2.10-钢结构工程.doc

2.10钢结构工程
2.10.1 范围
本部分适用于：
² 分隔舱和厂房的钢结构工程；
² 金属底座或circulation floor；
² 各种设备及其金属抛光。
2.10.2 材料 – 等级和质量
2.10.2.1 对轧制钢的概括要求
原材料、通用交付条件（NF EN 10021和10204）、试验的相关标准，适用于这些钢材，只要与本文的条款不相抵触。
2.10.2.2一般结构的钢材
按照标准NF EN 10025确定所以钢材，并通过等级为其分类，然后在每个等级中又划分质量等级。
通常采用的等级为S235、S275和S355。
按照标准NF EN10021和NF EN 10204确定通用交付技术条件。
JR质量等级的钢材订货时无需特殊检查，而在订购阶段通过调查或符合性认证来检验。
J0质量等级的钢材订货时需特殊检查，且需通过3.1B类认证。
J2、K2质量等级且属于S235、S275、S355级别的产品订货时需特殊检查，且通过3.1B类认证。该产品需标识“NF-Acier”。
当考虑片状撕裂时（垂直板面方向受到较大拉应力时），钢材需满足标准NF EN 10164。
严禁使用沸腾钢。
钢材的等级与质量需在施工图和计算书上标出。
电镀钢材需遵循标准NF A 35-503，需根据标准NF EN ISO 1461和NF EN ISO 14713的要求进行电镀作业。
涂层材料（喷砂和预喷漆产品，《PGP》）必须满足标准NF EN 10238和A 35-512文件的要求。
不接受不完整而不利于使用的钢材。
考虑钢板和型钢表面情况，交付时必须满足标准NF EN 10163-1至3的要求。应保证所供产品没有内部缺陷，这些缺陷可在加工、剪切或焊接操作时造成重叠（若对其进行超声波检查，钢板需满足标准NF EN 10160，型钢需满足标准NF EN 10306）。
施工用空心钢材需遵循标准NF EN 10210-1（热加工钢材）和标准NF EN 10219-1 (冷加工钢材)。
2.10.2.3 高屈服强度可焊钢材
订购按标准NF EN 10113所确定的高强度可焊钢材时，需进行指定的检查并满足“3.1B”认证，并需从为具备 “NF-Acier”特征的钢材。
2.10.2.4 工厂验收
如若定购钢板时需进行指定检查，则按照下列条件进行（包括产品规范规定的条件）：
2.10.2.4.1 钢板
J0质量等级：
² 对厚度小于或等于25mm的钢板，每20吨或具有相同预热。
² 对厚度大于25mm的钢板，每一母焊条。
J2和K2质量等级
² 每一母焊条。
2.10.2.4.2 普通型钢和轧制钢
² 每20吨或具有相同预热。
2.10.2.4.3 平面钢材
J0质量等级：
² 认为宽度等于或大于600mm的平面钢材为钢板；
² 认为宽度小于600mm的面钢材为普通型钢和轧制钢。
J2和K2质量等级：
² 每20吨或具有相同预热。
2.10.2.5 普通结构施工用钢材的选择
根据部件类别与厚度选择所用钢材的质量。
2.10.2.5.1 部件分类
根据载荷、制造难度和应力等级，将部件分为下表中的五类（I, II, III, IV, V），分类由下列标准确定：
² 制造难度和应力等级：
Ø 高：堆焊或难以焊接的部件（如法兰）；
Ø 中：没有任何特别的应力集中的普通焊接难度，或高应力状态的淬火焊件；
Ø 低：不难制造的部件，或中等应力状态的淬火焊件。
² 重要性：
Ø Ｐ　在支持结构中起决定性作用的主要部件；
Ø Ｓ　次要部件，该部件的倒塌不会严重影响到结构的稳定性或正常功能。
制造难度和应力等级
部件重要性
类别
抗压部件
抗拉设备
高
Ｐ
II
I
Ｓ
III
II
中
Ｐ
III
II
Ｓ
IV
III
低
Ｐ
IV
III
Ｓ
V
IV
2.10.2.5.2 钢材的质量等级
钢的质量等级至少应满足下表给出的数值：
类别

