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建 筑 施 工 技 术
高等职业教育土建类专业规划教材
机 械 工 业 出 版 社
CHINA MACHINE PRESS
谢扬敬　黄明树 主编
钢结构工程
06
1
钢结构特点
2
钢结构主要材料及钢构件
3
钢结构加工机具
4
钢结构制作工艺
钢结构安装及其质量控制
钢结构涂装施工
钢结构安装工程质量控制
与施工验收
Contents
目
录
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第一节 钢结构特点
钢结构是用钢板、型钢等通过焊接、螺栓联接等方式制造的结构。因为钢结构具有施工方便、速度快,自重轻、强度高,塑性与韧性较好,经济性好的特点,目前钢结构已成为工业厂房和大型公用设施普遍采用的结构形式。当然,钢结构也存在耐腐蚀性差,隔声、保温、防火较差的不足。
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第一节 钢结构特点
1.塑性与韧性较好
2.自重轻、强度高
3.施工方便、速度快
4.耐腐蚀性差
5.隔声、保温、防火较差
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第二节 钢结构主要材料及钢构件
钢材的品种、规格与性能等应符合现行国家产品标准和设计的要求。
　　一、钢结构材料
1.钢板
3mm以下为薄钢板,大多为冷轧钢板;4~20mm为中厚钢板;大于20mm为厚钢板,为热轧钢板。
2.压型钢板
压型钢板是以彩色涂层钢板为原料,经辊压冷弯成形的建筑用屋面或墙面板材。厚度范围为0.4~1.2mm。
第六章　钢结构工程
3.角钢
角钢分为等边角钢和不等边角钢两大类,型号从 2~ 20等有二十多种。
4.工字钢
工字钢是一种工字形截面的型材,以其截面高度值(cm为单位)来确定型号。工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢两大类,型号多达30余种,如工10、工32a、工36b等。
5.槽钢
槽钢是一种槽形截面的型材,分为热轧普通槽钢和热轧轻型槽钢两大类,其规格用腰高(h)×腿宽(b)×腰厚(d)的毫米数表示,以腰高值(cm为单位)来确定型号,如10#、12#﹟、14#A、40#B等。
第六章　钢结构工程
6.H型钢
H型钢是由工字钢优化发展而成的一种截面力学性能更为优良的经济型截面钢材,因其截面与英文字母“H”相同而得名。其规格用腰高(H)×翼缘宽(B)的毫米数表示。H型钢主要用于工程、设备、桥梁、高速公路与民房等。其力学性能和物理性能较好,牢固,具有节约能源和环保的效果。H型钢是一种经济型截面钢材。
H型钢与工字钢的区别:首先是翼缘宽,其次是翼缘内表面没有斜度,上下表面平行。从材料的分布形式来看,工字钢截面的材料主要集中在腹板左右,越向两侧延伸,钢材就越少;而H型钢中,材料分布侧重在翼缘部分,正因为如此,对钢结构而言,H型钢的截面特性明显优于工字钢(C型钢优于槽钢),有相对较好的经济效果。
第六章　钢结构工程
　二、钢构件
1.钢柱
1) 钢柱按适用的范围不同,可分为单层框架柱和多层框架柱。
2) 钢柱按结构的形式不同,可分为等截面柱、阶梯柱和分离式柱三类。
①　等截面柱。等截面柱结构简单,适用于轻型厂房。
②　阶梯柱。阶梯柱多为考虑起重机而设计,因支撑吊车梁而使下段柱的截面增大。
③　分离式柱。分离式柱常用于多层框架柱。
柱的截面尺寸是根据厂房的跨度、高度、柱距、起重机起重量等因素确定,以满足刚度要求。
第六章　钢结构工程
2.钢桁架
(1)角钢桁架　
角钢桁架有三角形、梯形、平行弦和多边形等桁架形式(图6-1)。角钢桁架的特点是用料多、自重大、不经济。
(2)型钢桁架
　 用H型钢和C型钢,以及其他薄壁型钢做桁架能节约钢材,制造、运输和安装较方便,如图6-2所示。
第六章　钢结构工程
第六章　钢结构工程
3.钢网架
钢网架结构是由很多杆件从两个方向或几个方向有规律地组成的结构。
其特点是:尺寸小、重量轻、便于存放、装卸、运输和安装。由于其整体性好、受力合理、抗震性好、造型美观、可用小杆件和连接球组成大跨度结构,故便于设计标准化,制造定型化。
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第三节 钢结构加工机具
一、测量、画线工具
1.钢卷尺
常用的有长度为1m、2m、3m的小钢卷尺,以及长度为5m、10m、50m的大钢卷尺。
2.钢直尺
常用的有长度为150mm、300mm、500mm,钢直尺的精确度可达到0.5mm。
3.直角尺
