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第十一章 钢结构工程
第一节 钢桁架
一、 钢桁架的几种类型
1、三角形桁架
当屋面坡度大（i>1/3）时采用三角形桁架。用于中小跨度的轻屋面较适宜，若屋面太重或跨度很大，采用三角形桁架不经济。
2、梯形桁架
梯形桁架，与三角形桁架比较，其受力情况较好。一般用于屋面坡度小于1/3而跨度又较大的情况。
3、平行弦桁架
这种桁架在屋盖结构中常用作托架。
4、多边形桁架
在屋面坡度不大的情况下，它比三角形桁架的技术经济指标好一些。
二、轻型钢屋架的应用
1、圆钢、小角钢组成的轻型屋架
规范规定由圆钢、小角钢组成的轻型钢屋架适用于跨度不大于18m、起重量不超过5t的轻、中级工作制桥式吊车的房屋，也能用于可拆装的活动房屋和临时性建筑。
2、芬克式屋架
三解形芬克式屋架一般均为平面桁架式，其外形和腹杆体系与普通钢屋架没有区别，只是下弦杆和腹杆的截面可以采用单角钢或圆钢（小跨度的屋架，上弦杆也可以采用单角钢）。
3、三铰拱屋架
三铰拱屋架按斜梁的截面形式又可分为平面桁架和空间桁架两种。拱拉杆采用圆钢或角钢，吊杆一般都用圆钢。
4、梭形屋架
梭形屋架也分为平面桁架和空间桁架式两种。在实际工程中多采用三角形空间桁架式。梭形屋架适用的屋面坡度为1/15～1/10，跨度为12m～15m。这种屋架宜在无檩屋盖中采用。
第二节 薄壁型钢屋架
一、薄壁型钢屋架的概况
薄壁型钢屋架可以设计成平面桁架、刚架或网架。薄壁型钢屋架也有三角形、五角形、梯形等形式。其屋面则通常采用有檩条的轻屋面，屋面材料为石棉瓦、钢丝网波形瓦、预应力槽瓦等。
二、薄壁型钢屋架的计算和构造特点
薄壁型钢需要加以注意。
（1）由于型钢壁厚的负公差和截面的局部缺陷对薄壁型钢构件比较敏感，以及这种结构使用年代不久，经验不够丰富等原因，其强度设计值要比普通钢结构略低一些。
（2）受拉薄壁杆件的计算与一般的受拉杆件相同。受压的薄壁杆件则与一般型钢杆件不同，需要考虑薄壁的局部失稳和整体杆件的弯曲失稳。
（3）薄壁型钢屋架一般不用节点板，其节点构造与所选的杆件有关，但应避免杆件轴线的汇交点产生偏心，并保证节点具有足够的刚度。
三、薄壁型钢屋架的制作和维护
1、型钢的性能及规格
钢结构常用的型钢有角钢、I形钢和槽钢。
角钢可以用来组成独立的受力杆件或作为杆件之间的连接零件。角钢分等肢角钢和不等肢角钢两种，以肢宽来编号。等肢角钢以符号“L”加宽乘肢厚来表示。
I型钢主要用于在腹板面内受弯的构件，由于它两个方向的惯性矩相差较大，单独用作受压构件或斜弯构件是不适宜的。I型钢分普通I形钢及轻型I形钢。
槽钢的伸出肢比I形钢大.槽钢也是以其腹板的高度来编号，腹板的厚度也分a、b、c三类。我国生产的槽钢最大号码为40号。槽钢的长度为5m～19m。
2、焊接工艺
钢结构的联结方法有铆钉联结、焊接和螺栓联结。但焊接是钢结构的主要联结方式.
1） 手工电弧焊的原理
焊接联接有气焊、接触焊和电弧焊等方法，在电弧焊中又分手工焊、自动焊和半自动焊三种。目前，钢结构中常用的是手工电弧焊。
2）手工焊焊条
焊缝的质量与焊条有直接的关系。焊条类型也相当多，钢结构所用焊条仅是有限的几种。我国建筑钢结构常用的焊条为E43××、E55×和55××型。
3、焊缝的形式与构造
1） 对接焊缝
连接位于同一平面的构件采用对接焊缝，用对接焊缝连接的构件常开成各种型式的坡口，焊缝金属就填充在坡口内，所以对接焊缝实际上也就是被连接构件截面的组成部分。
2） 角焊缝
角焊缝的优点是焊件板边不必预先加工，也不需要校正缝距，施工方便，其缺点是应力集中现象比较严重；由于必须有一定的搭接长度，角焊缝连接在材料使用上不够经济。
4、钢结构的焊接施工
1)焊接准备工作
2）焊接顺序
钢结构焊接顺序的正确与否，对焊接质量关系重大。一般情况下应从中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称的焊接顺序。
3）焊缝质量检验
钢结构的焊缝质量分三级。
(1）外观检查。
(2）无损伤检验。无损伤检验包括X射线检验和超声波检验两种方法。
第三节 网架结构
一、网架结构的优越性
网架结构的优点是：经济、安全、跨度大、有利于建筑造型和立面处理。
二、网架结构的施工
网架的制造与安装分三个阶段，首先是制备杆件及节点，然后拼装成基本单元体，最后在现场安装。杆件与节点的制备都在工厂中进行，和一般钢结构的制造相同。基本单元体的拼装可在工厂或施工现场附近进行。
网架的安装方法有整体安装、悬挑拼装、地面部分拼装然后高空总装。
1、整体安装
网架的整体安装主要有以下几种方法；
（1）整体提升法
（2）整体顶升法
2、整体吊装法
此法适用于各种类型网架，吊点位置、数量的选择应与网架使用时的受力状况尽量接近。
3、悬吊拼装
这种方法对施工场地、起重设备的能力要求不高，但要搭设满堂脚手架或部分的拼装架，高空作业量大。
第四节 钢结构的质量要求与施工安全
一、钢结构常见的质量通病原因及其预防
1、构件运输、堆放变形
2、构件拼装扭曲
3、构件起拱或制作尺寸不准确
4、钢柱、钢屋架、钢吊车梁垂直偏差过大
5、防锈漆涂刷不均匀或漏刷
二、 钢结构的质量要求
1、钢结构的制作
（1）在进行钢结构制作之前，应对各种型钢进行检验.
（2）受拉杆件的细长比不得超过250。
（3）若杆件用角钢制作时，宜采用肢宽而薄的角钢，以增大回转半径。
（4）一榀屋架内，不得选用肢宽相同而厚度不同的角钢。
（5）钢结构所用的钢材，型号规格尽量统一，以便于下料。
（6）钢材的表面，应彻底除锈，去油污，且不得出现伤痕。
2、钢结构的安装质量要求
（1）各节点应符合设计要求。传力可靠。
（2）各杆件的重心线应与设计图中的几何轴线重合.
（3）腹杆的端部应尽量靠近弦杆，以增加桁架外的刚度。
（4）截断角钢，宜采用垂直于杆件轴线直切。
（5）在装卸、运输和堆放的过程中，均不得损坏杆件，并防止其变形。
（6）扩大扩装时，应作强度和稳定性验算。
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