最小厚度（mm）
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55

Ⅰ

J2、K2质量等级

Ⅱ

J0质量等级

Ⅲ

JR质量等级

Ⅳ

Ⅴ

对在分界线上的部件，选择较低质量等级（例如，对Ⅰ类质量等级、25mm厚的部件，钢材质量等级为JR）。
2.10.2.6 螺钉、螺母、垫圈
按照标准NF EN ISO 898-1来确定普通螺栓（非预应力螺栓）的螺钉，标准NF EN 20898-2来确定螺母。
螺钉的相应的标准为NF EN ISO 4014, 4016, 4017和4018, 螺母的标准为NF EN ISO 4032, 4033, 4034, 平面垫圈标准为NF EN ISO 7089, 7090,7091。
质量等级为6.8的螺栓需标识《NF-非预应力螺栓》。
螺钉和螺母需标识出质量等级和生产厂家。
可控扭矩螺栓需满足标准NF E 27-701, NF E 27-702, NF E 27-711并标识“NF可控扭矩螺栓螺栓”。
标识为《HV》的螺栓需满足德国标准DIN 6914,6915,6916。
2.10.2.7 电弧焊金属填料
选择金属填料和辅助金属，使得焊接组件满足要求，以避免原材料焊接时熔融后产生不必要的高强度。
通过生产条件下焊接试验的表现来选择金属填料。这些条件需考虑到填料最终使用时钢材的等级和厚度。焊接程序必须标明金属填料的名称（标准化的和通用的）和来源。
手工电弧焊的电极为基本型号，并按照生产商的技术规范书来保存完好并保持干燥。标准NF EN 499和NF EN 1597-1至3对此有特别规定。禁止使用生锈电极。
按照标准NF A 81-050来确定并评估金属填料的批次。
对于1、2类质量等级的焊接组件（标准NF P 22-471所确定的质量等级），需编制金属填料的验收技术规范书，并在交货时需附上生产商出具的验收证书。对于3类质量等级的组件，在交付金属填料时需出具其满足标准的证明。
若使用最小应力Rm大于510M Pa, 新的、未知的或基本未知的金属填料，需在该金属用于生产前对其进行鉴定试验。
2.10.2.8贮存、运输、装卸
贮存和装卸钢材时，应避免变形或与地面接触。分等级和质量进行贮存。预喷漆产品应与其他部件分开，装卸时保护其油漆覆层。
2.10.3工厂生产
2.10.3.1 一般要求
需采取所有措施来保证钢结构与其他结构相匹配，同时需注意2.13部分描述的其他结构的制造容许误差。若有必要，生产商应提供临时组件（工厂试验组件）；这种情况下，需在移交前标识这些组件。
对组装后无法接近的钢结构构件，除了可控扭矩组件的表面，应单独在工厂进行处理。
通过如下手段鉴别部件：
² 室温下标定；
² 对小的松动部件（角撑板、垫板、角钢等），标出金属标签。
2.10.3.2结构构件的准备
2.10.3.2.1 按照标准准备结构构件
需按照标准NF P 22-431, NF P 22-462和NF P 22-800来准备结构构件。对于移动式起重机的行车梁和需承受动载荷或疲劳荷载的钢结构，应使用最严格的质量等级要求。