直角尺用于测量两个平面是否垂直和画较短的垂直线。
第六章　钢结构工程
4.游标卡尺
常用的有150mm、300mm两种,用于测量孔内径、圆柱形的外径、零件的厚度,精确度可达到0.02mm,如图6-3所示。
图6-3　游标卡尺
第六章　钢结构工程
5.画针
画针一般由工具钢制成,用于对较精确零件的画线,如图6-4所示。
图6-4　画针示意
a)不正确　b)正确　c)表示正确用尺画线方向　 d)画线时应倾斜角度
第六章　钢结构工程
6.画规及长划规
画规是画圆弧和圆的工具,如图6-5a所示;长划规用于画较大的圆,如图6-5b所示。
图6-5　画规与长划规
a)画规　b)长划规
第六章　钢结构工程
7.点(洋)冲
点冲多由工具钢制成,其尖端磨成60°角,并需淬火。点冲用来在零件上冲打标记的工具,如图6-6所示。
图6-6　点冲
第六章　钢结构工程
二、切割、切削机具
1.半自动切割机
如图6-7所示为半自动切割机的一种,它由可调速的电动机拖动,沿着轨道直线运行,或作圆周运动,这样切割嘴就可以割出直线或圆弧。
图6-7　半自动切割机
1—切割小车　2—轨道　3—切割嘴
第六章　钢结构工程
图6-8　风动砂轮机
2.风动砂轮机
风动砂轮机以压缩空气为动力,对钢构件表面进行打磨,携带方便,安全可靠,应用广泛。风动砂轮机的外形如图6-8所示。
第六章　钢结构工程
3.电动砂轮机
电动砂轮机由罩壳、砂轮、长端盖、电动机、开关和把手组成,如图6-9所示。
4.风铲
风铲属于风动冲击工具,具有结构简单、效率高、体积小、重量轻等特点,如图6-10所示。
第六章　钢结构工程
5.砂轮切割机
砂轮切割机由切割动力头、可转夹钳、中心调整机构及底座等组成,如图6-11所示。
6.龙门剪板机
龙门剪板机是板材剪切中应用较广的机械,具有剪切速度快、精度高、使用方便等特点。为防止剪切时钢板移动,床面有压料及侧面导向装置;为控制剪料的尺寸,装可调节装置,如图6-12所示。
第六章　钢结构工程
7.联合冲剪机
联合冲剪机集冲压、剪切等功能于一体。如图6-13所示为QA34—25型联合冲剪机的外形示意图,如配合相应模具,可以完成对各种型钢、扁铁、板料进行剪断和冲孔等工序。
图6-13　QA34—25联合冲剪机
1—型钢剪切头　2—冲头　3—剪切刃
第六章　钢结构工程
8.锉刀
锉刀分为普通锉、特种锉和整形锉3种,如图6-14所示。
图6-14　锉刀种类
a)普通锉　b)特种锉　c)整形锉
第六章　钢结构工程
　9.錾子
錾子主要用来凿除毛坯件表面多余的金属、飞边,以及分割材料、切坡口等,如图6-15所示。
图6-15　錾子
a)扁錾　b)狭錾
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第四节 钢结构制作工艺
　一、放样和号料
1.放样、号料工作内容
放样是钢结构制作工艺中的第一道工序,只有放样尺寸准确,才能避免以后各加工工序的积累误差,保证整个构件的质量。
放样的内容包括:核对图样的安装尺寸和孔距;以1∶1的大样放出节点;核对各部分的尺寸;制作样板和样杆作为下料尺寸、弯制、制孔等加工的依据。
第六章　钢结构工程
放样时,以1∶1的比例在放样台上利用几何作图法弹出大样;放样经检查无误后,用钢板制作样板、样杆;在样板、样杆上注明工号、图号、零件号、数量、孔径等;然后用样板、样杆进行号料。
号料时,应检查并核对材料,在材料上画出切割、钻孔等的加工位置,标出零件编号,如图6-16所示。样板、样杆应妥善保存,直到工程结束。
图6-16　样板号料
a)样杆号孔　 b)样板号料
1—角钢　2—样杆　3—画针　4—样板
第六章　钢结构工程
2.放样和号料的注意事项
1)放样时,要考虑铣、刨的加工余量,焊接构件要按工艺要求放出焊接收缩量。
2)根据配料表和样板进行套裁,尽可能节约材料,要根据切割的方法留出切割余量。
二、切割
钢材下料的切割方法有剪切、冲切、锯切、气割等,施工中采用哪种方法应根据具体要求和实际条件确定。切割后的钢材不得有分层,断面上不得有裂纹,应清除切口处的飞边、熔渣和飞溅物。气割和机械剪切的允许偏差应符合规定。
第六章　钢结构工程
1.气割
气割是用氧气与乙炔混合燃烧时产生的高温来熔化钢材,并用气体压力将熔渣吹去,形成割缝,达到切割金属的目的。
2.机械切割
1)锯床。
2)砂轮切割机。
3)剪板机、型钢冲剪机。
3.等离子切割
等离子切割适用于对不锈钢、铝、铜及其合金等材料的切割,具有切割温度高、冲刷力大、切割边质量好、变形小、可以切割任何高熔点金属材料等特点。
第六章　钢结构工程
三、矫正和成形
1.矫正
在钢结构制作的过程中,由于原材料变形、切割变形、焊接变形、运输变形的存在,将影响构件的制作及安装,矫正就是以造成新的变形去抵消已经发生的变形。型钢的矫正分为机械矫正、手工矫正和火焰矫正等。
