钢结构设计-06钢结构的制作、安装与防护.ppt

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1、2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章,钢结构的制作、安装与防护,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,内容提要,6.1 钢结构制作的主要工序6.2 钢结构防腐蚀,6.3 钢结构的防火6.4 钢结构安装,6.5 钢结构验收,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章 钢结构制作安装与防护,6.1 钢结构制作的主要工序,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序1,-钢结构构件制造金属结构制造厂；,-钢结构制作主要工序生产准备、零件加工、装配和油漆装运等；,-金属结构制造厂由钢材仓库、准备车间、放样间、零件加工

2、间、半成品仓库、装配车间和油漆装运车间等组成；,引言,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,钢结构大流水作业生产的一般工艺流程,6.1钢结构制作的主要工序2,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序3,-钢结构应依照相应施工图进行制作安装；并应符合现行钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001)规定。,-施工图应按设计单位提供的设计图及技术要求编制；,-制作和安装单位在施工前，应按设计文件和施工图要求编制工艺流程和安装的施工方案；,6.1.1 一般要求,-在制作安装过程中，应严格按工序检验合格后，方能进入下道工序；,2023/9/1

3、9,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序4,-钢材应附有质量保证书，并符合设计文件要求；,-钢材表面锈蚀、麻点或刻痕的深度不得大于该钢材厚度负偏差值的一半，断口处如有分层缺陷，应会同有关部门研究处理；,-连接材料和涂料应附有质量保证书，并符合设计文件要求和国家标准的规定；,-严禁使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条，受潮结块或已熔烧过的焊剂及锈蚀、碰伤或混批的高强度螺栓。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序5,-钢材矫正,6.1.2 钢结构制作的主要工序,-矫正的主要形式有矫直、矫平及矫形矫直。矫正是利用钢材的塑性、热胀冷缩的特性，以外

4、力或内应力作用迫使钢材反变形，消除钢材的弯曲、翘曲、凹凸不平等缺陷。,-矫正按加工工序分有原材料矫正、成型矫正、焊后矫正等。矫正可采用机械矫正、火焰矫正、手工矫正等。根据矫正时的温度分有冷矫正、热矫正。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序6,-放样,-放样是钢结构制作工艺中的第一道工序，其工作的准确与否将直接影响到整个产品的质量，至关重要。为了提高放样和号料的精度和效率，有条件时，应采用计算机辅助设计。,-放样工作包括如下内容：核对图纸的安装尺寸和孔距；以1:1的大样放出节点；核对各部分的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。

5、,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序7,-号料,-号料（也称划线），即利用样板、样杆或根据图纸，在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线。号料的一般工作内容包括：检查核对材料；在材料上划出切割、铣、刨、弯曲、钻孔等加工位置，打冲孔，标注出零件的编号等。,-号料一般先根据料单检查清点样板和样杆、点清号料数量、准备号料的工具、检查号料的钢材规格和质量，然后依据先大后小的原则依次号料，并注明接头处的字母、焊缝代号。号料完毕，应在样板、样杆上注明并记下实际数量。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序8,-切割,

6、-切割的目的就是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械力和热切割来实现。常用的切割方法有：机械剪切、气割和等离子切割三种方法。,-在钢结构制孔中包括铆钉孔、普通螺栓连接孔、高强度螺栓孔、地脚螺栓孔等，制孔方法通常有冲孔和钻孔两种。,-制孔,-钻孔是钢结构制造中普遍采用的方法，能用于几乎任何规格的钢板、型钢的孔加工。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序9,-钻孔的加工方法分为划线钻孔、钻模钻孔和数控钻孔。,a）钻模；b）钻套,-当钻孔批量大、孔距精度要求较高时，应采用钻模钻孔。钻模有通用型、组合式和专用钻模

7、，图示是一种节点板的钻模示意图。,-划线钻孔在钻孔前先在构件上划出孔的中心和直径，并在孔中心打样冲眼，作为钻孔时钻头定心用；在孔的圆周上（90位置）打四只冲眼，作钻孔后检查用。划线工具一般用划针和钢尺。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序10,-冲孔是在冲孔机（冲床）上进行，一般适用于非圆孔。也可用于较薄的钢板和型钢上冲孔，单孔径一般不小于钢材的厚度，此外，还可用于不重要的节点板、垫板和角钢拉撑等小件加工。冲孔生产效率较高，但由于孔的周围产生冷作硬化，孔壁质量较差，有孔口下塌、孔的下方增大的倾向，所以，一般用于对质量要求不高的孔以及预制孔（非成品孔）

