钢结构教案.docx
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钢结构教案
钢结构制作与安装教案
概述：
一、钢结构的特点和应用
（一）、钢结构的特点钢结构是用钢板、热扎型钢或冷加工成型得薄壁型钢制造而成的，和其他材料的结构相比，钢结构有如下一些特点。
1、材料的强度高，塑性和韧性好；
2、材质均匀，和力学计算得假定比较符合；
3、钢结构制造简便，施工周期短；
4、钢结构的质量轻；
5、钢材耐腐蚀性差：
防腐涂化；
6、钢结构耐热不耐火：
地面一般有防火涂层。
（二）、钢结构的应用范围随着我国钢产量的增加，钢结构的应用范围不断增大。
1、大跨度结构：
长春体育场；
2、重型厂房结构：
精细厂房；
3、受动力荷载影响的结构；
4、可拆卸的结构，如建筑工地生活用房，临时性展览馆；
5、高耸结构和高层建筑，如高压输电线路的塔架，广播和电视发射用的塔架和桅杆等，广州和上海的电视塔高度分别为200和205米，埃菲尔铁塔
6、容器和其他构筑物、大型油罐、储罐、海上采油平台等；
7、轻型钢结构。
二、钢结构的发展高强度钢材的研制开发我国目前普遍采用的钢材有：
Q235、Q345、Q390、Q420，第一种是普通碳素结构钢，后三种是低合金高强度结构钢。
高强度螺栓应用35号钢、45号钢经热处理后制成8.8级螺栓，20MnTiB钢制成10.9级螺栓。
钢结构的连接方式：
焊接、螺栓连接
三、施工方法及技术要求：
1、审图、提材料计划
2、施工顺序：
3、施工方法
3.1材料验收
3.1.1本工程所采用的钢材均应具有质量证明书（保证碳、硫、磷的含量并含有冷弯试验）,且应向监理公司提交《材料报验单》。
3.1.2钢结构工程所采用的连接材料和涂装材料应具有出厂质量证明书,并应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。
3.2除锈、刷底漆
3.2.1所有钢结构使用的钢材均需机械除锈，且露出金属光泽，达到St3等级。
3.2.2对高强螺栓连接的摩擦面处理方法为喷砂后生赤锈，摩擦面的抗滑移系数必须达到0.45，该钢结构按规定可视为一批，因此抽取三组试件进行抗滑移系数试验，并出具抗滑移系数试验报告；现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面抗滑移系数试验。
高强螺栓连接处的钢板表面应平整，摩擦面应采取有效的保护措施，保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，摩擦面不得涂漆及做任何标记。
3.2.3涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在5～38゜C，相对湿度不应大于85%.构件表面有结露时不得涂装，涂装后4小时内不得淋湿。
3.2.4安装焊缝处应留30～50mm暂不涂装。
3.2.5涂装应均匀，无明显起皱，流挂，附着应良好。
3.3放样、号料和切割
3.3.1放样和号料应根据工艺要求预留制造和安装时的焊接收缩余量及切割、刨边和铣平等加工余量.