2.弯曲成形
冷弯曲成形的工艺方法有滚圆机滚弯,压力机压弯、顶弯、拉弯等。
第六章　钢结构工程
四、边缘加工
在钢结构制造中,经过剪切或气割过的钢板边缘,其内部结构会发生变化。为了保证钢梁或重型吊车梁等重要构件的质量,需要对边缘进行加工,其刨切量不应小于2mm。此外,为了保证焊接质量,以及考虑到装配的准确性,应将钢板边缘刨成(或铲成)坡口。
第六章　钢结构工程
五、制孔
制孔通常有钻孔和冲孔两种方法。钻孔是钢结构制作中普遍采用的方法;冲孔是用冲孔设备靠冲裁力产生的孔,孔壁质量较差,在钢结构制作中已较少采用。
钻孔有人工钻孔和钻床钻孔。人工钻孔多用于钻直径较小、材料较薄的孔。钻孔方便快捷,精度高。
除了钻孔之外,还有扩孔、锪孔、铰孔等。扩孔是将已有孔眼扩大到需要的直径;锪孔是对工件上已钻好的孔进行;铰孔是将已经粗加工的孔进行精加工,以提高孔的表面粗糙度和精度。
第六章　钢结构工程
六、组装
组装也称为装配、组拼,是把加工好的零件按照施工图的要求拼装成单个构件。钢构件的大小应根据运输道路、现场条件、安装单位的起吊设备能力与结构受力的允许条件等来确定。
组装应符合下列要求:
1)钢构件的组装应在平台上进行。
2)组装前要编制顺序表,按顺序表进行。
3)组装时,要按照零件的加工编号施工;对称零件要注意方向,避免搞错。
4)对于尺寸较大、形状较复杂的构件,应分成几个简单的组件再拼成整个构件。
5)组装好的构件应按图样对构件进行编号,编号位置要明显易查。
第六章　钢结构工程
七、焊接施工
1.焊接方法的选择
焊接是钢结构使用的最主要的连接方法之一。在钢结构制作和安装领域中,广泛使用的是电弧焊;在电弧焊中又以焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊为主;在某些特殊场合,则必须使用电渣焊。
第六章　钢结构工程
2.焊接工艺要点
(1)焊接工艺编制　确定焊接方式、焊接参数及选用焊条、焊丝、焊剂的规格型号等。
(2)确定焊条电弧焊的焊接位置　焊条电弧焊在焊接时的相对位置有平焊、立焊、仰焊与横焊,如图6-17所示。
图6-17　电弧焊的焊接位置
a)平焊　b)立焊　c)仰焊　d)横焊
第六章　钢结构工程
(3)选定焊接接头的形式
　 焊接接头的形式有对接焊缝和角焊缝。对接焊缝板边缘剖口的构造要求见表6-2。
表6-2　对接焊缝板边缘剖口的构造要求
第六章　钢结构工程
(4)焊条烘烤　
焊条使用前必须烘烤,烘烤后应放在保温箱内随用随取。
(5)定位焊　
焊接结构在拼接、组装时要确定零件的准确位置,要先进行定位焊。定位焊的长度、厚度应由计算确定,电流比正式焊接提高10%~15%。定位焊的位置应尽量避开构件的端部、边角等应力集中的地方。
(6)焊前预热　
预热可降低热影响区的冷却速度,防止焊接延迟裂纹的产生。预热区在焊缝两侧,每侧宽度均大于焊件厚度的1.5倍以上,且不小于100mm。
第六章　钢结构工程
(7)焊接顺序的确定　
一般从焊件的中心开始向四周扩展;先焊接收缩量大的焊缝,后焊接收缩量小的焊缝;尽量对称焊接;焊缝相交时,先焊接纵向焊缝,待冷却至常温后,再焊横向焊缝;钢板较厚时应分层施焊。
(8)焊后热处理　
焊后热处理主要是对焊缝进行脱氢处理,以防止冷裂纹的产生。焊后热处理应在焊后立即进行,保温时间应根据板厚按每25mm板厚1h确定。预热及后热均可采用散发式火焰枪进行。
第六章　钢结构工程
3.焊缝的质量检验
(1)外观检查　
焊接金属表面的焊波应均匀,不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑等缺陷,焊缝的位置、外形尺寸必须符合施工图和《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)的要求。
(2)无损检验　
无损检验是借助检测仪器探测焊缝金属的内部缺陷,不损伤焊缝的一种检查方法。一般包括射线探伤和超声波探伤。
第六章　钢结构工程
八、高强度螺栓联接施工
高强度螺栓联接是目前与焊接并列的钢结构主要连接方法之一,其特点是施工方便、可拆可换、传力均匀、接头刚性好、承载力大、抗疲劳强度高、螺母不易松动、结构安全可靠。
1.一般要求
1)高强度螺栓在使用前,应按有关规定对其各项性能进行复检,复检合格后方能使用。运输过程中应轻装轻卸,防止损坏。
2)在工地储存高强度螺栓时,应放在干燥、通风、防雨、防潮的仓库内,并不得玷污。
第六章　钢结构工程
3)安装时,应按当天需用量领取。当天没用完的螺栓必须装回容器内妥善保管,不得乱扔、乱放。
4)安装高强度螺栓时,接触面不允许有飞边、铁屑、油污、焊接飞溅物。摩擦面应干燥,没有结露、积霜、积雪,并不得在雨天进行安装。