8、，在钢结构主构件中较少直接采用。,-数控钻孔是近年来发展的新技术，它无需在工件上划线，打样冲眼。加工过程自动化，高速数控定位、钻头行程数字控制。钻孔效率高、精度高，它是今后钢结构加工的发展方向。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序11,-边缘加工,-在钢结构加工中一般需要边缘加工，除图纸要求外，在梁翼缘板、支座支承面、焊接坡口及尺寸要求严格的加劲板、隔板、腹板和有孔眼的节点板等部位应进行边缘加工。常用的边缘加工方法主要有：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。,-在钢结构制作中，弯制成型的加工主要是卷板（滚圆）、弯曲（煨弯）、折边和模具压制

9、等几种加工方法。弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。,-冷弯和热弯,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序12,-把钢材加热到一定温度后进行的加工方法，通称热加工。热加工常用的有两种加热方法，一种是利用乙炔火焰进行局部加热；这种方法简便，但是加热面积较小。另一种是放在工业炉内加热，其加热面积很大。,-钢材在常温下进行加工制作，通称冷加工。冷加工绝大多数是利用机械设备和专用工具进行的。应注意低温时不宜进行冷加工。低温中的钢材，其韧性和延伸性均相应减小，极限强度和脆性相应增加，若此时进行冷加工受力，易使钢材产生裂纹。,-与热加工相比，冷加工具有如下

10、优点：使用的设备简单，操作方便；节约材料和燃料；钢材的机械性能改变较小，材料的减薄量甚少。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序13,-在常温状态下进行滚圆钢板的方法有：机械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。机械滚圆是在卷板机（又叫滚板机、轧圆机）上进行的。,a）对称式三辊卷板机；b）不对称式三辊卷板机；c）四辊卷板机滚圆机原理,-弯曲按加热程度分为冷弯和热弯。冷弯是在常温下进行弯制加工，此法适用于一般薄板、型钢等的加工；热弯是将钢材加热至9501100，在模具上进行弯制加工，它适用于厚板及较复杂形状构件、型钢等的加工。,2023/9/19,昆明理

11、工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序14,-弯曲加工设备有型钢滚圆机、液压弯管机及压力机床等,-装配是把加工好的零件按照施工图纸拼装成构件，并点焊固定成形准备焊接。在构件最后装配前，必须再次检查各组装构件的外形尺寸、孔位、垂直度、平整度，弯曲构件的曲率等，符合要求后应将零件上的铁锈、毛刺和油污等消除干净。,-装配,-焊接,-焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方式，它适用任何形状的结构，连接构造简单，省钢省工，能实现自动化操作，焊接质量受材料、操作影响较大。因此，建筑钢结构焊接时应考虑以下问题：,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序15,焊

12、接方法的选择应考虑焊接构件的材质和厚度、接头的形式和焊接设备；焊接工艺及作业程序；焊接质量检验。,-焊缝连接常用的有三种形式：电弧焊、电阻焊及气焊。电弧焊是工程中应用最普遍的焊接形式。,-首先进行焊前准备工作，焊前准备包括坡口制备、预焊部位清理、焊条烘干、预热、预变形及高强度钢切割表面探伤等。,-焊接施工包括以下几个步骤：,1引弧与熄弧引弧有碰击法和划擦法两种。碰击法是将焊条垂直于工件进行碰击，然后迅速保持一定距离；划擦法是将焊条端头轻轻划过工件，然后保持一定距离。施工中，严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。,2023/9/19,昆明理工大学 建工

13、学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序16,3完工后的处理 焊接结束后的焊缝及两侧，应彻底清除飞溅物、焊渣和焊瘤等。无特殊要求时，应根据焊接接头的残余应力、组织状态、熔敷金属含氢量和力学性能决定是否需要焊后热处理。,2运条方法电弧点燃之后，就进入正常的焊接过程。焊接过程中焊条同时有三个方向的运动：沿其中心线向下送进；沿焊缝方向移动；横向摆动。由于焊条被电弧熔化逐渐变短，为保持一定的弧长，就必须使焊条沿其中心线向下送进，否则会发生断弧。焊条沿焊缝方向移动速度的快慢要根据焊条直径、焊接电流、工件厚度和接缝装配情况及所在位置而定。移动速度太快，焊缝熔深太小，易造成未透焊：移动速度太慢，焊缝过高，工

14、件过热，会引起变形增加或烧穿。为了获得一定宽度的焊缝，焊条必须横向摆动。在做横向摆动时，焊缝的宽度一般是焊条直径的1.5倍左右。以上三个方向的动作密切配合，根据不同的接缝位置、接头形式、焊条直径和性能、焊接电流、工件厚度等情况，采用合适的运条方式（表6-4），就可以在各种焊接位置得到优质的焊缝。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序17,-铣端、钻安装孔及总检查,-对于需要靠端面承压传力的构件的传力端应进行铣端,-钻安装孔一般在构件焊好之后进行，以保证它有较高的精确度，为便于安装时的调整，安装孔径可比螺杆直径大12mm。,-制安装孔有两种方法：一是在构