3.3.2所有构件在制作前必须按图示控制尺寸１：
１放样量出准确尺寸后方可下料加工。
3.3.3碳素钢、结构钢在环境温度低于－20゜C时不得进行剪切冲孔。
3.4矫正和成型
3.4.1碳素结构钢在环境温度低于－16゜C，不得进行冷矫正和弯曲，热矫正时，加热温度不得超过900゜C。
3.4.2矫正后的钢材表面不应有明显的凹面和损伤，划痕深度不得大于0.5mm,钢
材矫正后的允许偏差应符合有关的规定。
3.5边缘加工
3.5.1下料宜采用机械加工，气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不得小于2.0㎜。
3.5.2边缘加工的允许偏差应符合下表的规定：
项目
允许偏差
零件宽度、长度
±1.0mm
加工边直线度
L/3000且不大于2mm
相邻两边夹角
±6'
加工面垂直度
0.025t且不大于0.5mm
加工面表面粗糙度
5▽0
3.6制孔
3.6.1连接构件的栓孔孔径符合下表的规定
项目
允许偏差
直径
+1.0
0.0
圆度
2.0
垂直度
0.03t且不大于2.0
注：
安装螺栓及高强螺栓孔径要求比螺栓直径大1.5㎜
3.6.2螺栓孔孔距的允许偏差应符合下表的规定
项目
螺栓孔距允许偏差（㎜）
≤500
501～1200
1201～3000
>3000
同组内任一两孔间距离
±1.0
±1.5
-
-
相邻两组的端孔间距离
±1.5
±2.0
±2.5
±3.0
3.6.3高强螺栓的开孔均应采用一次性钻孔成型，孔边应无飞边、毛刺，
3.6.4凡量规不能通过的孔必须经施工图编制单位同意后，方可扩钻或补焊后重新钻孔。
高强螺栓应自由穿入螺栓孔，当不能自由穿入时，不应采用气焊扩孔，应用铰刀进行修整，扩孔后的孔径不得超过1.2倍的螺栓直径。
修孔时，应将四周螺栓拧紧，板迭密以防铁屑落入板迭缝。
补焊时，应用与母材力学性能相当的焊条补焊，严禁用钢块填塞，每组孔中经补焊重新钻孔的数量不得超过20%，处理过的孔应作
出记录。
3.6.5加工后的构件表面应平整，无焊接飞溅，无毛刺，无油垢。
3.7组装
3.7.1组装前，零件，部件应经检查合格，连接接触面和沿焊缝边缘每边30～50㎜
范围内的铁锈，毛刺，污垢应清除干净。
3.7.2板材、型材的拼接，应在组装前进行，构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行。
3.7.3焊接连接组装的允许偏差应符合下表的规定：
项目
允许偏差
对口错边（Δ）
t/10且不应大于3.0
间隙（a）
±1.0
搭接长度（a）
±5.0
缝隙（Δ）
1.5
高度（h）
±2.0
垂直度（Δ）
b/100且不大于3.0
中心偏移（e）
±2.0
型钢错位
连接处
1.0
其它处
2.0
箱型截面高度（h）
±2.0
宽度（b）
±2.0
垂直度（Δ）
b/200且不大于3.0
3.7.4设计要求顶紧的节点为柱与柱、顶板、底板之间的节点，该顶紧接触面应有70%以上的面积紧贴，用0.3mm塞尺检查，其塞入面积应小于25%，边缘最大间隙不应大于0.8mm.
3.8焊接和焊接检验：
3.8.1从事钢结构制作、安装的焊工应持有相应的焊工合格证方可从事焊接工作。
3.8.2根据设计要求H型钢梁端部连接焊缝均为等强连接，焊缝类型及构造详见《钢结构设计标准图》，其焊缝均应焊透；框架、管廊梁柱间连接焊缝、钢板、构件的等强连接焊缝，质量标准均为一级，其他的连接焊缝质量标准为二级，非受力构件（如栏杆、铺板）的连接焊缝质量标准为三级。
3.8.3焊条选用E43型焊条，高强螺栓连接处的节点严禁焊接。
3.8.4施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况，不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。
3.8.5焊接时，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。
