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1、,钢结构工程,本章主要内容：,钢结构加工制作工艺 钢结构构件的焊接 紧固件连接工程 单层钢结构安装工程 多层及高层钢结构安装工程 钢网架结构安装工程 钢结构涂装工程 工程实践案例 (自学),钢结构工程是用钢板、型钢和圆钢等通过焊接、铆接、螺栓连接等方式组装而成的结构。与其他结构比较，钢结构具有强度高，塑性和韧性、匀质性和同向性都比较好；结构的重量轻；焊接构造简单,加工方便；施工周期短和精度高等特点，因而在建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。,第一节 钢结构加工制作工艺,一、钢结构加工制作 （一）加工制作前的准备工作 1加工制作图 设计院提供的设计图是不能直接用来加工制作钢结构，而是要考虑加工工艺
2、，如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后，在原设计图的基础上绘制加工制作图。加工制作图是最后沟通设计人员及施工人员的意图，它起到制作要领书的作用，又是实际尺寸、划线、剪切、坡口加工、打孔、弯制、拼装、焊接、涂装、产品检查、堆放、发送等各项作业的指示书，还起到进行高水平管理的检查表的作用。,2加工制作前施工条件的分析 绘制加工制作图或审查设计图应边审边分析研究施工条件或者难易程度，必须认真分析焊接难度大的部分，是否使用高强螺栓及紧固器具，在狭窄处能否保持焊条的焊接角度等。 3钢卷尺 在钢结构工程中，主要使用皮尺、宽带钢卷尺及凸面钢卷尺中任何一种一级产品。最好使工厂用卷尺和现场用卷尺属同一类产品，
3、也就是各工种之间使用“同一把尺”。如果有困难，则10m之间的相互差值控制在0.5mm之内。 4上岗操作人员应进行培训和考核，特殊工种应进行资格确认，充分做好各项工序的技术交底工作。,（二）钢结构加工制作的工艺程序 1放样 放样是根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺寸，按照1：1的比例把产品或零、部件的实形画在放样台或平板上，求取实长并制成样板的过程。对比较复杂的壳体零、部件，还需要作图展开。放样的步骤如下：,（1）仔细阅读图纸，并对图纸进行核对。 （2）准备放样需要的工具，包括：钢尺、石笔、粉线、划针、圆规、铁皮剪刀等。 （3）准备好做样板和样杆的材料,一般采用薄铁片和小扁钢。可先刷上
4、防锈油漆。 （4）放样以1：1的比例在样板台上弹出大样。当大样尺寸过大时，可分段弹出，尺寸划法应避免偏差累积。 （5）先以构件某一水平线和垂直线为基准，弹出十字线；然后据此逐一划出其他各个点和线，并标注尺寸。 （6）放样过程中，应及时与技术部门协调；放样结束，应对照图纸进行自查；最后应根据样板编号编写构件号料明细表。,2号料 号料就是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。号料的步骤： （1）根据料单检查清点样板和样杆，点清号料数量。号料应使用经过检查合格的样板与样杆，不得直接使用钢尺。 （2）准备号料的工具，包括石笔、样冲、圆规、划针、凿子等。 （3）检查
5、号料的钢材规格和质量。 （4）不同规格、不同钢号的零件应分别号料，并依据先大后小的原则依次号料。对于需要拼接的同一构件，必须同时号料，以便拼接。,（5）号料时，同时划出检查线、中心线、弯曲线，并注明接头处的字母、焊缝代号。 （6）号孔应使用与孔径相等的圆规规孔，并打上样冲作出标记，便于钻孔后检查孔位是否正确。 （7）弯曲构件号料时，应标出检查线，用于检查构件在加工、装焊后的曲率是否正确。 （8）在号料过程中，应随时在样板、样杆上记录下已号料的数量，号料完毕，则应在样板、样杆上注明并记下实际数量。,3切割下料 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
6、剪、摩擦机械力和热切割来实现。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）气割法：是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，通过高压氧气射流，将氧化物吹除而引起一条狭小而整齐的割缝。随着割缝的移动，使切割过程连续切割出所需的形状。气割前，应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后，应清除熔渣和飞溅物。,（2）机械切割法：可利用上、下两剪刀的相对运动来切断钢材，或利用锯片的切削运动把钢材分离，或利用锯片与工件间的摩擦发热使金属熔化而被切断。常用的切割机械有剪板机、联合冲剪机、弓锯床、砂轮切割
