钢结构工程施工.ppt

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1、,建筑施工技术,模块五 钢结构工程施工,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,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。,钢 带 工字钢,钢 板 槽钢及角钢 钢 管,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。,箱型柱 吊车梁,钢管柱,钢桁架,格构式管柱,H型钢,C型钢,Z型钢,蜂窝梁,钢楼承板,彩色压

2、型钢板,自然通风器,预埋锚栓,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.1测 量、画线工具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.1测 量、画线工具,卡 钳,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.1测 量、画线工具,划针示意图,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.1测 量、画线工具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.1测 量、画线工具,样冲,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,风动砂轮机,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,风铲,5.1 钢结

3、构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,龙门剪板机,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,QA34-25型联合冲剪机,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,锉刀种类,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.2切割、切削机具,几种常见型锤,5.1 钢结构加工机具的使用,5.1.3其他机具,其他机具主要包括钢尺、游标卡尺、手锯、锤、自动气体切割机、等离子切割机、铣边机、矫正机、数据冲床、冲剪机等。,根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺寸，按1

4、: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。,放样,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。,号料,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,5.2 钢结构的制作工艺,5.2 钢结构的制作工艺,5.2.1放样和号料,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 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

5、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。,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,2 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。,液压联合冲剪机 锯 床,利用高温高速的

6、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。,3 等离子切割下料,等离子切割机 数控等离子切割机,5.2 钢结构的制作工艺,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)。,板材矫正机 H型钢翼缘矫正机 钢管矫直机,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

7、成的。,1、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6008000C。,火焰矫正,是通过专用矫正机使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。,2、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,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。,3、手工矫正,锤击法-钢板焊接应力变形校正,对于尺寸

8、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）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,（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

9、。,钢板卷曲,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3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。,型材弯曲机,全自动弯管机,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。,、折边,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

10、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。,、制孔,液压板料折弯机,数控三维钻孔机,（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。,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）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

11、耐火极限的设计要求。,喷涂法进行涂装,5.3 钢结构连接施工工艺,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。,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,拉铆钉,拉铆钉枪,5.3.1焊接施工,钢结构焊接的类型、特点和适用范围,5.3 钢结构连接施工工艺,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/mm2)，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

12、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。,交流弧焊机,直流弧焊机 焊 条,焊接接头与坡口,为确保焊件能焊透，必须开一定形状的坡口。,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,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。

13、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。,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45mm。,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。立焊、横 焊和仰焊时施焊 困难，应尽量避 免。,焊缝的空间位置,焊缝的空间位置,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火引弧

14、。,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,引弧方法,钢管打坡口,运条方法,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、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。,埋弧自动焊的焊接过程,

15、电脑自动埋弧焊生产线,3、CO2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：在焊接时不能有风，适合室内作业；焊缝熔深浅，只适合于焊接6mm薄板。,逆变CO2气体保护焊机 CO2气体保护焊,CO2气体保护焊丝,包括普通螺栓、高强度螺栓、射钉、自攻钉、拉铆钉的紧固连接。,钢柱与基础的地脚螺栓连接,梁柱节点的螺栓连接,1、普通螺栓连接,普通螺栓按外形有：六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓。,六角螺栓：按质量和产品等级分为A、B、C三种。A级螺栓精制螺栓；B级螺栓半精制螺

16、栓；C级螺栓粗制螺栓。,普通螺栓的种类和用途,A、B级螺栓适用于连接部位需传递较大剪力的重要结构的安装，C级螺栓适用于钢结构安装中的临时固定。,六角螺栓,双头螺栓：又称螺柱，多用于连接厚板或不方便使用六角螺栓连接的地方，如砼屋架、屋面梁悬挂单轨梁吊挂件等。,地脚螺栓：分为一般地脚螺栓、直角地脚螺栓、锤头螺栓和锚固地脚螺栓，一般地脚螺栓、直角地脚螺栓和锤头螺栓是在砼浇筑前预埋在基础之中，用以固定钢柱；锚固地脚螺栓是在已成型砼基础上经钻机成孔后，再安装、灌浆固定的一种地脚螺栓。,双头螺栓,一般地脚螺栓,异型地脚螺栓,地脚螺栓预埋,普通螺栓的施工,连接要求：螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈。螺母下面的