必要时应设置引弧板。
3.8.6角焊缝转角处宜连续绕角施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10mm，弧坑应填满。
3.8.7定位焊所采用的焊接材料型号应与正式焊接的焊接材料相同，焊缝厚度不宜超过设计焊缝的2/3，且不大于8mm，焊缝长度不宜小于25mm，定位焊应由持合格证的焊工施焊。
3.8.8焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，待查清原因，定出修改工艺后方可处理。
3.8.9焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。
标准见下表的规定：
项目
合格标准（二级）
合格标准（三级）
未焊满（指不足设
计要求）
≤0.2+0.02t且小于等于1.0mm
≤0.2+0.04t且≤2.0mm
每100.0mm焊缝内缺陷总长≤25.0mm
根部收缩
≤0.2+0.02t且≤1.0mm≤0.2+0.04t且≤2.0mm
长度不限
咬边
≤0.05t且小于等于0.5mm，连续长度小于等于100.0，且焊缝两侧咬边总长小于等于10%焊缝全长
≤0.1t且≤1.0mm长度不限
弧坑裂纹
允许存在个别长≤5.0mm的弧坑裂纹
电弧擦伤
---
允许存在个别电弧擦伤
飞溅
清除干净
接头不良
缺口深度小于等于0.05t且小于等于0.5mm
缺口深度0.1t且≤1.0mm
每100.0焊缝不应超过一处
焊瘤
不允许
表面夹渣
---
深≤0.2t长≤0.5t且≤20.0mm
表面气孔
---
每50.0mm长度焊缝内允许直径≤
0.4t且≤3.0mm气孔两个，
3.8.10选用编号为：
2001-17的焊接工艺评定。
3.8.11经超声波探伤检查的焊缝如有不合格允许进行返修，同一部位的返修次数不宜超过两次。
3.8.12
二级焊缝对接时，采用斜45o对接型式，双面焊，背面清根的焊接方法。
3.8.12三级焊缝应按焊接工艺规程施焊，并满足5.2.8.3～5.2.8.9的要求。
3.9运输
3.9.1因型钢及板材需运至我单位预制车间进行预制，运输前应对运输路线进行考察，易在早晚运输；预制完成后，再运至现场安装。
3.9.2预制应以榀为单位，以便运输。
3.9.3运输使用10吨板车，8吨吊车配合装卸。
3.10基础和支撑面验收
3.10.1钢结构安装前对建筑物的定位轴线、基础轴线和标高、地脚螺栓位置、预埋板的位置及标高等进行检验，并应进行基础检测和办理交接验收。
3.10.2基础的轴线标志和标高基准点准确齐全。
3.10.3基础支撑面，地脚螺栓的允许偏差应符合下表的规定：
项目
允许偏差（mm）
支撑面
标高
±3.0
水平度
L/1000
地脚螺栓
螺栓中心偏差
5.0
螺栓露出长度
+30.0
0.0
螺纹长度
+30.0
0.0
3.10.4钢柱安装的允许偏差：
项目
允许偏差
柱角底座中心线对定位轴线的偏移
5.0
柱基准线标高
+5.0
-8.0
弯曲矢高
H/1200且不应大于15.0
柱轴线垂直度
单层柱
H/1000
柱全高
35.0
3.11安装和校正
3.11.1钢结构安装前，应对钢结构的质量进行检查。
钢构件的变形，缺陷超出允许偏差时，应进行处理。
3.11.2钢结构的柱、梁、支撑等主要构件安装就位后，应立即进行校正、固定。
当天安装的钢构件应形成稳定的空间体系。
3.11.3钢结构安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响。
采取相应的调整措施。
3.11.4柱安装时每节柱的安装轴线从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上。
3.11.5钢柱脚采用钢垫板作支撑时，钢垫板面积应根据计算确定，垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲板或柱肢下，每根地脚螺栓侧应设1~2组垫板，每组垫板不得多于5块。