7、机等。 （3）等离子切割法：是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，所以能切割任何金属，特别是熔点较高的不锈钢及有色金属铝、铜等。,4坡口加工 焊接质量与坡口加工的精度有直接关系，如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口，就容易在焊接时产生不熔部位，将在事后产生焊接裂缝。又如，在坡口表面粘附油污，焊接时就会产生气孔和裂缝，因此要重视坡口质量。坡口加工一般可用气体加工和机械加工，在特殊的情况下采用手动气体切割的方法，但必须进行事后处理，如打磨等。,5开孔 在焊接结构中，不可避免地将会产生焊接收缩和变形，因此在制作过程中，把握好什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度 。特别是
8、对于柱及梁的工程现场连接部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度，因此把握好开孔的时间是十分重要的，一般有四种情况：,（1）在构件加工时预先划上孔位，待拼装、焊接及变形矫正完成后，再划线确认进行打孔加工。 （2）在构件一端先进行打孔加工，待拼装、焊接及变形矫正完成后，再对另一端进行打孔加工。 （3）待构件焊接及变形矫正后，对端面进行精加工，然后以精加工面为准线，划线、打孔。 （4）在划线时，考虑了焊接收缩量、变形的余量、允许公差等，直接进行打孔。 常用的机械打孔有电钻及风钻、立式钻床、摇臂钻床、桁式摇臂钻床、多轴钻床、NC开孔机，打孔后应用磨光机清除孔边毛刺。,6组装 （1）组装的零件、部
9、件应经检查合格，连接件和沿焊缝边缘约50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、油迹等应清除干净。 （2）钢材的拼接应在组装前进行。构件的组装应在部件组装、部件焊接、部件矫正后进行。 （3）组装可采用胎夹具方法。当在平台上组装时，平台的平面高低差不得超过4mm。构件的组装应根据结构形式、焊接方法和焊接顺序等因素，确定合理的组装顺序。,（4）组装的质量要求：除工艺要求外零件组装的间隙不得大于1.0mm。对顶紧接触面应有75%以上面积紧贴，用0.3mm塞尺检查，其塞入面积不得大于25%，边缘最大间隙不得大于0.8mm。金属接触部分的精加工可用龙门铣床、卧式镗床、牛头刨床、斜面切削机等来进行。 组装的隐蔽部位
10、应在焊接（详见本章第2节）和涂装（详见本章第7节）检查合格后方可封闭。,二、钢结构构件的验收、运输、堆放 （一）钢结构构件的验收 钢构件加工制作完成后，应按照施工图和钢结构工程施工质量验收规范（GB502052001）的规定进行验收，有的还分工厂验收、工地验收，因工地验收还增加了运输的因素，钢构件出厂时，应提供下列资料： （1）产品合格证。 （2）施工图的设计变更文件。 （3）制作中技术问题处理的协议文件。,（4）钢材、连接材料、涂装材料的质量证明或试验报告。 （5）焊接工艺评定报告。 （6）高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告，焊缝无损检验报告及涂层检测资料。 （7）主要构件检验记录。 （8）
11、预拼装记录：由于受运输、吊装条件的限制，另外设计的复杂性，有时构件要分二段或若干段出厂，为了保证工地安装的顺利进行，在出厂前进行预拼装。 （9）构件发运和包装清单。,（二）构件的运输 （1）发运的构件，在易见部位用油漆标上重量及重心位置的标志，以免在装、卸车和起吊过程中损坏构件。节点板、高强度螺栓连接面等重要部分要有适当的保护措施，零星的部件等都要按同一类别用螺栓和铁丝紧固成束包装发运。 （2）大型或重型构件的运输应根据行车路线、运输车辆的性能、码头状况、运输船只来编制运输方案。在运输方案中要着重考虑吊装工程的堆放条件、工期要求来编制构件的运输顺序。 （3）运输构件时，应根据构件的长度、重量和
12、断面形状选用车辆；构件在运输车辆上的支点、两端伸长的长度及绑扎方法均应保证构件不产生永久变形、不损伤涂层。构件起吊必须严格按设计吊点起吊。,（三）构件的堆放 （1）构件一般要堆放在工厂的堆放场和现场的堆放场。构件堆放场地应平整坚实，无水坑、冰层，并应排水通畅，有较好的排水设施，同时有车辆进出的回路。 （2）构件应按种类、型号、安装顺序划分区域，插立标志牌。构件底层垫块要有足够的支承面，不允许垫块有大的沉降量，堆放的高度应有计算依据，以最下面的构件不产生永久变形为准，不得随意堆高。,（3）在堆放中，发现有变形不合格的构件，则严格检查，进行矫正，然后再堆放。不得把不合格的变形构件堆放在合格的构件中
13、，否则会影响安装进度。 （4）对于已堆放好的构件，要派专人汇总资料。建立完善的构件进出厂管理制度，严禁乱翻、乱移。同时对已堆放好的构件进行适当保护，避免风吹雨打、日晒夜露。,第二节 钢结构构件的焊接,一、钢结构构件常用的焊接方法 焊接是借助于能源，使两个分离的物体产生原子（分子）间结合而连接成整体的过程 。 采用焊接方法不仅可以连接金属材料，如钢材、铝、铜、钛等；还能连接非金属，如塑料、陶瓷；甚至还可以解决金属和非金属之间的连接，我们统称为工程焊接。用焊接方法制造的结构称为焊接结构，又称工程焊接结构。,根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构四类，
