分刨边、铣边和铲边三种。
刨边是用刨边机切削钢材的边缘。
铣边是用铣边机滚铣切削钢材的边缘。
铲边分手工铲边和风镐铲边两种。
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。
边缘加工
边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边。
钢板铣边机 端面铣 滚剪倒角(坡口)机
6.滚圆和煨弯
滚圆是用滚圆机把钢板或型钢变成设计要求的曲线形状或卷成螺旋管。
煨弯是钢材热加工的方式之一，即把钢材加热到900～1000℃（黄赤色），立即进行煨弯，在700～800℃(樱红色）前结束。采用热煨时一定要掌握好钢材的加热温度。加工后要求表面不应有裂纹、褶皱。
钢板卷曲
7.零件制孔
零件制孔方法有冲孔、钻孔两种。
冲孔在冲床上进行，冲孔只能冲较薄的钢板，孔径大小一般大于钢材的厚度，冲孔周围会产生冷作硬化。
钻孔是在钻床上进行，可以钻任何厚度的钢材，孔的质量较好。对于重要结构的节点，先预钻小一级孔眼的尺寸，在装配完成调整好尺寸后，扩成设计孔径。一次钻成设计孔径时，为了使孔眼位置有较高的精度，一般均先制成钻模，钻模贴在工件上调好位置，在钻模内钻孔。
制孔后要求孔的偏差、孔壁表面粗糙度、孔距应满足有关规定。
三、构件组装 亦称装配、组拼
1.一般要求
（1）在平台上进行，平台应测平。
（2）开始前要编制组装顺序表。
（3）根据零件加工编号，严格检验核对，对称零件要注意方向。
（4）尺寸较大、形状较复杂构件，应分组装成简单组件，并先组装内部组件，再组装外部组件。
（5）构件组装后，应按图纸的规定对构件编号，并标注重量、重心位置、定位中心线、标高基准线等。
2.焊接连接构件组装
（1）在平台上画出构件的位置线，焊上组装架及胎模夹具。
（2）主要零件位置调整好并检查后，把全部零件组装上并进行点焊，定形。
（3）为了减少焊接变形，应该选择合理的焊接顺序。
受运输、吊装条件的限制，钢构件可按部件组装、构件组装后出厂，对于复杂构件为验证其安装质量，还要进行工厂预拼装。
除管结构为立体预拼装，并可设卡、夹具外，其它结构一般均为平面拼装，且构件应处于自由状态，不得强行固定。
平面桁架的工厂预拼装 钢管桁架的工厂预拼装
四、构件成品表面处理
1.高强度螺栓摩擦面处理
摩擦面处理后抗滑移系数必须符合设计文件要求。
摩擦面处理方法有：喷砂、酸洗、砂轮打磨等几种。
经处理后的摩擦面应采取保护措施，严禁在高强度螺栓连接处面上作任何标记。
构件出厂前应按批做试件检验抗滑移系数。
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。
喷砂除锈
抛丸机除锈
2.构件成品防腐涂装
钢结构构件在加工验收合格后，应进行防腐涂料涂装。但构件焊缝连接处、高强度螺栓摩擦面处不能作防腐涂装，应在现场安装完后，再补刷防腐涂料。
五、构件成品验收
构件出厂时，应提交产品质量证明（构件合格证）和下列技术文件：
（1）钢结构施工详图、设计更改文件、制作过程中的技术协商文件。
（2）钢材、焊接材料及高强度螺栓的质量证明书及必要的实验报告。
（3）钢零件及钢部件加工质量检验记录。
（4）高强度螺栓连接质量检验记录，包括构件摩擦面处抗滑移系数的试验报告。
（5）焊接质量检验记录。
（6）构件组装质量检验记录。

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