17、垫圈不应多于2个，螺栓头部下面的垫圈不应多于1个。螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴。倾斜面的螺栓连接，放置斜垫片垫平。动荷载或重要部位的螺栓，应放置弹簧垫圈。螺栓伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的长度。,紧固轴力 螺栓紧固必须从中心开始，对称施拧；大型接头采用复拧，即“两次紧固法”。,施拧时的紧固轴力应不超过相应的规定。永久螺栓拧紧质量检验采用锤敲或用力矩扳手检验，要求螺栓不颤动和偏移，拧紧的真实性用塞尺检查，对接表面高差(不平度)不应超0.5mm。,南京大胜关长江大桥高强螺栓终拧,塞尺,2、高强螺栓连接,高强螺栓就是高强度的螺栓，是一种标准件。是继铆接连接后的新型钢结构连接形式，是

18、目前钢结构连接的主要手段。,高强螺栓从外形上可分为扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓。,高强螺栓的种类和用途,扭剪型高强螺栓 大六角头高强螺栓,一个连接副为一个螺栓、一个螺母和一个垫圈,一个连接副为一个螺栓、一个螺母和二个垫圈,手动扭矩扳手：高强螺栓以手动紧固时，要使用有示明扭矩值的扳手施拧，以达到高强螺栓连接副规定的扭矩和剪力值。常用的手动扭矩扳手有指针式、音响式和扭剪型三种。,高强螺栓施工的机具,响声式扭矩扳手,德国Wera可调控扭力扳手,手动扭矩扳手,电动扳手 定扭矩、定转角电动扳手适用于大六角头高强螺栓的紧固，可自动控制扭矩和转角，适用于钢结构桥梁、厂房建设安装大六角头高强螺栓施工的初拧

19、、终拧和扭剪型高强螺栓的初拧。,扭剪型电动扳手适用于扭剪型高强度螺栓的终拧紧固，常用的扭剪型电动扳手有6922型和6924型两种。,6924扭剪扳手 电动扭剪扳手,定扭矩电动扳手,高强螺栓的施工要点,紧固前检查 螺栓紧固前，应对螺孔、被连接件的移位，不平度、不垂直度、磨光顶紧的贴合情况，以及板叠合处摩擦面的处理，连接间隙，孔眼的同心度，临时螺栓的布放等进行检查。,紧固施工 紧固顺序应从节点中心向边缘依次进行。紧固时，要分初拧和终拧两次紧固；对于大型节点，可分为初拧、复拧和终拧。初拧、复拧轴力宜为6080%标准轴力，终拧轴力为标准轴力。当天安装的螺栓，要在当天终拧完毕，防止螺纹被沾污和生锈，引起

20、扭矩系数值发生变化。,紧固完毕检查 高强大六角头螺栓检查：包括是否有漏拧和施工扭矩值。施工扭矩值的检查在终拧完成1h后、48h内进行。抽查量：每个作业班组和每天终拧完毕数量的5，其不合格的数量应小于被抽查数量的10，且少于2个，方为合格。否则，应双倍抽检。如仍不合格，则应对当天终拧完毕的螺栓全部进行复验。扭剪型高强螺栓检查时，只要观察其尾部被拧掉，即可判断螺栓终拧合格。对于某些原因无法使用专用电动扳手终拧掉梅花头时，则可参照高强大六角头螺栓的检查方法，采用扭矩法或转角法进行终拧并标记。,3、自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉连接,连接薄钢板用的自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉等其规格尺寸与连接钢板相匹配，紧固密

21、贴，其间距、边距符合设计要求。,特重型双把拉铆枪,气动拉铆钉枪,平头型射钉(带斜角金属角片),自攻螺栓,钢拉铆钉,自攻自钻螺钉,3 钢结构安装,技术准备：制定安装技术方案，单层钢结构工程宜采用分件安装法，屋盖糸统宜采用综合安装法。多层钢结构工程一般采用综合安装法 施工机具及材料准备：包括吊装机械、各类辅助施工机具、钢构件、各类焊接材料及紧固件等。,1、施工准备,柱基检查：柱基找平和标高控制，复核轴线并弹好安装对位线，检查地脚螺栓轴线位置、尺寸及质量。构件清理：清理钢柱等先行吊装构件，编号并弹好安装就位线。,安装前柱底除锈清理,2、单层钢结构安装,钢柱宜采用一点直吊绑扎法起吊，就位时对准地脚螺栓

22、缓慢下落，对位后拧上螺帽将柱临时固定，校正其平面位置和垂直度；校正后终拧螺帽，用垫板与柱底板焊牢，然后柱底灌浆固定。,（1）钢柱安装,钢柱的吊装,终拧地脚螺栓,柱底灌浆固定,（2）钢吊车梁安装,吊车梁采用两点绑扎，吊升时用溜绳控制吊升过程构件的空中姿态，方便对位及避免碰撞。就位临时固定后要校正吊车梁的垂直度、标高及纵横轴线位置。,低跨吊车梁的吊装 双层吊车梁的吊装,（3）屋面系统安装,屋架安装应在柱子校正并固定后进行；屋面系统可采用扩大组合拼装后吊装，扩大组合拼装单元宜成为具有一定刚度的空间结构。檩条等构件安装应在屋架调整定位后进行。,屋架的吊装,扩大组合拼装单元的吊装 檩条的安装,3、多层及