5)使用定扭矩扳子紧固高强度螺栓时,每天上班前应对定扭矩扳子进行校核,合格后方能使用。
第六章　钢结构工程
2.安装工艺
1)一个接头上的高强度螺栓联接应从螺栓群的中部开始安装,向四周扩展,逐个拧紧。
2)接头如既有高强度螺栓联接又有焊接连接时,宜按先栓后焊的方式施工。
3)高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内,当板层发生错孔时,允许用铰刀扩孔。扩孔时,铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓的1/3。扩孔后的孔径不应大于1.2d(d为螺栓直径)。严禁使用气割进行高强度螺栓孔的扩孔。
第六章　钢结构工程
4)一个接头中多个高强度螺栓的穿入方向应一致。垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母,螺母有圆台的一面应背向垫圈,不应装反。
5)高强度螺栓在拧紧后,螺栓螺扣外露应为2~3扣,其中允许有10%的螺栓螺扣外露1扣或4扣。
6)常用的紧固方法为扭矩法:使用可直接显示扭矩值的专用扳手,分初拧和终扭二次拧紧。初拧扭矩为终拧扭矩的60%~80%。其目的是通过初拧使接头各层钢板达到充分密贴;终拧是把螺栓拧紧。
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第六章　钢结构工程
传动系
转向系
第五节 钢结构安装及其质量控制
钢结构安装工程,就是把车间制作好的构件按照施工图样的要求组装起来,形成实物的整体。它是实现各构件之间相互搭配、连接、组装的工序过程。
在钢结构安装工程中,主要有单层结构安装、多层及高层结构安装、网架结构安装等。
钢结构工程的施工顺序是,对钢构件进行分段制作,再运至现场拼装成为整体,这是由于钢结构的制作受场地、运输、起吊条件等限制而必须在工厂分段制作。
第六章　钢结构工程
　一、钢结构安装的相关规定
1) 钢结构安装前的一项基础性工作是要求分项工程必须验收合格,包括构件进场、焊接连接、紧固件连接、制作等验收。
2) 在构件运输、堆放和吊装的过程中,采取防止构件变形、失稳、脱漆的措施。
3) 保持钢结构表面清净,无疤痕、无污垢、无侵蚀;高强度螺栓要防锈、防污、分类存放。
4) 对一些重要的安装工序(螺栓安装、负温施工、测量校正、构件焊接等),安装前要进行工艺试验或评定,并制订施工方案。
第六章　钢结构工程
二、钢结构安装前的准备工作
1) 核查进场构件的相关资料,包括:质量证明书;加工制作图;设计(含变更)文件;交工技术资料等。
2) 检查验收构件的型号、数量、钢号、几何尺寸、螺栓孔位置、重心位置、表面弹线(中心线、安装线、标高线和各种标志)、连接节点所在的平面、损伤、锈蚀、污垢、变形、拼装位置等。
3) 深化施工组织设计,内容有:对起吊设备与安装工艺的明确规定;对起吊构件的吊点位置,吊环设计,试吊、稳定性验算和临时加固的方法;现场焊接保护措施等。
4) 掌握安装阶段的气候条件,如温度,日照,风力,雨、雪等。
第六章　钢结构工程
5) 审核一切与安装相关的图样,包括:钢结构设计图;钢构件加工制作图;钢结构施工详图;基础图;其他相关技术图样等。
6) 开展基础验收工作,包括:基础混凝土强度;基础轴线、标高与编号;回填土的密实性;基础顶面标高与平整度;支承面、地脚螺栓预留孔的偏差等。
7) 明确垫板的设置原则,包括:垫板的加工精度、设置位置、板叠块数、贴合紧密性、组间定位焊固定;垫板与基础面的良好接触;坐浆垫板与杯口基础的允许偏差等。
8) 除了起重设备外,钢结构安装还需准备好校正构件安装偏差的千斤顶、手拉葫芦等机具。
第六章　钢结构工程
三、钢构件的安装工艺
1.钢柱安装
浇筑混凝土前,应配合土建对建筑物的轴线、基础的标高与预埋的地脚螺栓(用样板控制地脚螺栓的间距)进行复核,待混凝土达到强度后才能进行安装。
(1)柱底标高调整　利用地脚螺栓上的螺母调整柱底标高,从而保证柱顶标高,如图6-18所示。
图6-18　采用调整螺母控制标高
1—地脚螺栓　2—止退螺母　3—紧固螺母
4—螺母垫圈　5—柱子底板　6—调整螺母
7—钢筋混凝土基础
第六章　钢结构工程
(2)纵、横十字线对正　利用制作时在钢柱上画出的中心线与基础顶面十字线对正就位。
(3)垂直度调整　用两台呈90°的经纬仪进行校正,将柱底板上面的两个螺母拧上,松开起重机吊钩,使钢柱呈自由状态,如有偏差,微调下螺母,无误后将上螺母拧紧。
(4)钢柱的拼装　拼装钢柱时,在两节点处采用焊耳板挂手拉葫芦的方法进行,如图6-19所示。
图6-19　钢柱的拼接
第六章　钢结构工程
2.屋架、钢梁的安装与校正