同时做如下规定：
² 钢板应使用前清洁、拉直、压平；
² 切割工艺应能保证规则切口，并需磨光切口表面的局部缺陷；
² 对非结构部分（如衬里、面板）的边缘，可不进行处理；
² 若需焊接连接，需提前对其进行试验，以证明切割导致的损伤在焊接后消失；
² 需使用刨、凿、砂轮或自动喷灯来制作焊接凹槽；，若使用自动喷灯，对S 355级钢，必要时（取决于所采用的工艺）需进行预热以防止产生脆弱区域。
2.10.3.2.2 可控扭矩螺栓组件示例
对组件表面进行处理：
² 或使用干燥压缩空气对其进行喷砂清理；
² 或喷涂金属粉。
对组件进行摩擦强度试验；通过这些试验确定组件表面处理后需具备的光滑度及试验光滑度的方法（见NF P 22-461）。
需鉴定表面处理的性质、作业条件、可控扭矩螺栓的拉紧，并将其记入作业文件中。不过在下列情况下不需进行鉴定试验：使用经审批的方法进行表面处理，该方法需能在类似情况下（相同的拉紧力，螺栓的直径也相同）获得满意结果；而且进行喷砂清理时，计算考虑的摩擦系数不大于0.45。
喷涂金属粉处理时，必须进行摩擦强度试验。
对处理进行鉴定的重点为：
² 处理的性质；
² 所用设备及其工作条件；
² 磨砂或金属的性质，及喷涂金属粉时的厚度；
² 表面抛光的后处理检查。
鉴定性试验时，确定螺栓表面处理之间的最长时间。
需验证表面处理并使其满足设计阶段所规定的表面光滑程度。为此，需在与组件摩擦面相同的条件下对样品进行处理。按照标准NF P 22-461进行试验。
2.10.3.3 螺栓和铆钉的组装
2.10.3.3.1 一般要求
对焊连接的铰接桁架，需采取各种措施来保证焊接组装时部件的直线排列以及接点和组装元件之间的良好接触。
每个钢条，端部至少有两个螺栓。
严禁使用“全孔”螺栓组件。
需用中性油脂（如羊毛脂）擦拭部件中的螺栓阀杆。
2.10.3.3.2 铆接
将铆钉视为普通螺栓使用；铆孔的间隙需满足生产商要求。禁止使用可控扭矩螺栓。
2.10.3.3.3 螺栓连接
普通螺栓
对受剪的非预应力螺栓组件，设计时需满足标准NF P 22-430的要求。
组件的制作需遵循标准NF P 22-431，并考虑到下列附加条目：
² 保证荷载传递时不产生附加力矩；否则，必须考虑附加力矩对组件进行鉴定。
² 对于相同直径系列的螺栓，应尽量使其质量等级相同；否则，需对其进行标识，以避免误用。
² 对钢螺栓：
Ø 电镀或使用电解镉板，最小厚度为10um；
Ø 或热电镀，最小锌附着度为5g/dm2。
² 螺母应充分拧紧，除了允许更换部件的长方形孔连接螺栓（这种情况，润滑滑动部分）。
² 螺栓的螺纹部分不应受剪。对于支撑重荷的组件，螺栓螺纹以外部分长度应大于待紧固部件的厚度；这些螺栓通过垫片固定在螺母上，垫片的厚度应超过剩余的螺纹以外部分长度。
² 螺母应一直拧紧（严禁将螺母焊接在螺栓上）。
可直接根据其最终直径为普通螺栓打孔，但需满足下列条件：
² 组件中不应有承受振动或疲劳部件；
² e≤D且e<15mm,其中e表示穿孔厚度，D表示孔的直径（单位mm）。
若不满足上述条件，需进行钻孔。严禁用吹管扩大孔的直径。