14、我们所称的钢结构包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材，而且大多为普通碳素钢和低合金结构钢，主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、螺柱焊、点焊等。,（一）手工电弧焊 依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊，手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊，是钢结构焊接中最常用的方法。 手工电弧焊的原理，如图71所示，焊条和焊件就是两个电极产生电弧，电弧产生大量的热量，熔化焊条和焊件。焊条端部熔化形成熔滴，过渡到熔化的焊件的母材上融合，形成熔池并进行一系列复杂的物理冶金反应。随着电弧的移动，液态熔池逐步冷却、结晶，形成焊缝。在高温作用下，冷敷于电焊条钢芯上的药皮熔融成溶
15、渣，覆盖在熔池金属表面 ，它不仅能保护高温的熔池金属不与空气中有害的氧、氮发生化学反应，并且还能参与熔池的化学反应和渗入合金等，在冷却凝固的金属表面，形成保护渣壳。,（二）气体保护电弧焊 又称为熔化极气体电弧焊，以焊丝和焊件作为两个极，两极之间产生电弧热来熔化焊丝和焊件母材，同时向焊接区域送入保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开，焊丝自动送进，在电弧作用下不断熔化，与熔化的母材一起融合，形成焊缝金属。其原理如图72所示。 这种焊接法简称GMAW（Gas Metal Arc Welding）由于保护气体的不同，又可分为CO2气体保护电弧焊，是目前最广泛使用的焊接法，特点
16、是使用大电流和细焊丝，所焊接速度快、熔深大、作业效率高。,（三）自保护电弧焊 自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊。与气体保护电弧焊相比抗风性好，风速达10m/s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝。由于自动焊接，因此焊接效率极高。焊枪轻，不用气瓶，因此操作十分方便，但焊丝价格比CO2保护焊要高。 （四）埋弧焊 埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。向熔池连续不断送进的裸焊丝，既是金属电极，也是填充材料，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝、母材熔化而形成熔池。熔融的焊剂成熔渣，覆盖在液态金属熔池的表面使高温熔池金属与空气隔开。焊剂形成熔渣除了起保护作用外，还与熔化金属参与冶金反应，从
17、而影响焊缝金属的化学成分。,（五）窄间隙焊接 本方法是利用已有的气体保护焊的特别技术，具有焊接接头的坡口截面面积比手工电弧焊或气体保护焊的坡口截面面积小，这是本方法的特点 。 窄间隙焊接可以在平焊、横焊和立焊位置进行，横焊适合工程现场的柱接头，平焊和立焊分别适合于工厂内箱形柱的角接头和柱与梁的焊接。,（六）螺柱焊接 螺柱焊接是在螺柱与母材之间通以焊接电流，使相互接触的局部加热并接合的方法，主要用于抗剪连接件及混凝土锚栓等的焊接，另外还广泛用于安装隔热材料和隔音材料的连接件。 （七）点焊 首先这里指的点焊不同于钢结构构件组装中的点焊，它是一种电阻焊，在焊接区直接通电，利用其电阻发热局部提高被焊部
18、位的温度，在压力作用下接合的方法。点焊在汽车工业、家用电器中常用，钢结构中复杂接头也有采用点焊的。,二、焊接应力和焊接变形 （一）焊接应力及变形产生的原因 焊接过程中，焊接热源对焊件进行局部加热，产生了不均匀的温度场，导致材料热胀冷缩的不均匀；处于高温区域的材料在加热（冷却）过程中应该有较大的伸长（收缩）量，但由于受到周围材料的约束而不能自由伸长（收缩）。于是在焊件中产生内应力，使高温区的材料受到挤压（拉伸），产生塑性变形。同时，金属材料在焊接过程中随着温度的变化还会发生相应的相变。不同的金属组织是有不同的性能，也会引起体积的变化，对焊接应力及变形产生不同程度的影响。因此，焊接过程对焊件进行了