1)起吊方法的选用,应综合考虑屋架、钢梁的重量,以及起重设备、现场施工条件、工期要求等因素,因地制宜地选取最佳吊装方案。
2)钢构件吊装分为整体吊装和悬体吊装两种方式。
3)用经纬仪进行垂直度校正,使呈四边形的柱、梁钢格构尽可能均分偏差。
4)门式钢梁的连接形式与拼装方式。
门式钢梁拼装时,应在平整的地面上进行,可采取平装或竖装两种拼装方式,并且还有焊接和高强度螺栓联接的区别。
第六章　钢结构工程
3.压型钢板的安装
多层钢结构楼板,一般多采用压型钢板与钢筋混凝土层叠合组成。每层梁安装校正后,应立即安装楼梯,并铺好楼面压型钢板,进行钢筋混凝土叠加层施工。钢筋的铺设锚固按设计图样施工。
(1)压型钢板的安装铺设
(2)彩钢保温屋(墙)面板的安装　
第六章　钢结构工程
四、单层钢结构安装工程的施工要点
1) 重要技术指标(建筑物的定位轴线,基础的标高、轴线和水平度,地脚螺栓的规格、位置、螺纹长度和紧固度)的偏差应小于规定值。
2) 钢柱安装前应设置中心线标志和标高观测点,安装就位后应校正。多节柱宜组装后再整体吊装,细长柱吊装后需增设临时固定件。
3) 钢吊车梁的安装要按工艺流程进行:柱子首次校正和柱间支撑安装→吊车梁吊装并临时固定→屋面系统构件安装及永久固定→吊车梁校正→吊车轨道安装。可通过调整底板厚度来校正梁面标高。
第六章　钢结构工程
4) 吊车轨道的规格和技术条件要符合设计要求与现行标准;吊车梁的顶面应设轨道安装基准线;轨道的接头、间隙、伸缩缝要符合设计要求。
5) 钢屋架的安装既可采用“扩大组合拼装单元”的空间结构形式进行吊装,也可将屋面系统构件逐一安装后进行局部加固;以每跨第一榀屋架、第二榀屋架与构件组成的结构单元作为其他结构安装的基准。
6) 带有防滑表面的钢平台和梯子应与支承梁贴紧后焊接,栏杆要牢固安装。
7) 工程竣工后需进行定期观测,为此钢柱等主要构件的中心线与标高基准点要设明显标志。
第六章　钢结构工程
　五、多层及高层钢结构安装工程的施工要点
1) 逐层进行的构件安装需先进行定位调整,柱、梁自身与彼此之间的连接采用先拧紧高强螺栓再进行节点焊接的方法进行。楼面施工荷载不得超过梁、板的承载能力。
2) 柱、梁、支撑等构件的制作长度必须考虑到接头的焊缝收缩值对建筑物尺寸产生的影响,另外柱子还应考虑荷载对柱的压缩变形值所产生的影响。
3) 为减小柱的安装偏差,每节柱子的定位轴线均由地面控制轴线直接引上。
4) 建筑物的高度可按相对标高或设计标高控制。
5) 安装使用的塔式起重机与主体结构相连时,要针对施工荷载对主体结构产生的影响采取相应措施。
第六章　钢结构工程
　六、钢网架结构安装工程的施工要点
1) 为减小高处安装工作量,一般先在工厂或现场地面拼装和焊接成若干个条块形的钢网壳单元。
2) 在专门胎具上加工的钢网架,其拼装与焊接工作均按自中间向两端或自中间向四周的顺序进行,可减少累计误差。
3) 要将节点制作、杆件长度、网壳单元长度、总拼形状等的偏差值控制在规范允许范围之内。
4) 网架的安装方法
①　高空散装法。其拼装平台由满堂全支架、滑(移)动支架、悬挑支架所支承,各类构件的拼焊均在平台的高空设计位置完成。
第六章　钢结构工程
②　分条分块安装法。根据起重能力将网架分割成若干条块状单元,再分别吊装后在高空拼接连为整体(图6-22)。采用分条分块安装法还应考虑到网架分割后其刚度和受力状态的改变不能过大。
图6-22　多机抬吊网架
第六章　钢结构工程
③　整体安装法。将地面上加工好的整体网架用机械通过吊装(图6-23)、提升或顶升(图6-24)等方法就位。
图6-23　平移法吊装网架
a)平面图　 b)剖面图
1—天窗沟　2—网架　3—分块单元　4—工字形铁扁担　5—悬臂拔杆　6—牵引滑轩组 7—牵引绳索　8—卷扬机　9—脚手架
第六章　钢结构工程
④　滑移法。在拟建房屋的一端搭建好拼装平台(其标高不小于网壳支座设计标高),将拼装成条形单元的网壳在滑轨上以“单条”或“逐条积累拼接块”的形式滑移就位。拖顶就位的机械为卷扬机或千斤顶。
图6-24　顶升法安装网架屋盖
第六章　钢结构工程
七、钢结构安装施工安全要点
1) 高处作业时,由单位工程施工负责人负责安全技术措施的落实、人身防护用品的发放和避雷设施的安装,检查并确认设备的完好状态,作业人员需持证上岗,雨、雪天采取防滑、防冻、防寒措施。
2) 临边作业时,基坑与操作平台四周、多层以上楼梯及顶层、井架与脚手架等与建(构)筑物的通道两侧均应设置防护栏杆。地面通道上部设置防护棚。
3) 洞口作业时,应设置的防护设施包括:防护栏杆、盖板、安全网、栅门、安全标志和红灯。
4) 攀登作业时,应借助于建筑结构、脚手架、载人吊运设备、直爬梯、挂梯、拉攀件与梯架等设施登攀,这些用具要做到结构牢固和固定可靠。
第六章　钢结构工程
