钢结构材料与结构构件.ppt
第一节钢结构材料与结构构件,一 钢结构材料建筑钢材分为普通碳素钢、普通低合金钢和热处理低合金钢。目前大量使用的仍以碳素钢为主。我国目前在建筑钢结构中应用最普遍的是Q235，其屈服点为215235Mpa，塑性和韧性均很好。16锰钢为普通低合金钢，其屈服点为315345Mpa，强度很高，可节约钢材。,钢结构材料,热处理低合金钢是对低合金钢进行热处理，以进一步提高其强度，同时又不显著降低其塑性和韧性。,国外有些钢材的性能与我国钢材相似。类似Q235碳素钢的：美国的A36日本的SM41德国的ST37前苏联的CT3类似16锰钢的：美国的A440德国的ST52采用国外进口钢材时，一定要进行化学成分和机械性能的分析和试验,钢结构材料与结构构件,二 结构构件（一）钢结构柱柱截面多为宽翼缘工字形截面或箱形截面。宽翼缘工字形截面者多用轧制的宽翼缘H型钢，它宜于两个方向与梁连接，力学性能也好，当结构高度不太高时，一般都选用这种截面。当荷载较大时，还可用焊接的宽翼缘H型钢。当荷载大或存在双向弯矩时，多用箱形截面，可由H型钢上加焊钢板，或由四块钢板焊接而成。高度大的钢结构的柱多用箱形截面。,此外，有些钢结构高层采用十字形截面的柱，尤其是由两个轧制工字钢或钢板组合成的十字形截面柱，特别适宜与承受双向弯矩。（如上海27层的瑞金大厦）,钢结构材料与结构构件,（二）钢结构梁钢结构高层的梁，多为轧制或焊接的H型钢梁，需要时也可制成复合截面。如高度受限制时，可在轧制型钢梁的最大弯矩区焊以附加翼缘板，或在轧制型钢梁的上翼缘焊上槽钢以增加横向刚度等。对高层建筑的大梁、悬臂梁或悬挂结构的悬臂梁，也可焊成箱形截面的梁。（如美匹兹堡钢铁公司的梁）当轧制型钢不能满足设计要求时，则可选用由自动焊接的设备焊接的焊接H型钢或箱形截面。,钢结构材料与结构构件,柱与柱的连接，如为H型钢柱可用高强螺栓连接或高强螺栓与焊接共同使用的混合连接，如为箱形截面柱，则多为焊接。,钢结构材料与结构构件,柱与梁的连接，因其多为H型钢梁，可用高强螺栓连接、焊接或混合连接。梁与梁、支撑与梁、柱的连接，同样可用高强螺栓连接或焊接。,钢结构材料与结构构件,第二节高层钢结构安装,一 安前准备工作高层钢结构的安前准备工作，主要有编制施工方案、拟定技术措施、构件检查、安排施工设备、工具和材料、组织安装力量等。以下介绍钢结构特有的准备工作：,第二节高层钢结构安装,（一）钢结构预检和配套钢结构出厂前，制造厂应根据制作规范、规定及设计图的要求进行产品检验，填写质量报告，结构安装单位再在制造厂质量报告的基础上，根据构件性质分类，再进一步进行复检或检验。,钢构件预检的计量工具和标准应统一，质量标准也应统一，特别是对钢卷尺的标准要特别重视，有关单位（业主、土建、安装、制造厂）应各执统一标准的钢卷尺。结构安装单位对钢构件预检的项目，主要是与施工安装质量和工效直接有关的数据，如：几何外型尺寸，螺孔大小和间距、预埋件的位置、焊接坡口、节点摩擦面、构件数量规格等。,第二节高层钢结构安装,钢构件预检是项复杂而细致的工作，预检时尚需一定的条件，构件预检时间宜放在钢构件中转堆场配套进行。现场钢结构安装是根据规定的安装流水顺序进行的。钢构件必须按照安装流水顺序的需要供应构件，但制造厂的构件供应是分批进行的，同结构安装流水顺序不一致，故中间必须设置钢构件中转堆场用以调节。,第二节高层钢结构安装,中间堆场的作用是：1）储存制造厂的钢构件；2）根据安装流水顺序进行构件配套，组织供应；3）对钢构件质量进行检查和修复，保证运合格的构件到现场。,第二节高层钢结构安装,中转堆场 应尽量接近施工现场 同市区道路相连接符合运输车辆的运输要求要有电源、水源和排水管道场地平整,第二节高层钢结构安装,（二）钢柱基础检查 1定位轴线检查 2柱间距检查 3单独柱基中心线检查 4柱基地脚螺栓检查 5基准标高检测柱基地脚螺栓的预埋方法有 直埋法 套管法,第二节高层钢结构安装,（三）标高块设置及柱底灌浆为控制钢结构上部结构的标高，在钢柱吊装以前，要根据钢柱预检结果，在柱基础表面浇筑标高块，标高块用无收缩砂浆制作，立模浇筑，其强度不小于30Mpa,标高块表面须埋设厚度为1620的钢面板，浇筑标高块之前基础表面应凿毛，以增强粘结。,第二节高层钢结构安装,待第一节钢柱吊装、校正和锚固螺栓固定后，要进行底层钢柱的柱底灌浆，灌浆前应在钢柱底板四周立模板，用水清洗基础表面，排除多余水后灌浆，灌浆用砂浆基本上保持自由流动，灌浆从一边进行，连续灌注，灌浆后用湿草包或麻袋等遮盖养护。