19、局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和焊接变形的主要原因。,焊接过程中，应力变形是随时间而改变的。当焊件温度降至常温时，残存于焊件中的应力称为焊接残余应力；残留的变形称为焊接残余变形。焊接应力及变形的分布和大小与被焊材料的线膨胀系数、弹性模量、屈服点、焊件尺寸、形状和温度场 等因素有关，而温度场又与被焊材料的热导率、热容、密度、焊接工艺参数，环境条件等密切相关。任何因素的波动均会对应力和变形产生影响。,（二）焊接变形的种类 焊接变形可分为线性缩短、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形失稳变形等。线性缩短是指焊件收缩引起的长度缩短和宽度变窄的变形，有纵向缩短和横向缩短之分；角变形是由于焊缝截面形状在
20、厚度方向上不对称所引起的，在厚度方向上产生的变形；波浪变形是在大面积薄板拼焊时，在内应力作用下产生失稳而成为波浪形变形；扭曲变形一旦产生则难以矫正。主要由于装配质量不好，工件搁置不正，焊接顺序和方向安排不当造成的，在施工中特别要引起注意。,（三）焊接残余应力和变形的控制 在钢结构设计和施工时，不仅要考虑到强度、稳定性、经济性，而且必须要考虑焊缝的设置将产生的应力，变形对结构的影响。通常有以下几点经验。 （1）在保证结构具有足够的强度的前提下，尽量减少焊缝的尺寸和长度，合理选取坡口形状。避免集中设置焊缝。 （2）尽量对称布置焊缝，将焊缝安排在近中心区域，如近中性轴；焊缝中心；焊缝塑性变形区中心等
21、。 （3）在钢结构施焊中考虑夹具以减少焊接变形的可能性。 （4）钢结构设计人员在设计时应考虑焊接工艺措施。主要有：合理的装配焊接顺序，合理焊接方法和参数；反变位法，刚性固定性，锤击法，强迫冷却法；预热和焊后热处理。,三、焊接的质量检验 焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验和成品检验。 （一）焊前检验 检验技术文件（图纸、标准、工艺规程等）是否齐备。焊接材料（焊条、焊丝、焊剂、气体等）和钢材原材料的质量检验，构件装配和焊接件边缘质量检验、焊接设备（焊机和专用胎、模具等）是否完善。焊工应经过考试取得合格证，停焊时间达6个月及以上，应重新考核，才能上岗。,（二）焊接生产中的检验 主要是对焊接设备
22、运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况，以及多层焊接过程中夹渣、未焊透等缺陷的自检等，目的是防止焊接过程中缺陷形成，及时发现缺陷，采取整改措施，特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接工艺的严明的纪律性。 （三）焊接成品检验 全部焊接工作结束，焊缝清理干净后进行成品检验。检验的方法有很多种。通常可分为无损检验和破坏性检验两大类。,1无损检验 可分为外观检查、致密性检验、无损探伤。 （1）外观检查：是一种简单而应用广泛的检查方法，焊缝的外观用肉眼或低倍放大镜进行检查表面气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等，并用测量工具检查焊缝尺寸是否符合要求。 （2）致密性检验：主要用水（气）压试验、煤
23、油渗漏、渗氨试验、真空试验、氦气探漏等方法，这些方法对于管道工程、压力容器等是很重要的方法。 （3）无损探伤；主要有磁粉探伤、涡流探伤、渗透探伤、射线探伤、超声波探伤等，所谓无损探伤就是利用放射线、超声波、电磁辐射、磁性、涡流、渗透性等物理现象，在不损伤被检产品的情况下，发现和检查内部或表面缺陷的方法。,2破坏性检验 焊接质量的破坏性检验包括焊接接头的机械性能试验、焊缝化学成分分析、金相组织测定等，主要用于测定接头或焊缝性能是否能满足使用要求。机械性能试验，包括测定焊接接头的强度、延伸率、断面收缩率，拉伸试验、冷弯试验、冲击试验等； 化学成分分析：是对焊缝的化学成分分析，是测定熔敷金属化学成分
24、，我国的焊条标准中以此做出了专门的规定； 金相组织测定是为了了解焊接接头各区域的组织，晶粒度大小和氧化物夹杂，氢白点等缺陷的分布情况，通常有宏观和微观方法之分。,第三节 紧固件连接工程,钢结构工程中使用的紧固件包括普通螺栓、扭剪型高强度螺栓、高强度大六角头螺栓、钢网架螺栓球节点用高强度螺栓及射钉、自攻钉、拉铆钉等。本节主要介绍普通螺栓和高强度螺栓。 一、普通螺栓连接 钢结构普通螺栓连接即将普通螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接形式。,（一）普通螺栓种类 1普通螺栓规格 普通螺栓按照形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沿头螺栓等；按制作精度可分为A、B、C级三个等级，A、B级为精
25、制螺栓，C级为粗制螺栓，钢结构用连接螺栓，除特殊注明外，一般即为普通粗制C级螺栓。 2螺母 钢结构常用的螺母，其公称高度h大于或等于0.8D（D为与其相匹配的螺栓直径），螺母强度设计应选用与之相匹配螺栓中最高性能等级的螺栓强度，当螺母拧紧到螺栓保证荷载时，必须不发生螺纹脱扣。 螺母的螺纹应和螺栓相一致，一般应为粗牙螺纹（除非特殊注明用丝牙螺纹），螺母的机械性能主要是螺母的保证应力和硬度，其值应符合规定。,3垫圈 常用钢结构螺栓连接的垫圈，按形状及其使用功能可以分成以下几类： （1）圆平垫圈。一般放置于紧固螺栓头及螺母的支承面下面，用以增加螺栓头及螺母的支承面，同时放上可避免连接件表面损伤。 （