组件外表面的长方形孔，需覆盖尺寸和厚度都合适的钢板。
可控扭矩（或预应力的）螺栓：
使用可控扭矩螺栓进行组装时，需遵循标准NF P 22-460, 461, 462, 463, 464, 466中最严格的质量等级。
设计时选择摩擦系数。
通过过紧螺母进行检查。
需根据标准NF P 22 469校准扳手的刻度；扳手需满足标准NF EN ISO 6789的要求。
需纪录拧紧可控扭矩螺栓的机械的刻度曲线。
需在工作文件中指明对表面状况和所承受扭矩的要求。
根据标准DIN 6914,和6916使用《HV》螺栓时，需参考职业规程《对预应力和非预应力螺栓的选择及其服役条件的建议》(S.C.M.F and CTICM-October 1997 edition – CM no4/1997)
禁止使用预应力指示垫片。
2.10.3.4 焊接组装
按照标准NF P 22-470, 471, 472, 473和文件单FD P 22-474进行焊接组装，并补充如下：
根据标准NF P 22-250/251/252/255和NF P 22-258进行空心断面的焊接组装。
2.10.3.4.1 总体要求
焊接程序的采用需经过下列检查和鉴定：
² 2.10.2.3部分规定的，钢材的初步可焊性检查和描述文件；
² 焊接程序鉴定，金属填料验收；
² 焊工和操作员的资质认证。
需根据文件单FD P22-474的要求，对每种情况验证焊接组件的质量等级，同时注意焊件上负荷的性质和等级。
2.10.3.4.2 可焊性
在焊接高屈服强度钢材时，需起草一份描述文件，该文件规定如何检查钢的可焊性以及在焊缝上进行的有损伤和无损伤试验。
2.10.3.4.3 程序鉴定
根据标准NF P 22-472来设定鉴定程序大纲，依据该大纲和标准NF EN 288《金属材料焊接程序大纲及其鉴定》进行焊接。作为标准NF P 22-471的补充，对质量等级为1级或2级的焊接组件，需对其进行焊接程序鉴定。
2.10.3.4.4 焊工和操作员资质认证
焊工或操作员需满足标准NF EN 287-1和文件单A 88-111的要求。
2.10.3.4.5 焊接作业
总体要求：
所有焊接作业需满足标准NF P 22-471。
每个焊缝都需有焊接日志。该日志应标明所使用的焊接工艺以及焊工或操作员的姓名。
若不能进行焊接，需用尖锤进行刨削。
应避免两条主焊缝交叉。
辅助部件的焊接应与主焊缝分开。
若采取措施避免厚度增加，可将临时焊缝并入最终焊缝。
一般来说，焊缝应在组件的横截面向。
焊后弯曲的校正：
若焊接前的预防措施未能避免或补偿收缩的影响，应根据特殊的程序对局部弯曲进行校正。
² 室温下，当曲率半径超过了弯曲所影响部分的尺寸的一百倍；
² 或对除桁架外部件，通过收缩热对其加温。该操作需有有经验的操作员进行，金属温度不能超过600摄氏度并需在静态空气中冷却。
2.10.3.4.6 生产性焊接的检查
根据标准NF P 22-471, NF EN 1291, NF EN 1435(X射线检测)的要求进行检查，同时考虑到下列补充要求。