,第二节高层钢结构安装,（四）钢构件现场堆放按照安装流水顺序由中转堆场配套运入现场的钢构件，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内。由运输造成的杆件变形，在施工现场要加以矫正。,第二节高层钢结构安装,（五）安装机械的选择高层钢结构安装都用塔式起重机，要求塔式起重机的臂杆长度具有足够的覆盖面；要有足够的起重能力，满足不同部位构件的起吊要求；钢丝绳容量要满足起吊高度要求；起吊速度有足够档次，满足安装需要；多机作业时，臂杆要有足够的高差。,第二节高层钢结构安装,（六）安装流水段的划分高层钢结构安装需按照建筑物平面形状、结构型式、安装机械数量和位置等划分流水段。平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。立面流水段划分，以一个钢柱高度内所有构件作为一个流水段。,第二节高层钢结构安装,二 钢结构构件安装与校正钢结构高层建筑的柱多为34层一节，节与节之间用坡口焊连接。在吊装第一节柱时。应在预埋的地脚螺栓上加设保护套管；柱吊装前应预先在地面上把操作吊篮、爬梯等固定在施工需要的柱部位上。,第二节高层钢结构安装,钢柱的吊点在吊耳处，根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可用双机抬吊或单机吊装。单机吊装以回转法起吊，柱根垫以垫木，严禁柱根拖地；而双机抬吊是指钢柱吊离地面后，在空中进行回直。,第二节高层钢结构安装,钢柱就位后，先调整标高，再调整轴线，最后调整垂直度。为控制安装偏差，对高层钢结构先确定标准柱。标准柱是指能控制框架平面轮廓的少数柱，一般选择平面轮廓的转角柱为标准柱，正方形框架取四根转角柱，矩形框架当长短边之比大于2时取六根柱，多边形框架则取转角柱为标准柱。,第二节高层钢结构安装,一般取标准柱的柱基中心线为基准点，用激光铅直仪以基准点为依据对标准柱的垂直度进行观测，于柱顶固定有测量目标。为使激光束通过，在激光仪上方的金属或混凝土楼板上都需固定一个小钢管，激光仪设在地下室底板上的基准点处。,第二节高层钢结构安装,除标准柱外，其它柱的误差量测不用激光仪器，通常用测量法。钢柱标高的调整，每安装一节钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6需进行调整，多以低碳钢板垫到规定要求。,第二节高层钢结构安装,钢柱轴线位移的校正，以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。安装楼层压层钢板时，先在梁上画出压层钢板铺放的位置线，铺放时要对正相邻两排压型钢板的端头波形槽口，以便钢筋能顺利通过。在每一节柱的全部构件安装、焊接、拴接完成并验收合格后，才能从地面引测上一节柱的定位轴线。,第二节高层钢结构安装,三.钢结构构件的连接施工钢构件的现场连接是钢结构施工中的重要课题。对连接的基本要求：提供设计要求的约束条件应有足够的强度和规定的延性制作与施工方便,第二节高层钢结构安装,目前钢结构的现场连接，主要用高强度螺栓连接电焊连接钢柱多为坡口焊连接，梁与柱、梁与梁的连接视约束要求而定，有的用高强度螺栓，有的则坡口焊和高强度螺栓共用。,第二节高层钢结构安装,（一）钢结构构件焊接工艺1 高层钢结构焊接顺序 焊接顺序的正确确定，能减少焊接变形，保证焊接质量。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。,第二节高层钢结构安装,（一）钢结构构件焊接工艺立面的一个流水段的焊接顺序：上层主梁 压型钢板 下层主梁 压型钢板 中层主梁 压型钢板 上、下柱焊接,第二节高层钢结构安装,高层钢结构安装,焊接设备、材料、安全设备准备,定位焊接衬垫板、引弧板,坡口检查与清理,气象条件检测,焊 接,焊缝外观及超声波检查,焊接验收,焊接的工艺流程,预 热,高层钢结构安装,3 焊接的准备工作（1）焊条烘焙钢结构焊接要正确选择焊条，其取决于结构所用钢材的种类。对于已变质、吸潮、生锈、脏污和涂料剥落的焊条不准采用。,3 焊接的准备工作焊条和粉芯焊丝使用前必须按质量要求进行烘焙。焊条在使用前应在300350的烘箱内烘焙1小时，然后在100温度下恒温保存。焊接时从烘箱内取出焊条，放在具有120保温功能的手提式保温箱内带到焊接部位，随用随取，要在四小时内用完，超过四小时则焊条必须重新烘焙。,高层钢结构安装,（2）气象条件检测当电焊直接受雨雪影响时，原则停止作业。当焊接部位附近的风速超过10m/s，原则上不进行焊接。