26、2）方形垫圈。一般置于地脚螺栓头及螺母支承面下，有以增加支承面及遮盖较大螺栓孔眼。 （3）斜垫圈。主要用于工字钢、槽钢翼缘倾斜面的垫平，使螺母支承面垂直于螺杆，避免紧固时造成螺母支承面和被连接的倾斜面局部接触。 （4）弹簧垫圈。防止螺栓拧紧后在动载作用下的振动和松动，依靠垫圈的弹性功能及斜口摩擦面防止螺栓的松动，一般用于有动荷载（振动）或经常拆卸的结构连接处。,（二）普通螺栓施工 1一般要求 普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求： （1）对一般的螺栓连接，螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。 （2）螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个，螺母头下的垫圈一般不应多于1个。 （3）
27、对于设计有要求防松动的螺栓、锚固螺栓应采用有防松装置的螺母或弹簧垫圈，或用人工方法采取防松措施。 （4）对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。 （5）对于工字钢、槽钢类型应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。,2螺栓直径和长度的选择 （1）螺栓直径的确定原则上应由设计人员按等强度原则通过计算确定，但对某一个工程来讲，螺栓直径规格应尽可能少，有的还需要适当归类，便于施工和管理；一般情况螺栓直径应与被连接件的厚度相匹配。 （2）螺栓长度通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆端头的长度，一般都是以5mm进制。从螺栓的标准规格上可以看出，螺纹的
28、长度基本不变。显而易见，影响螺栓长度的因素主要有：被连接件厚度、螺母高度、垫圈的数量及厚度等。,3螺栓连接形式 钢板、槽钢、工字钢、角钢等常用螺栓连接形式。 4螺栓布置 螺栓连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和交错排列两种形式，螺栓间的间距确定既要考虑连接效果（连接强度和变形），又要考虑螺栓的施工。,5螺栓紧固 普通螺栓连接对螺栓的紧固力没有要求，因此普通螺栓的紧固施工是以操作工的手感及连接接头的外形控制为准，即以一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母，保证被连接接触面能密贴，无明显间隙。这种紧固施工方式虽然有很大的随意性，但能满足连接要求。为使连接接头中螺栓受力均匀，螺栓的紧固次序应从中
29、间开始，对称向两头进行。对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法，保证接头内各个螺栓能均匀受力。,二、高强度螺栓连接 高强度螺栓连接已成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一，按其受力状况可分为摩擦型连接、摩擦一承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，其中摩擦型连接是目前建筑钢结构和桥梁钢结构中广泛采用的基本连接形式。 （一）高强度螺栓种类 高强度螺栓从外形上可分为大六角头和扭剪型两种：按性能等级可分为8.8级、10.9级、12.9级等，目前我国使用的大六角高强度螺栓有8.8级和10.9级两种，扭剪型高强度螺栓只有10.9级一种。,1大六角头高强度螺栓连接副 大六角头高强度螺栓连接副含一个螺栓
30、、一个螺母、两个垫圈（螺头和螺母两侧各一个垫圈）。螺栓、螺母、垫圈在组成一个连接副时，其性能等级要匹配。 2扭剪型高强度螺栓连接副 扭剪型高强度螺栓连接副含一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。,（二）高强度螺栓连接施工 1一般规定 （1）施工前对高强螺栓连接副实物和摩擦面进行检验和复验，合格后方可进行施工。 （2）对每一个连接接头，应先用临时螺栓或冲钉定位。为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化，严禁将高强度螺栓作为临时螺栓使用。对一个接头来说，临时螺栓和冲钉的数量原则上应根据该接头可能承担的荷载计算确定。,（3）高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，力求一致；安装时要