5) 悬空作业时,要有牢固的立足点,所用的索具、吊篮、吊笼、平台与脚手架需经技术鉴定。
6) 交叉作业时,不得在同一垂直方向上或可能的坠落半径内进行立体施工;24m以上的高层或起重机的回转范围内的通道要设双层防护棚。
7) 防止起重机倾翻,要禁止超载吊装或斜吊,要避免满负荷行驶,双机抬吊要合理分配荷载,两台起重机在回转或落钩时不得相互碰撞,起重机不得在斜坡上或弯道处作业。
8) 要防止高处坠落或落体伤人;要接地避雷防止触电;要防热忌油,谨防氧。气瓶与乙炔瓶爆炸。
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八、钢结构安装工程的质量通病及其防治
钢结构安装工程是实现各构件之间相互搭配、连接、组装的一套工序过程,其安装质量综合反映了主体结构的安全性、耐久性、可靠性与稳定性,因此要认真研究历史上的成功经验和工程教训,确保钢结构安装工程的施工质量。要重视工程质量的事中控制,更要防患于未然,积极做好预防工作。
要防治钢结构安装工程中的常见病和多发病,就要透过现象看本质,查找相关因素,针对产生原因制订出一套切实可行的措施。根据多年的实践,工程界进行了综合分析和认真研究,为钢结构工程施工防止产生质量通病制订出了行之有效的技术措施(表6-3)。
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第六节 钢结构涂装施工
钢结构在大气环境中安装、使用,易受大气中水分、氧和其他污染物的作用而被腐蚀。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失,还直接影响到结构安全。此外,钢材由于其导热快、比热小,虽是一种不燃烧材料,但极不耐火。
因此,根据钢结构所处的环境及工作性能采取相应的防腐与防火措施,是钢结构设计与施工的重要内容。目前,国内外主要采用涂料涂装的方法进行钢结构的防腐与防火。
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一、钢结构防腐涂装工程
1.钢材表面除锈等级与除锈方法
钢结构制作完毕,经质量检验合格后应进行防腐涂料涂装。涂装前,钢材表面应进行除锈处理,以提高底漆的附着力,保证涂层质量。除锈处理后,钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和飞边等。
2.钢结构防腐涂料
钢结构防腐涂料是一种含油或不含油的胶体溶液,涂敷在钢材表面,结成一层薄膜,使钢板与外界腐蚀介质隔绝。涂料分为底漆和面漆两种。
3.防腐涂装方法
钢结构防腐涂装常用的施工方法有刷涂法和喷涂法两种。
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　　二、钢结构防火涂装工程
1.防火涂料的防火作用
钢结构防火涂料能够起到防火作用,主要有三个方面的原因:
一是涂层对钢材起屏蔽作用,隔离了火焰,使钢结构不至于直接暴露在火焰或高温之中;
二是涂层吸热后,部分物质分解出水蒸气或其他不燃气体,起到消耗热量,降低火焰温度和燃烧速度,稀释氧气的作用;
三是涂层本身多孔轻质或受热膨胀后形成炭化泡沫层[导热系数均在0.233W/(m K)以下],阻止了热量迅猛向钢材传递,推迟了钢材受热温度升到极限温度的时间,从而提高了钢结构的耐火极限。
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2.防火涂料涂装
(1)施工方法与机具　
防火涂料一般采用喷涂施工。机具可为压送式喷涂机或挤压泵,配有能自动调压的0.6~0.9m3/min的空压机,喷枪口径为6~12mm,空气压力为0.4~0.6MPa。局部修补可采用刷子等工具进行手工抹涂。
(2)涂料的搅拌与配置
1)有单组分涂料,现场应采用便携式搅拌器搅拌均匀。
2)有干粉料,现场加水或用其他稀释剂调配,应按涂料说明书规定的配合比混合搅拌,边配边用。
3)有双组分涂料,按配制涂料说明规定的配合比混合搅拌,边配边用。特别是化学固化干燥的涂料,配制的涂料必须在规定的时间内用完。
4)搅拌和调配涂料,应使调配稠度适宜,即能在输送管道中畅通流动,喷涂后不会流淌和下坠。
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(3)施工操作
1)喷涂应分2~3次完成,第一次喷涂以基本盖住钢材表面即可,以后每次喷涂厚度为0.5~1mm,一般以0.7mm左右为宜。通常情况下,每天喷涂一遍即可。
2)喷涂时,应注意移动速度,不能在同一位置久留,以免造成涂料堆积流淌;配料及往挤压泵加料应连续进行,不得停顿。
3)施工过程中,应采用测厚仪检测涂层厚度,直到符合设计规定的厚度方可停止喷涂。