,高层钢结构安装,（3）坡口检查焊前应对坡口组装的质量进行检查，误差超过允许误差，则应返修后再焊接。焊前对坡口进行清理，去除对焊接有妨碍的水分、垃圾、油污和锈蚀。,高层钢结构安装,（4）垫板和引弧板坡口焊均用垫板和引弧板，目的是使底层焊接质量有保证。引弧板可保证正式焊缝的质量，避免起弧和收弧时对焊接件增加初应力和产生缺陷。垫板和引弧板均用低碳钢制作，间隙过大的焊缝宜用紫铜板。垫板尺寸一般厚68、宽50，引弧板长50左右，引弧长30。,高层钢结构安装,4焊接工艺（1）预热 普通低碳结构钢厚度大于34和低合金结构钢厚度不小于30，工作地点温度不低于0时，应进行预热。,高层钢结构安装,4焊接工艺（2）焊接 柱与柱的对接焊，应由两名焊工在两相对面等温、等速对称焊接，加引弧板时，先焊第一个两相对面，焊层不宜超过4层，然后切割引弧板，清理焊缝表面，再焊第二个两相对面，焊层可达8层，再换焊第一个两相对面，如此循环直到焊满整个焊缝。,高层钢结构安装,5.焊接质量检验钢结构焊缝质量检验分三级：1级检验的要求是全部焊缝进行外观检查和超声波检查，焊缝长度的2%进行X光的检查，并至少有一张底片；2级检验的要求是全部焊缝进行外观检查，并有50%的焊缝长度进行超声波检查；3级检验的要求是全部焊缝进行外观检查。钢结构高层的焊缝质量检验属于2级检验。焊缝除全部进行外观检查外，超声波检查的数量可按层而定。,高层钢结构安装,（二）钢结构构件高强度螺栓连接1高强度螺栓连接副 高强度螺栓连接副包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。高强度螺栓连接分为摩擦型连接承压型连接两种。,高层钢结构安装,摩擦型连接在荷载设计值下，以连接件之间产生相对滑移，作为其承载能力的极限状态；承压型连接在荷载设计值下，以螺栓或连接件达到最大承载能力，作为承载能力极限状态。承压型连接不得用于直接承受动力荷载的构件连接、承受反复荷载作用的构件连接和冷弯薄壁型钢构件连接。,高层钢结构安装,故高层钢结构中均应用摩擦型连接。摩擦型连接在环境温度为100150时，设计承载力应降低10%。,高层钢结构安装,2.高强度螺栓连接施工（1）高强度螺栓连接副的验收与保管。高强度螺栓连接副应按批配套供应，并须有出厂质量保证书，运至工地的扭剪型高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓楔负载，螺母保证荷载、螺母及垫圈硬度、连接副的紧固轴力平均值和变异系数，检查结果应符合有关规定。,高层钢结构安装,（2）高强度螺栓连接构件拴孔的加工高强度螺栓的拴孔应钻孔成型，孔边无飞边、毛刺。连接处板叠上所有的螺栓孔，均用量规检查。凡量规不能通过的孔，须经施工图编制单位同意后进行扩孔或补焊后重新钻孔。,高层钢结构安装,（3）高强度螺栓连接副的安装和紧固安装高强度螺栓时，应用尖头撬棒及冲钉对正上下或前后连接板的螺孔，待螺栓自由投入。临时用螺栓可用普通螺栓或冲钉。高强度螺栓施工时，先在余下的螺孔投满高强度螺栓，并用扳手拧紧，然后将临时螺栓逐一换成高强度螺栓，并用扳手拧紧。在同一连接面上，高强度螺栓应按同一方向投入，应顺畅穿入孔内，不得强行敲打。,高层钢结构安装,大六角头高强度螺栓、扭剪型高强度螺栓的拧紧可分为初拧、终拧，大型节点应分为初拧、复拧、终拧。高强度螺栓的初拧、复拧、终拧在一天内完成，螺栓拧紧按一定顺序进行，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。,（4）强螺栓连接副的施工质量检查与验收,高层钢结构安装,四 高层钢结构施工的安全措施高层钢结构施工安全问题十分突出，应有有力措施。1在柱梁安装后而未设置压型钢板的楼板，需在钢梁上铺设适当数量的走道板；2在钢结构吊装期间，为防人员、物料和工具坠落或飞出，需铺设安全网；,高层钢结构安装,四 高层钢结构施工的安全措施3 为方便接柱施工，保证人员安全，在接柱处要设操作平台，平台固定在下节柱的顶部；4 须在已安装的钢梁上设置存放施工设备用的平台；,高层钢结构安装,四 高层钢结构施工的安全措施5吊装钢柱前要先将登高钢梯固定在钢柱上，并在梁柱节点下方安装挂篮脚手架；6施工用的电动机械和设备均需接地，施工用电器设备和机械的电缆须集中在一起，随楼层升高而升高，每层楼面应分别设置配电箱；,高层钢结构安装,四 高层钢结构施工的安全措施7 高空施工，当风速达10m/s时，吊装工作要停止。当风速达15m/s时，应停止所有施工工作；8 施工期间应注意防火，配备必要的防火设备和消防人员。,高层钢结构安装,