垫板与基础面和柱底面的接触应平整、紧密。
二次浇灌混凝土前垫板间应焊接固定。
3.11.6工地安装时，应按当天高强螺栓连接副需要使用的数量领取。
不同批号的螺栓、螺母、垫圈不得混杂使用，高强度螺栓连接副的表面经特殊处理。
在使用前尽可能的保持其出厂状态，不得碰伤螺纹及沾染脏物，以免扭矩系数或紧固轴力（预拉力）发生变化。
当天安装剩余的必须妥善保管，不得乱扔、乱放。
3.11.7扭剪型高强螺栓连接副应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。
3.11.8扭剪型高强螺栓连接副的拧紧应分为初拧、终拧。
初拧应采用手动扭矩扳手或定矩电动扳手，初拧扭矩值M16的为115N.M；M20的为220N.M。
初拧后的高强螺栓应用颜色在螺母上涂上标记，然后用专用电动扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头。
3.11.9安装高强螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业，螺栓的初拧、终拧应在同一天完成。
3.11.10扭剪型高强螺栓连接副终拧后（以目测尾部梅花头拧断为合格），除因构造原因无法使用专用扳手终拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%，对所有梅花头未拧掉的扭剪型高强螺栓连接副应采用力矩扳手进行终拧并作标记，终拧扭矩值M16的为230N.M、M20的为440N.M；且在终拧完成1小时后、48小时内进行终拧扭矩检查，并用色漆在螺栓头上做出标记。
扭剪型高强螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2~3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。
3.11.11检验合格后，高强螺栓连接处的板缝应及时用腻子封闭，并按设计要求涂漆防锈。
3.11.12钢平台，钢梯和防护钢栏安装的允许偏差（mm）见下表：
项目
允许偏差
平台标高
±15.0
平台梁水平度
L/1000且不应大于20.0
平台支柱垂直度
H/1000且不应大于15.0
承重平台梁侧向弯曲
L/1000且不应大于10.0
承重平台梁垂直度
h/250且不应大于15.0
栏杆高度
±15.0
栏杆立柱间距
±15.0
直梯垂直度
L/1000且不应大于15.0
4.塔类设备钢结构的施工方法
有些情况现场条件不允许塔在安装之前将梯子、平台等结构安装完毕，这就涉及到在空中安装梯子、平台，通常为保证平台的安全施工，用吊车吊着吊筐，施工人员站在吊筐内，部分机具放于其上。
然后随着吊筐的升起，人员到相应部位进行施工作业。
适用于施工高度的情况。
4．1施工吊筐的制作
我方用75*75*5的角钢制作一个长宽高为2m*1.5m*1.2m的吊筐，吊筐四周用φ26的螺纹钢（间隔150mm）作护栏。
筐底用δ=5mm的钢板作底面，并用四周与角钢焊接。
在此吊筐的四个角用10mm厚的钢板作四个吊耳，用以挂钢丝绳。
4．2钢丝绳的选用
按此吊筐承载1吨计算每根绳索受力：
（1/4）/0.707=0.354吨则绳子破断力：
0.354*8=2.84吨目前现场所用绳索为6*37+1φ17.5抗拉强度为1550的钢丝绳其破断力为17.25吨。
此绳安全可靠。
4.3.安全技术措施
4.3.1施工人员需严格遵守本工种的安全操作规程并办理特级登高作业证。
4.3.2施工人员进入施工现场必须正确佩带好安全护具如安全帽等。
在作业下方必须设置安全网，并随作业位置升高及时调整。
安全网的设置要符合标准、牢固、可靠。
4.3.3施工人员必须持证上岗，登高作业必须挂好安全带，并且必须进行体检合格。
4.3.4施工现场必须配备足够数量的合格消防器材。