4)喷涂后的涂层要进行适当维修,对明显的乳突应采用抹灰刀等工具剔除,以确保涂层表面均匀。
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第七节 钢结构安装工程质量控制与施工验收
结构工程的安装质量是主体结构安全性、耐久性、可靠性、稳定性的综合反映。
一、钢结构施工质量的控制要点
1.钢构件安装质量控制
2.钢结构紧固件连接质量的控制
3.彩钢板施工质量的控制
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二、钢构件的预拼装与钢结构的安装
1.钢构件预拼装工程
(1)预拼装前的准备工作
1) 对预拼装平台找平。
预拼装所用的支撑凳或平台应测量找平,在承接预拼装构件时不发生变形。
2) 对预拼装钢构件进行质量检测。
预拼装的钢构件应进行检查并确认其质量符合设计要求和《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)规定的允许偏差的要求。需预拼装的相同构件应是可随机抽装。
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(2)施工过程质量控制
1) 预拼装的前提条件。预拼装应有适当的工具和胎具(如定位器、夹具胎架等),以保证预拼装有足够的精确度。
2) 预拼装施工。拼装时不应使用大锤锤击,检查预拼装质量时应拆除全部的临时固定装置和拉紧装置。
预装时所有的连接板都应装上试孔器;螺栓联接的多层板叠应夹紧并采用试孔器进行检查,通过率应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)的规定。
预拼装检查合格后,应根据预拼装结构标注中心线并控制基准线标志,必要时应设置定位器。
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2.钢结构安装工程
(1)安装前的准备工作
1) 钢构件验收。钢构件在进场时应有产品证明书,其焊接连接、紧固件连接、钢构件制作等分项工程应验收应合格。
2) 制订施工工艺。　安装的测量校正、高强度螺栓安装、负温度下施工及焊接工艺等,应在安装前进行工艺试验或评定,并根据试验评定报告制订相应的施工工艺。
3) 编制吊装方案。在验算构件吊装的稳定性的基础上,合理选择吊装机械并确定其吊装方案。
4) 做好矫正与修补。钢结构应符合设计要求和规范的规定。对运输、堆放和吊装等造成的钢结构变形及涂层脱落应进行矫正和修补。
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5) 做好基础验收。
建(构)筑物的定位轴线、基础轴线和标高的测量,支承面、支座和地脚螺栓的规格和位置的误差测量,其偏差应符合规范规定并做好记录。
支承面应整洁,地脚螺栓(铆栓)的螺纹应受到保护。
6) 注上标志。
柱子的基础轴线和标高,以及钢柱底部和上部的两个方向的轴线,均应在适当的位置上标志。
7) 焊接悬挂物和卡具。
吊车梁或直接承受动力荷载的梁其受拉翼缘、吊车桁架或直接承受动力荷载的桁架其受拉弦杆上,均不得焊接悬挂物和卡具等。
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(2)安装过程的质量控制
1) 构件的吊装位置。吊装时应控制施工等活荷载,严禁超过构件的承载能力。
确定几何位置上的柱、钢架等构件应先吊装在设计图样规定的位置上,在松开吊钩前应做初步校正并紧固。
2) 自然变形。
已安装的结构单元,在调整时应考虑外界环境(如风力和日照)的影响造成自然变形。吊车梁和轨道的调整应在主要构件固定后进行。
3) 节点的顶紧。
设计要求顶紧的节点,相接触的两个平面必须保证有70%紧贴,用0.3mm的塞尺检查,插入深度的面积之和不得大于总面积的30%。边缘最大间隙不得大于0.8mm。
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4) 垫块布置。垫块组的位置应保证柱子底座的刚度,在优先垫在主颈板下和方便二次灌浆的情况下尽量靠近地脚螺栓。每组垫的块数量不应大于5块。
承受主要荷载的垫块组,在每个螺栓附近最少布置一组垫块。
垫块的布置不应使柱子或底座承受附加荷载。
5) 安装测量。安装偏差的测量,应在结构形成空间单元并连接固定后进行。
6) 二次灌浆。在形成空间刚度单元后,应及时对柱底板和基础顶部的空隙进行细石混凝土、灌浆料等二次浇灌(注意:±0.000以下用低强度等级的混凝土浇筑,保护厚度不小于50mm,并高出地面150mm,柱基混凝土柱脚高出地面不小于100mm)。
