【全国】钢结构安装工程施工技术.ppt

,土木工程施工,1,构件制作,2,拼装与连接,3,钢结构安装,第,三节,钢结构工程,概 述,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。,1,构件制作,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,彩色压型钢板,自然通风器,预埋锚栓,轻钢结构的构件,1.1,放样与号料,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,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。,1.1.2,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,1.2,切割下料,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。,1.2.1,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,。,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,1.2.2,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,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,1.3,构件加工,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,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,1.3.,2,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,),。,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,600,800,0,C,。,火焰矫正,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。,辊压,矫正,机,：,用于型材、板材等的矫正。,液压矫正机,辊,压,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。,手工矫正,锤击法,-,钢板焊接应力变形校正,1.3.,3,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。,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,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,1.4.1,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,除锈、,防腐与涂饰,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,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,。,喷涂法进行涂装,2,连接与拼装,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,2.1,钢结构构件焊接,焊接方法,特 点,适用范围,手工焊,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,埋弧,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,2,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,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,2,),，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,。,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。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,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,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。,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,2.1.2,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,2.1.3 CO,2,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,2,气体保护焊机,CO,2,气体保护焊,CO,2,气体保护焊丝,2.2,紧固件连接,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,屈强比为,60%),，其中后两级为,高强度螺栓,，其余为,普通螺栓,。,钢柱与基础,的地脚螺栓连接,梁柱节点的螺栓连接,2.2.1,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,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,2.2.2,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、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,高强螺栓的保管及现场复验,高强螺栓的保管,高强度螺栓的包装、运输、现场保管过程要保持它的出厂状态，直到,安装使用前才能开箱检查使用,。以防止连接副的扭矩系数,(K),发生变化，这是高强度螺栓保管的一项重要内容。,高强度螺栓的现场取样复验,扭剪型高强螺栓和高强大六角头螺栓出厂时应随箱带有扭矩系数和紧固轴力,(,预拉力,),的检验报告。,连接面抗滑移系数复验：,高强螺栓按每验收批抽取,3,套试件,；,预拉力复验：,扭剪型高强螺栓每验收批抽取,8,套；,扭矩系数复验：,高强大六角头螺栓每验收批抽取,8,套。,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,60,80%,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。,2.2.3,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 射 钉,钢拉铆钉,自攻自钻螺钉,受运输、吊装等条件的限制，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。,2.3,构件的组装,平面桁架的工厂预拼装 钢管桁架的工厂预拼装,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。,3.1,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,3.,2,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,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。,3.,3,钢网架安装,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,