施工现场禁止吸烟。
4.3.5风力大于5级或雨天时严禁进行施工作业。
4.3.6施工动火前一定要办理动火手续，并经有关人员确认后方可动火，并配备专人看火。
4.3.7参与本项目施工的所有人员应严格执行本工种的安全操作规程。
4.3.8高处作业人员必须按业主规定执行高处作业许可证审批，由高处作业单位提出申请，业主审批。
4.3．9吊筐在正式使用前必须经过离地需100mm试吊20分钟，并加一定的晃动力，确认无事后方可使用。
4.3．10作业时应有专人对高处作业人员进行监护，发现异常立即停止施工，及时商讨解决方法。
4.3．11每次施工前一定要仔细检查钢丝绳的状态，确认其处于完好状态后方可使用。
4.3.12为防止作业时吊筐被卡住，故在其下两侧各拴一根φ15棕绳。
面举例说明一下各施工过程的具体方法：
第一节钢结构制作安装过程
1制作程序
2安装程序
第二节钢结构制作安装施工
1.H钢预制
1.1.材料验收
1.1.1H钢采用Q235钢板、焊条进入施工现场时必须执行验收程序。
1.1.2对于进入施工现场的钢板、焊条必须检验其出厂合格证和材料试验报告。
1.1.3同时对钢板、焊条进行表观检验，检查钢板有无严重锈蚀、重皮和较严重的翘曲变形和其它机械损伤；检验焊条的眼皮是否透水受潮。
1.1.4核查钢板、焊条的到货数量是否与发货单相符。
1.1.5检验合格后的钢板和焊条入库保管，同时出具检验核收手续。
1.2.下料
1.2.1H钢的腹板及翼缘下料应采用手工气焊切割或自动气焊切割的方法进行。
1.2.2自动气焊切割机的轨道应调平调直，使切口顺直平滑。
1.2.3翼缘板的切割边缘用刨边机刨成平口，两边平行度和宽度偏差应控制在±1mm以内。
1.2.4采用手工电弧焊时，腹板的两个切割边缘均应刨成55－60度双面坡口，
坡口钝边2mm；采用埋弧自动焊时将腹板两边刨成平口
1.2.5对于出现变形的钢板应用平板机进行调平。
1.2.6钢板下料后应保持焊接面的清洁，焊接面不得锈蚀、油污或粘有其它杂质。
1.2.7下料后的钢板不直度不大于1/1000，且不大于6mm，超差的必须进行矫正。
1.3.
钢组焊应在特制的组焊平台上进行，组焊平台如下图：
H钢组焊
1.3.1H
1.3.2H钢采用埋弧自动焊焊接，采用手工电弧焊电焊。
1.3.3
H钢的组焊施工顺序如下：
300－400mm。
1.3.5角焊缝的焊接采用船形位置埋弧自动焊接，少量现场角焊缝采用手工逆向分段焊接，焊接顺序如下图：
埋弧自动焊示意手工电弧逆向焊示意焊
1.3.6H钢焊接后由于焊肉部分的收缩翼缘板会向内弯曲，为此采用反变形焊接技术，和必要的焊后矫正。
反变形焊接采用翼缘预先压弯的方法，压弯矢高通常采用模拟试验的方法确定，我们通常采用的压弯矢高为2－3mm。
1.3.7H钢焊接完成之后采用翼缘矫平机对翼缘进行矫正。
1.3.8对于翼缘板的矫正，腹板高度较小和翼缘窄的，不宜采用翼缘矫正机，因此在施工现场采用千斤顶简易矫形装置。
1.3.9
简易矫形装置如下图：
1.4.1现场制作的H钢梁长度大于12m，因此必然发生H钢拼接工作
1.4.2H钢拼接采用45度斜焊缝对接接头。
1.4.3接头可用气焊切割，并采用双面V型坡口。
1.4.4接头采用手工电弧焊双面焊接，反面必须进行清根处理。
1.4.5接头形式如下图：
B
H
S
P
长度
H≤400
B>200
B>200
±3
±2
2
2
－3
1.6.焊接材料
1.5.2容许偏差：
1.6.1埋弧自动焊的焊接材料选用
钢号
埋弧焊丝牌号
焊剂牌号
CO2焊丝
焊剂类型
Q235
H08A
HJ431
H08M2nSi
中锰高锰焊剂
H08A
HJ430
H08MnA
HJ230
低锰无锰焊剂
1.6.2船形位置T型焊缝埋弧自动焊焊接参数
焊脚mm
焊丝直径mm
焊接电流
A
电弧电压
V
焊接速度
m/min
送丝速度m/min
6
5
600-700
34-36
0.77-0.83
8
4
675-700
34-36
0.33
1.83
5
700-750