31、注意垫圈的正反面，即螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧；对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧的垫圈，其有倒角的一侧朝向螺栓头。,（4）高强度螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁强行穿入，如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，严禁气割扩孔。 （5）高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，钻孔后的钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表面应无焊接飞溅物、油污等。,（6）高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距除应符合要求外，还应考虑专用施工机具
32、的可操作空间，一般规格的螺栓可操作空间，如图73及表71所示。 当表71中数值a不满足要求时，且数值b有足够大空间时，可考虑采用加长套筒施拧，此时套筒头部直径一般为螺母对角线尺寸加10mm。 （7）高强度螺栓在终拧以后，螺栓丝扣外露应为23扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。,施工机具可操作空间尺寸 表71,2施工工具的标定 各种扳手在使用前、后，使用过程及保管、维修过程中，极容易产生输出扭矩值的误差，使用各类没有质量控制的扳手，必会造成施拧螺栓预拉力的误差。因此扳手的标定是施工质量控制的重点，我们要掌握以下几点： （1）没有标定过的扳手，不准投入使用。 （2）施拧及检查用的扭矩扳手
33、，无论是电动定扭扳手，还是带响或表盘扭矩扳手，班前必须校正标定，班后还须校验，以确定此扳手在使用过程中，扭矩未发生变化。,（3）当班后校验发现误差超过允许范围，则用此扳手施拧的螺栓应全部视为不合格。扳手重新校正后，欠拧的应实施重新施拧，超拧的应全部更换，重新按要求施拧。 （4）施工用扳手在使用前标定，误差应控制在3%内，使用后校验，误差不应超过5%；检查用扭矩扳手标定误差不应超过3%。,3接触面的加工处理 采用摩擦型高强度螺栓连接的节点对接触面的要求如下： （1）摩擦面的处理。高强度螺栓连接的形式和尺寸与普通螺栓连接基本上一样，所不同的是在安装高强度螺栓时必须将螺帽拧得很紧，使螺栓中的预拉力达
34、到屈服点的80%左右，从而对构件连接处产生很高的预紧力。为了安装方便，孔径比螺栓杆大12mm，螺栓杆与孔壁之间视为不接触，这样在外力作用下，高强度螺栓连接就会全靠构件连接处的接触面的摩擦来防止发生滑动并传递内力。 摩擦面处理方法有：喷砂（抛丸）后生赤锈；喷砂后涂无机富锌漆；砂轮打磨；钢丝刷消除浮锈；酸洗等。其中以喷砂（抛丸）为最佳处理方法。,（2）注意摩擦面的保护。应防止构件运输、装卸、堆放、二次搬运、翻吊时连接板的变形。安装前应处理好被污染的连接面表面。 （3）接触面的间隙与处理。由于摩擦型高强度螺栓连接方法是靠螺栓压紧构件间连接处，用摩擦来阻止构件之间滑动达到内力传递。因此当构件与拼接板面
35、有间隙时，则固定后有间隙处的摩擦面间压力减小，影响承载能力。,4选用合适的冲钉和临时螺栓量 控制冲钉和临时螺栓的最少用量是考虑安装时它们应能承受构件的自重和连接校正时外力的作用，防止连接后构件位置偏移，以及为了钢板间的有效夹紧，尽量消除间隙。因此，在安装时，要控制以下几点： （1）每个节点所需用的临时螺栓和冲钉数量，应按安装时可能产生的荷载计算确定。 （2）临时螺栓与冲钉之和不应少于该节点螺栓总数的1/3。 （3）临时螺栓不应少于2颗。 （4）所用冲钉数不宜多于临时螺栓的30%。 （5）连接用的高强度螺栓不得兼作临时螺栓，以免螺纹损伤和连接副表面状态改变，引起扭矩系数的变化。,5安装替换高强度
36、螺栓注意事项 （1）螺栓穿入方向应便于操作，并力求一致，目的使整体美观。 （2）螺栓应自由穿入螺栓孔，对不能自由穿入的螺栓孔允许用铰刀或锉刀进行修整，不得将螺栓强行敲入，并不得气割扩孔。 （3）螺栓连接副安装时，螺母凸台一侧应与垫圈有倒角的一面接触，大六角头螺栓的第二个垫圈有倒角的一面应朝向螺栓头。 （4）安装高强度螺栓时构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。,6初拧与终拧 （1）高强度螺栓连接副的拧紧应分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。复拧扭矩等于初拧扭矩。初拧、复拧、终拧应在24h内完成。 （2）施拧一般应按由螺栓群节点中心位置顺序向外拧紧的方法进行。,第四节 单层钢结