7) 支撑系统如用圆钢支撑,必须设置拉紧装置(花兰螺栓或拉紧装置的节点)。
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三、钢结构工程施工质量验收
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)由冶金工业部建筑研究总院会同有关单位共同对原标准修订而成的。
该规范共分15章,包括总则、术语、符号、基本规定、原材料及成品进场、焊接工程、紧固件连接工程、钢零件及钢部件加工工程、钢构件组装工程、钢构件预拼装工程、单层钢结构安装工程、多层及高层钢结构安装工程、钢网架结构安装工程、压型金属板工程、钢结构涂装工程、钢结构分部工程竣工验收以及9个附录。
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(一)钢结构施工验收的项目
钢结构验收依据其重要性分为主控项目和一般项目。
1.主控项目
1)基础验收。
建(构)筑物的定位轴线、基础轴线和标高、地脚螺栓的规格及其紧固应符合设计要求。检查器具为经纬仪、水准仪和尺。
2)构件验收。
钢构件应符合设计和规范的要求。运输、堆放和吊装等造成的钢构件变形及涂层脱落,应进行矫正和修补。观察和现场实测检查。
3)设计要求顶紧的节点,接触面不应少于70%紧贴,且边缘最大间隙不应大于0.8mm。用钢直尺、0.3mm厚塞尺和0.8mm厚塞尺现场实测检查。
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4)钢屋(托)架、桁架、梁及受压杆件的垂直度和侧向弯曲矢高的允许偏差应符合规定要求。检查器具为吊线、拉线、经纬仪和尺。
5)单层钢结构主体结构的整体垂直度和整体平面弯曲的允许偏差:垂直度H/1000≤25.0mm;平面弯曲L/1500≤25.0mm
2.一般项目
1)地脚螺栓(锚栓)尺寸的允许偏差:螺栓(锚栓)露出长度和螺纹长度均为:+30.0mm,0.0mm;地脚螺栓(锚栓)的螺纹应受到保护。尺量检查。
2)钢柱等主要构件的中心线及标高基准点等标志应齐全。观察检查。
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3)钢桁架(或梁)安装在混凝土柱上时,其支座中心对定位轴线的偏差不应大于10mm;当采用大型混凝土屋面板时,钢桁架(或梁)间距的偏差不应大于10mm。拉线及尺量检查。
4)钢柱安装的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》附录E的规定。吊线、经纬仪、水准仪和尺量检查。
5)钢吊车梁或直接承受动力荷载的类似构件,其安装的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》附录E的规定。
6)檩条、墙架等次要构件安装的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》附录E的规定。
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7)钢平台、钢梯、栏杆安装应符合《固定式钢梯及平台安全要求 第1部分:钢直梯》(GB 4053.1—2009)《固定式钢梯及平台安全要求 第2部分:钢斜梯》(GB 4053.2—2009)、《固定式钢梯及平台安全要求 第3部分:工业防护栏杆及钢平台》(GB 4053.3—2009)的规定。钢平台、钢梯和防护栏杆安装的允许偏差应符合本规范附录E的规定。
8)现场焊缝组对间隙的允许偏差:无垫板间隙为+3.0 mm,0.0mm;有垫板间隙+3.0mm,-2.0mm。尺量检查。
9)钢结构表面应干净,结构主要表面不应有疤痕、泥沙等污垢。观察检查。
复习思考题
1.钢结构加工的机具有哪些
2.什么是放样、画线
3.零件加工主要有哪些工序
4.钢结构组装的一般要求是什么
5.钢结构焊接的类型主要有哪些
6.简述钢结构焊接的工艺要点。
7.简述高强度螺栓联接的安装工艺和紧固方法。
8.钢材表面的除锈等级分为哪几种类型
复习思考题
9.防腐涂装主要采用哪两种施工方法
10.钢结构吊装时螺栓移位的产生原因和防治措施分别是什么
11.钢结构加工中应对其摩擦面如何处理
12.如何处理焊接中产生的夹渣、未焊透、咬肉现象
13.就钢结构安装工程的施工要点而言,单层、多层及高层有何区别
14.钢结构工程安全施工的要点是什么
15.网架结构有哪几种吊装方法
16.钢结构吊装中螺栓发生位移的原因是什么 如何防治
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