34-36
0.42
0.83-0.92
10
4
725-750
33-35
0.27
2.0
5
750-800
34-36
0.3
0.9-1.0
1.6.3手工电弧焊焊接Q235A钢材时采用E43××低氢焊条。
1.6.4手工电弧焊采用4mm焊条时焊接电流应为160－210（A）
1.7.焊接工艺和焊接工艺评定
1.7.1施工前由专业施工分公司编制焊接工艺，焊接工艺有本公司焊接专业工程师审核批准。
1.7.2按照焊接专业工程师的焊接工艺对掺加施工的焊工进行焊接培训。
1.7.3检验焊接质量对焊接工艺进行评定与修订，直到焊接质量满足相应的规范与标准的规定。
2.钢结构预制
2.1
制作程序
2.2材料验收
2.2.1必须具有符合设计要求的质量证明书；
2.2.2材料规格整齐，无弯曲、变形损坏等现象；
2.2.3使用前必须首先履行材料检验报批手续，否则禁止使用；
2.2.4对钢材质量有疑义时，请示监理、质检部门按国家现行有关标准规定进行抽样检验。
2.3制作方法及要点
2.3.1材料的放样及切割
2.3.1.1校对施工图并熟悉工艺要求;
2.3.1.2确保材料规格、材质符合设计要求，并对图纸的重要节点尺寸放样，计算校核;
2.3.1.3样杆尺寸偏差必须符合YB9254-95中的规定;
2.3.1.4在施工现场铺设预制平台，在平台上进行钢结构的预制工作，对节点处连接板放样都用剪板机加工，不用气割，对于螺栓连接的，其螺栓都用钻孔形式，如结构为焊接形式，在焊缝两端设置引弧和引出板，对预制完毕的结构、涂装后，在构件上标注构件的原编号，并且对所预制的构件在安装前进行验收。
2.3.1.5号料时根据工艺要求预留焊接收缩余量，切割和边缘加工余量;
2.3.1.6切割可用机械和气割两种方法进行；板材δ≤12mm时用机械切割，
其它均用气割；气割前将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后彻底清除熔渣和飞溅物，必要时使用砂轮打磨，保证切割件整洁；机械剪切的零件，剪切面应平整。
机械有效纵向切割长度为13000mm，横向2400mm，切割速度
1000mm/min。
2.3.1.7切割后的钢板采用平板机进行矫正，厚板采用火焰矫正；矫正后的钢材表面无明显的凹痕和损伤。
2.3.2制孔
2.3.2.1制孔必须采用机械进行，绝对禁止气割开孔。
2.3.2.2制孔后用磨光机清除孔边毛刺，并不得损伤母材。
2.3.2.3H钢构件制孔
a.采用摇臂钻和磁力钻进行加工，并采用钻模技术，以保证制孔精度。
b.加工完毕的尺寸偏差应符合YB9254-95中的规定。
c.制孔后用磨光机清除孔边毛刺，并不得损伤母材。
2.4构件组装
2.4.1钢门架组装前，零件、部件、应经检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边30~50mm范围内铁锈、毛刺、污垢、冰雪等应清除干净。
2.4.2组装时，结合运输吊装的实际情况，直接将H钢柱和H钢梁组装成一体。
2.5涂装、编号
2.5.1钢构件的除锈和涂装应在制作质量检查合格后进行。
2.5.2构件表面的除锈方法与除锈等级应与设计采用的涂料相适应；涂料、涂装遍数、涂层厚及其它要求均应符合设计和产品说明书要求。
2.5.3钢构件除锈完毕后在24小时内涂好第一道防锈底漆。
安装焊缝处留出30—50mm暂不涂装。
2.5.4涂料使用前搅拌均匀，配好的涂料应当天用完，涂层厚度符合设计要求，均匀饱满,不得漏涂,表面不得起泡、脱皮和返锈,无明显皱皮、流坠等缺陷。
2.5.5.涂装完毕后应在构件上标注构件的原编号。
2.5.6H钢除锈涂装
a.除锈前将钢材表面的毛刺、杂物和焊疤清除干净。
b.钢构件除锈完毕后在24小时内涂好第一道防锈底漆。
c.涂料使用前搅拌均匀，配好的涂料应当天用完，涂层厚度符合设计要求，均匀
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