37、构安装工程,单层钢结构工程是以单层工业厂房结构安装最为典型。钢结构单层工业厂房一般由柱、柱间支撑、吊车梁、制动梁（桁架）、托架、屋架、天窗架、上下弦支撑、檩条及墙体骨架等构件组成。柱基通常采用钢筋混凝土阶梯或独立基础。,一、安装前的准备工作 1钢结构安装前，应按构件明细表核对进场的构件，核查质量证明书，设计变更文件、加工制作图、设计文件、构件交工时所提交的技术资料。 2落实和深化施工组织设计，对起吊设备、安装工艺，对稳定性较差的构件，起吊前应进行稳定性验算，必要时应进行临时加固。大型构件和细长构件的吊点位置和吊环构造应符合设计或施工组织设计的要求，对大型或特殊的构件吊装前应进行试吊，确认无误后
38、方可正式起吊。确定现场焊接的保护措施。 3应掌握安装前后外界环境，如风力、温度、风雪、日照等资料，做到胸中有数。,4钢结构安装前，应对下列图纸进行自审和会审：钢结构设计图；钢结构加工制作图；基础图；其他必要的图纸和技术文件。 5基础验收 （1）基础混凝土强度达到设计强度的75%以上。 （2）基础周围回填完毕，具有较好的密实性，吊车行走不会塌陷。,（3）基础的轴线、标高、编号等都以设计图标注在基础面上。 （4）基础顶面平整，如不平，要事先修补，预留孔应清洁，地脚螺栓应完好，二次浇灌处的基础表面应凿毛。基础顶面标高应低于柱底面安装标高4060mm。 （5）锚栓、地脚螺栓预留孔的允许偏差应符有关要求
39、。,6垫板的设置 钢结构吊装中垫板的设置是一项很重要的工作，必须十分重视，垫板设置如图74所示。其原则为： （1）垫板要进行加工，有一定的精度。 （2）垫板应设置在靠近地脚螺栓（锚栓）的柱脚底板加劲板或柱肢下，每根地脚螺栓（锚栓）侧应设12组垫板。 （3）垫板与基础面接触应平整、紧密。二次浇灌混凝土前垫板之间应点焊固定。 （4）每组垫板板叠不宜超过5块，同时宜外露出柱底板1030mm。,（5）垫板与基础面应紧贴、平稳，其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇灌前，柱抵承受的荷载及地脚螺栓（锚栓）的紧固手拉力计算确定。 （6）每块垫板间应贴合紧密，每组垫板都应承受压力，使用成对斜垫板时，两
40、块垫板斜度应相同，且重合长度不应少于垫板长度的2/3。 （7）灌筑的砂浆应采用无收缩的微膨胀砂浆，一定要作砂浆试块，强度应高于基础混凝土强度一个等级。,二、钢柱子安装 1柱子安装前应设置标高观测点和中心线标志，并且与土建工程相一致。标高观测点的设置应与牛腿（肩梁）支承面为基准，设在柱的便于观测处，无牛腿（肩梁）柱，应以柱顶端与桁架连接的最后一个安装孔中心为基准。 2中心线标志的设置应符合下列规定： （1）在柱底板的上表面行线方向设一个中心标志，列线方向两侧各设一个中心标志。 （2）在柱身表面的行线和列线方向各设一个中心线，每条中心线在柱底部、中部（牛腿或肩梁部）和顶部各设一处中心标志。 （3）
41、双牛腿（肩梁）柱在行线方向两个柱身表面分别设中心标志。,3多节柱安装时，宜将柱组装后再整体吊装。 4钢柱安装就位后需要调整，校正应符合下列规定： （1）应排除阳光侧面照射所引起的偏差。 （2）应根据气温（季节）控制柱垂直度偏差：气温接近当地年平均气温时（春、秋季），柱垂直偏差应控制在“0”附近。气温高于或低于当地平均气温时，应以每个伸缩段（两伸缩缝间）设柱间支撑的柱子为基准，垂直度校正至接近“”，行线方向连跨应以与屋架刚性连接的两柱为基准；此时，当气温高于平均气温（夏季）时，其他柱应倾向基准点相反方向；气温低于平均气温（冬季）时，其他柱应倾向基准点方向。柱的倾斜值应根据施工时气温和构件跨度与基
42、准的距离而定。,5柱子安装的允许偏差应符合有关要求。 6屋架、吊车梁安装后，进行总体调整，然后固定连接。固定连接后尚应进行复测，超差的应进行调整。 7对长细比较大的柱子，吊装后应增加临时固定措施。 8柱子支撑的安装应在柱子找正后进行，只有确保柱子垂直度的情况下，才可安装柱间支撑，支撑不得弯曲。,三、吊车梁安装 1吊车梁的安装应在柱子第一次校正和柱间支撑安装后进行。安装顺序应从有柱间支撑的跨间开始，吊装后的吊车梁应进行临时固定。 2吊车梁的校正应在屋面系统构件安装并永久连接后进行，其允许偏差应控制在规定范围内。 3吊车梁吊面标高的校正可通过调整柱底板下垫板厚度；调整吊车梁与柱牛腿支承面间的垫板厚
43、度，调整后垫板应焊接牢固。 4吊车梁下翼缘与柱牛腿连接应符合：吊车梁是靠制动桁架传给柱子制动力的简支梁（梁的两端留有空隙，下翼缘的一端为长螺栓连接孔）连接螺栓不应拧紧，所留间隙应符合设计要求，并应将螺母与螺栓焊固。纵向制动由吊车梁和辅助桁架共同传给柱的吊车梁，连接螺栓应拧紧后将螺母焊固。,5吊车梁与辅助桁架的安装宜采用拼装后整体吊装。其测向弯曲，扭曲和垂直度应符合规定。 6当制动板与吊车梁为高强螺栓连接，与辅助桁架为焊接连接时按以下顺序安装： （1）安装制动板与吊车梁应用冲钉和临时安装螺栓，制动板与辅助桁架用点焊临时固定。 （2）经检查各部分尺寸，并确认符合有关规定后，即可焊接制动板之间的拼接