对承受超过最大容许应力7/10的应力的焊缝，应进行100%全体积检查。并在作业文件中记录。
对其它焊缝取样进行全体积检查。
对不能进行全体积检查的角焊，全部或按照以上提及的应力标准取样进行染料渗透试验或电磁粒子检测。
取样检查时，至少应对节点以及同一焊工根据同一程序焊接的焊缝长度的1/10进行检查；节点附件的焊缝区域不进入1/10长度范围。在所有焊缝和车间之中平均取样。
若发现不可接受的缺陷，应对缺陷区域两侧进行两项附加检查。若附加检查中仍发现缺陷，需对该焊工上次检查合格之后的所有焊件进行检查。
染料渗透试验和电磁粒子检测的验收标准如下。
缺陷的相应记录极限为2mm。
如若两个缺陷之间的距离小于较小者长度的两倍，则将这两个缺陷合并为一个。
染料渗透试验：
下列情况认为不可接受：
² 非圆缺陷；
² 最大直径大于4mm的圆形缺陷；
² 3个或3个以上的一列缺陷，间距小于3mm；
² 100cm2矩形最不利表面上8个或8个以上的缺陷群，其最大尺寸不超过20cm。
电磁粒子检测：
下列情况认为不可接受：
² 直线缺陷；
² 大于4mm的非直线缺陷；
² 3个或3个以上的一列缺陷，间距小于3mm；或间距在3至6mm时，总长度超过40mm。
2.10.3.5制造容许误差
2-13规定了一般容许误差.
部件的单体容许误差规定如下：
² 连续结构型钢制作的部件：
切割长度容许误差：
根据连续部件的长度“L”，其制造容许误差以mm表示如下：
Ø 若L<7000 ±2；
Ø 若L>7000 ±3。
端部使用嵌板固定的部件，其长度方向的制造容许误差降至下列值：
Ø 若L<7000 +0, -2；
Ø 若L>7000 +0, -3。
设计图曲线容许误差（凹槽、角板、紧固件、嵌板、弯头、切头等）：
Ø 不大于1m的曲线，理论容许误差为±1mm；
Ø 大于1m的曲线，理论容许误差为 +5mm。
部件端角容许误差：
执行锯切或热切割操作时，部件端面相对其纵轴的垂直度的容许误差为：
Ø 若H≤200mm a=1mm；
Ø 若H>200mm a=[1+2.5(H-200)/1000]。
其中，a表示截面两端沿纵轴方向的距离，H表示部件的横向尺寸, 单位mm。
当部件端部装有嵌板时，嵌板承载面的边角容许误差降至下值：
Ø 若H≤200mm b=0.5mm；
Ø 若H>200mm b=[0.5+ (H-200)/1000]mm。
其中，H和a单位都为mm。
部件平整度的容许误差：
直接传递荷载的柱端面的平整度容许误差规定如下：
Ø 若H≤200mm b=0.5mm；
Ø 若H>200mm b=[0.5+ (H-200)/1000]mm。
其中b表示测量的最大空隙值， H表示部件的横向尺寸, 单位mm。
上述容许误差对灌浆柱的承载面仍然有效。
对柱子以外的元件的端部嵌板的平直度容许误差规定如下：
Ø 若H≤200mm b=1mm；
Ø 若H>200mm b=[1+1.25 (H-200)/1000]mm。
² 在车间焊接来重新制作的构件：
在平面内的支撑处测量总长H，单位mm。
下表给出容许误差：
名称
尺寸（mm）
容许误差（mm）
图示*
总高度 H