15、件的相应零件上先冲成或钻成比设计孔径小3mm的孔，待各构件出厂前进行整个结构的预总装时，再扩钻到设计孔径；二是利用钻模再各构件上钻安装孔，这样就可免去预总装工序，比较简便。,-最后进行总检查，进行油漆，装运上车，发运到安装工地。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序18,-为了保证钢结构质量，金属制造厂、建设、设计等单位应按照各自的要求工作，设计单位必须考虑制作、运输和安装等条件对设计的要求；,-构件型式、截面组合及连接形式都要有利于构件的制造和安装，在保证结构安全和使用的前提下，减少制作工作量，减少构件类型和避免热加工；,-尽可能减少节点和构件的类型

16、；,6.1.3 钢结构制作对设计的要求,-在划分结构和运输单元时，要考虑便于安装，符合工厂和工地安装起吊和当地交通运输条件；,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.1钢结构制作的主要工序19,-尽量减少焊缝的总长度，除非必要，不宜增加焊脚的尺寸；,-在同一运输单元中，最好用一种直径的螺栓，在整个结构中也不宜多于23种直径；,-尽量采用工厂制作，减少工地焊接，避免焊缝应力集中，避免仰焊或凹弧焊；,-尽量减轻结构自重，利于节约钢材，提高抗震性能。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章 钢结构制作安装与防护,6.2 钢结构防腐蚀,2023/9/19,昆明理工大

17、学 建工学院 土木系,6.2钢结构防腐蚀1,-化学腐蚀,6.2.1 锈蚀的类型及机理,-电化学腐蚀,6.2.2 防腐的方法,-制成合金钢,-金属镀层保护,-非金属涂层保护,-阴极保护,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.2钢结构防腐蚀2,-构造保护,6.2.3 环境分类,-工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）中将钢结构腐蚀等级按所处环境的腐蚀介质含量和空气中的相对湿度分为无、弱、中和强四类。,-防腐涂料一般由底漆和面漆组成；,-底漆中含粉料多，基料少，成膜粗糙，与钢材表面的粘结附着力强，并与面漆结合好，主要功能是防锈，故称防锈底漆；,6.2.4 防腐涂料,2023

18、/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.2钢结构防腐蚀3,-面漆则粉料少，基料多，成膜后有光泽，主要功能是保护下层底漆，对大气和湿气有高度的不渗透性，具有防锈性能，因漆膜光泽，能增强建筑的美观；,选用原则,-良好的耐腐蚀性；,-耐候性；,-良好的附着性；,-易于施工；,-良好的色泽；,-底漆、中间漆和面漆应配套；,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.2钢结构防腐蚀4,6.2.5 钢基材处理,-钢基材处理直接关系到防腐涂层寿命的长短，故而提出钢基材表面处理质量等级，具体参照涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级和钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）的相应规

19、定。,-防腐涂料一般由底漆和面漆组成；,-底漆中含粉料多，基料少，成膜粗糙，与钢材表面的粘结附着力强，并与面漆结合好，主要功能是防锈，故称防锈底漆；,6.2.6 涂料施工,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.2钢结构防腐蚀5,6.2.7 钢结构设计与防腐蚀工艺的相关问题,-钢基材处理直接关系到防腐涂层寿命的长短，故而提出钢基材表面处理质量等级，具体参照涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级和钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）的相应规定。,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章 钢结构制作安装与防护,6.3 钢结构的防火,2023/9/19,

20、昆明理工大学 建工学院 土木系,6.3钢结构的防火1,6.3.1 火灾对钢结构的危害,6.3.2 钢结构在高温下的性能失效分析,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.3钢结构的防火2,-耐火极限的概念,6.3.3 钢结构耐火极限的确定,-耐火极限的确定,6.3.4 钢结构的防火措施,-防火保护材料,防火涂料,由厚板或薄板构成的外包层防火板,外包混凝土保护层,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.3钢结构的防火3,-防火涂料的防火机理,-选用防火保护材料的基本原则,-防火保护层的厚度,-防火方法,-具体结构防火措施及构造,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章 钢结构制作安装与防护,6.4 钢结构安装,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.4 钢结构安装1,-施工组织设计,6.4.1 钢结构安装的准备,-施工前的检查,6.4.2 钢结构安装中的稳定问题,6.4.3 钢结构安装连接问题,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,第六章 钢结构制作安装与防护,6.5 钢结构验收,2023/9/19,昆明理工大学 建工学院 土木系,6.5 钢结构验收1,-分项工程的质量等级,-分部工程的质量等级,-单位工程的质量等级,