23、高层钢结构安装,多层及高层钢结构的柱、梁、支撑等构件的长度尺寸应包括焊接收缩余量等变形值。,多层钢结构安装 高层钢结构安装,轴线引测：柱的定位轴线应从地面控制线引测，不得从下层柱的定位轴线引测，避免累积误差。,钢柱的校正,钢柱的吊装,（1）钢柱的安装与校正,钢柱校正：对垂直度、轴线、牛腿面标高进行初验，柱间间距用液压千斤顶与钢楔或倒链与钢丝绳校正。,（2）钢梁的安装与校正,安装准备：吊装前应检查钢柱牛腿标高和柱子间距，梁上装好扶手和通道钢丝绳以保证施工人员的安全。吊点一般设在翼缘板开孔处，其位置取决于钢梁的跨度。,钢梁校正：对标高及中心线要反复校正至符合要求。,梁柱在地面组装后进行整体吊装,钢

24、梁的安装,通道钢丝绳,悬挂吊篮,（3）构件间的连接,钢构件的现场连装,钢柱间的连接常采用坡口焊连接；主梁与钢柱的连接一般翼缘用坡口焊连接，腹板用高强螺栓连接；次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在翼缘处用坡口焊连接。,钢柱间坡口焊连接,梁柱间翼缘坡口焊连接,腹板高强螺栓连接,梁柱间翼缘坡口焊连接,腹板高强螺栓连接,柱与梁的焊接顺序：先焊顶部梁柱节点，再焊底部梁柱节点，最后焊中间部分的梁柱节点。高强螺栓连接的紧固顺序：先主要构件，后次要构件。工字形构件的紧固顺序：上翼缘下翼缘腹板。同一节柱上各梁柱节点的紧固顺序：上部的梁柱节点下部的梁柱节点柱子中部的梁柱节点。,4、钢网架安装,

25、网架结构广泛用作大跨度的屋盖结构。特点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。网架结构节点有焊接球、螺栓球和钢板节点三种形式。网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等，可组合成平面形状的任何形体。,焊接球节点,钢制空心球,钢管杆件,球节点焊缝,管球连接焊缝,螺栓球节点,实心螺栓球45号钢,钢管杆件,锥头,高强螺栓与套筒,（1）高空拼装法,先在设计位置处搭设拼装支架，用起重机把网架构件分件(或分块)吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装。此法不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。适用于螺栓球节点的钢管网架。,落地支架拼装网架 网架高空拼装施工,（2）整体安装法,

26、是先将网架在地面上拼装成整体，再用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定。此法不需拼装支架，高空作业少，易保证焊接质量，但对起重设备要求高，技术较复杂。适用于球节点的钢网架。根据所用设备的不同，整体安装法又分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及千斤顶顶升法等。,四机抬吊网架,京杭大运河上跨度107m的钢网架一次吊装成功,吊车准备 起吊,吊至设计标高 安装就位,拔杆提升法,网架先在地面上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱顶以上，空中移位，落位安装。,整体提升法和顶升法,是利用电动螺杆提升机或顶升千斤顶，将在地面原位拼装好的钢网架整体提升或顶升至设计标高。,整体提升法 整体顶升法

27、,（4）高空滑移法,按滑移方式分逐条滑移法和逐条累积滑移法两种；按磨擦方式可分为滚动式滑移和滑动式滑移两种。,北京五棵松体育馆屋顶结构为双向正交桁架体系，跨度为120 120m，26榀钢桁架支撑于沿建筑物四周布置的20根砼柱上，柱顶标高为+29.3m，采用三组平行滑道、累积滑移的安装工艺，滑移总重量3300t，滑移距离120m。,高空滑移法安装屋盖结构 五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法,馆外拼装胎架,五棵松体育馆屋盖桁架逐条累积滑移法施工中滑道、树状支撑及爬行机器人,滑移施工中,郑州机场钢结构滑移,钢结构工程,构件制作,放样与号料,连接方法,切割下料,边缘加工,弯卷成型,构件矫正,防腐与涂饰,折 边,安装方法,焊 接,螺栓连接,手工电弧焊,埋弧自动焊,半自动焊,气体保护焊,普通螺栓,高强度螺栓,分件安装法单层,综合安装法多层及高层,