上述高度是在腹板位置测量的高度

翼缘宽度b
腹板厚度a
翼缘厚度e

H<1600
H>1600
±3
±5

±3
±5
与标准NF EN 10029规定的容许误差一致
1
方角缺陷t

t≤0.01b
2
对称缺陷s s=(b1-b2)/2

s≤3
3
蝶形曲率c

c≤0.01b/2
4
腹板曲率p

p≤0.01h
4
长度L的容许误差

+3
5
端部方角缺陷v

v≤0.005H
6
平整度缺陷或翘曲q

q≤L/1000
7
长度L上测出的一般曲率u

u≤L/1000
8
*图示见下文。

图1 图2

图3 图4

图5

图6

图7 图8
2.10.3. 6 生产检查
需进行下列生产检查：
观察：
必须对部件进行观察检查。
几何检查：
需对部件进行检查，以验证2.10.3.5部分提到的几何特征。考虑到部件的最终用途，建立一项专门的程序来确定检查的性质和精度。
尺寸检查：
以生产跟踪单的形式进行尺寸检查，该跟踪单记录了所测量的尺寸值。
现场最后组装前需使用试验组件进行试验。
生产性焊接检查：
根据2.10.3.4-6部分进行生产型焊接检查。
发货前检查：
发货前，需对部件（冷冲压，针状或球状）的标签取样检查。该标识需要与施工图上显示的标识相一致，并在固定部位的三个面上。
禁止用涂漆进行标识。
对小的松动部件（角撑板、角材、连系杆等），标签需保证部件不丢失。
包装检查：
发货前，应对包装进行检查，以避免运输和装卸中的变形。应采取措施保证装卸条件满足设计要求。
必须满足如下要求：
Ø 应按尺寸和等级将所有的螺栓放入箱子中。每个箱子需标出所含螺
栓的信息（尺寸，等级，数量）。
Ø 对普通螺栓进行精心润滑；
Ø 可控扭矩螺栓需用原包装运输；
Ø 夹板位置的衬里在发货时需牢牢捆在相应夹板上；
Ø 对于小部件，应使用坚固包装盒。
2.10.4 现场组装
如若在现场进行作业，应满足2.10.3部分的要求。严禁在现场使用铆接。
2.10.4.1 存储和装卸
需存储并楔牢钢结构部件，防止其与地面接触或产生变形。
装卸时，不能产生永久变形也不能损坏部件或其涂层。
应采取必要措施满足设计的贮存和装卸条件。
2.10.4.2 组装
组装和安装操作需根据模板进行，模板受设计条件和现场约束条件（临时板桩，组装阶段）影响。
最好通过螺栓进行组装，若不可行则用焊接。
用“go no go”标尺检查螺栓孔。
可用销钉将部件连在一起，需小心捶打以免破坏螺栓孔。
通过钻孔方式扩大孔径，严禁使用吹管。
2.10.4.3 组装容许误差
2-13给出了通用组装容许误差。
单体容许误差规定如下：
2.10.4.3.1柱
实际柱轴与理论承载轴间的偏差应不超过5mm。
移动式起重机柱高H（单位mm）的误差应不超过下列最小值：
² H/1000
² 20mm
2.10.4.3.2 行车梁
同一直线上两个连续支柱间，行车梁承载面的倾斜应小于5mm。
相同导轨上两个连续梁间，导轨承载面的倾斜应小于2mm。
2.10.4.3.3 导轨
导轨轴线偏离其理论位置不应超过±10mm,；导轨上表面偏离其理论面不应超过±10mm。
如若设计时，钢轨与支承梁的腹板位于同一直线上，则导轨轴线不能偏离其理论位置（参考支承梁腹板）±-0.5a, 其中a表示支承梁腹板的最小厚度，。
导轨的几何形状和尺寸应满足标准NF E 52-121，对其补充如下：
² 水平度容许误差按照同一直线上柱子的水平偏差，不超过柱子间距的1/2000，最大为10mm；
² 在承载面上测量的导轨表面之间的水平偏差，小于理论吊车跨度的5/10000，最大为10mm；
² 相对标准值，轨道的挠度（单位m）偏差， 不超过
Ø ±5mm，若s≤16m；
Ø ±[5+0，25（s-16）]，若s>16m。
记录最终的水平度和表面状况，并在每个柱脚进行导轨的水平度测量。
2.10.5 金属构架
“构架”是指下列结构：护拦、升降机、人行道、梯子、脚手架、门口等由组装型钢和钢板形成的结构。
按照现行标准来建造这些结构。
2.10.3部分的要求适用于构架的施工，并做如下调整：
² 不要求进行焊接程序鉴定；
² 按照标准NF EN 287-1进行焊工和操作员的鉴定；
² 对焊缝，只进行观察检查；需对所有的焊缝进行检查，其容许误差要求为标准NF P 22-471中的中等质量等级。
使用热镀栅栏。安装时，将栅栏与支架连接；如若焊接连接，将点焊缝喷漆保护。
在进行承载钢结构施工的同时，需采取措施来组装楼梯和护拦，安装栅栏、防护板、梯步等。
任何情况下，均需将防护板与支架焊接连接，并将点焊缝喷漆保护。
2.10.6 钢结构、金属构架的防护衬层
如若需对反应堆建筑内的钢结构、金属构架应用防腐蚀衬层，需进行功能试验来对衬料的合适性进行验证，来保证其在机组寿期内完成正常和事故状况下的功能。