44、缝。 （3）安装并紧固制动板与吊车梁连接的高强度螺栓。 7焊接制动板与辅助桁架的连接焊缝，安装吊车梁时，中部宜弯向辅助桁架，并应采取防止产生变形的焊接工艺施焊。,四、吊车轨道安装 1吊车轨道的安装应在吊车梁安装符合规定后进行。 2吊车轨道的规格和技术条件应符合设计要求和国家现行有关标准的规定，如有变形应经矫正后方可安装 。 3在吊车梁顶面上弹放墨线的安装基准线，也可在吊车梁顶面上拉设钢线，作为轨道安装基准线。,4轨道接头采用鱼尾板连接时，要做到： （1）轨道接头应顶紧，间隙不应大于3mm。接头错位，不应大于1mm。 （2）伸缩缝应符合设计要求，其允许偏差为3mm。 轨道采用压轨器与吊车梁连接时
45、，要做到：压轨器与吊车梁上翼应密贴，其间隙不得大于0.5mm，有间隙的长度不得大于压轨器长度的1/2；压轨器固定螺栓紧固后螺纹露长不应少于2倍螺距。 5轨道端头与车挡之间的间隙应符合设计要求，当设计无要求时，应根据温度留出轨道自由膨胀的间隙。两车挡应与起重机缓冲器同时接触。,五、屋面系统结构安装 1屋架的安装应在柱子校正符合规定后进行。 2对分段出厂的大型桁架，现场组装时应符合： （1）现场组装的平台，支点间距为L，支点的高度差不应大于L/1000，且不超过10mm。 （2）构件组装应按制作单位的编号和顺序进行，不得随意调换。 （3）桁架组装，应先用临时螺栓和冲钉固定，腹杆应同时连接，经检查达
46、到规定后，方可进行节点的永久连接。,3屋面系统结构可采用扩大组合拼装后吊装，扩大组合拼装单元宜成为具有一定刚度的空间结构，也可进行局部加固达到此目的。 4每跨第一、第二榀屋架及构件形成的结构单元，是其他结构安装的基准。安全网、脚手架，临时栏杆等可在吊装前装设在构件上。垂直支撑、水平支撑、檩条和屋架角撑的安装应在屋架找正后进行，角撑安装应在屋架两侧对称进行，并应自由对位。 5有托架且上部为重屋盖的屋面结构，应将一个柱间的全部屋面结构构件安装完，并且连接固定后再吊装其他部分。,6天窗架可组装在屋架上一起起吊。 7安装屋面天沟应保证排水坡度，当天沟侧壁是屋面板的支承点时，则侧壁板顶面标高与屋面板其他
47、支承点的标高相匹配。 8屋面系统结构安装允许偏差应符合设计规定的要求。,六、维护系统结构安装 墙面檩条等构件安装应在主体结构调整定位后进行。可用拉杆螺栓调整墙面檩条的平直度。 七、平台、梯子及栏杆的安装 1钢平台、钢梯、栏杆安装应符合设计要求及有关规定。 2平台钢弧应铺设平整、与支承梁密贴、表面有防滑措施，栏杆安装牢固可靠，扶手转角应光滑。,第五节 多层及高层钢结构安装工程,用于钢结构高层建筑的体系有：框架体系、框架剪力墙体系、框筒体系、组合筒体系及交错钢桁架体系等。钢结构具有强度高、抗震性能好、施工速度快的优点，所以在高层建筑中得到广泛应用。但同时用钢量大、造价高、防火要求高。,一、安装前的
48、准备工作 多层及高层钢结构安装工程安装前的准备工作主要包括： （1）检查并标注定位轴线及标高的位置。 （2）检查钢柱基础，包括基础的中心线、标高、地角螺栓等。 （3）确定流水施工的方向，划分流水段。 （4）安排钢构件在现场的堆放位置。 （5）选择起重机械。起重机械的选择是多层及高层钢结构工程安装前准备工作的关键。 一般多层及高层钢结构的安装多采用塔式起重机，并要求塔式起重机应具有足够的起重能力，臂杆长度应具有足够的覆盖面；钢丝绳要满足起吊高度的要求；当需要多机作业时，臂杆要有足够的高差，互不碰撞并安全运转。,（6）选择吊装方法。多层及高层钢结构的吊装多采用综合吊装法，其吊装顺序一般是：平面内从
49、中间的一个节间开始，以一个节间的柱网为一个吊装单元，先吊装柱，后吊装梁，然后往四周扩展；垂直方向自下而上，组成稳定结构后，分层次安装次要构件，一节间一节间钢框架、一层楼一层楼安装完成。这样有利于消除安装误差累积和焊接变形，使误差减低到最少限度。 （7）建筑物定位轴线、基础上柱的定位轴线和标高、地脚螺栓（锚栓）的允许偏差，应符合有关规定。,二、安装与校正 （一）钢柱的吊装与校正 1钢柱吊装 钢结构高层建筑的柱子，多为34层一节，节与节之间用坡口焊连接。钢柱吊装前，应预先按施工需要在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在相应的柱子部位上。钢柱的吊点在吊耳处，根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可选用双机抬吊或单机吊装，如图75所示。单机吊装时，需在柱根部垫以垫木，用旋转法起吊，防止柱根部拖地和碰撞地脚螺栓，损坏丝扣；双机抬吊时，多用递送法使钢柱在吊离地面后在空中进行回直。在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。,2钢柱校正 钢柱就位后，立即对垂直度、轴线、牛腿面标高进行初校，安设临时螺栓，然后卸去吊索。钢柱上下接触面间的间隙一般不得大于1.5mm。如间隙在1.66.0mm之间，可用低碳钢垫片垫实间隙。柱间间距偏差可用液压千斤顶与钢楔或倒链与钢丝绳或缆风绳进行校正，如图76如示。柱子安装的允许偏差应符合有关要