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1、钢结构施工技术钢结构施工技术现代钢结构工程施工u钢构件工厂制作篇钢构件工厂制作篇u钢结构现场安装篇钢结构现场安装篇钢构件工厂制作 钢框架分柱段、中间梁段解体制作。柱段上带短梁。钢框架分柱段、中间梁段解体制作。柱段上带短梁。钢框架的构件组成钢框架的构件组成1柱段；柱段；2梁段；梁段；3钢柱脚；钢柱脚；4地脚螺栓；地脚螺栓；5柱与柱拼柱与柱拼接连接；接连接；6梁与梁拼接连接梁与梁拼接连接u钢构件在工厂加工制作的基本流程钢构件在工厂加工制作的基本流程u钢结构施工详图设计（深化设计）钢结构施工详图设计（深化设计）编制制作施工指导书编制制作施工指导书购入原材料和矫购入原材料和矫正正放样、号料和切割放样、
2、号料和切割边缘加工和制边缘加工和制孔孔小装配、焊接和矫正小装配、焊接和矫正总装配、焊总装配、焊接和矫正接和矫正端部加工和摩擦面处理端部加工和摩擦面处理除除锈和涂装锈和涂装验收和发运。验收和发运。日本泷上工业是爱知县最大的钢结构构件加工厂，图为生产管理日本泷上工业是爱知县最大的钢结构构件加工厂，图为生产管理科，负责钢结构的深化设计。目前国内施工详图（常称为深化设计科，负责钢结构的深化设计。目前国内施工详图（常称为深化设计图）由钢结构制造厂或施工单位编制，其内容一般包括：构件安装图）由钢结构制造厂或施工单位编制，其内容一般包括：构件安装布置图、分解到每一构件的加工详图，甚至细化到每一块钢板尺寸布置
3、图、分解到每一构件的加工详图，甚至细化到每一块钢板尺寸的加工详图，还可增加安装节点图。的加工详图，还可增加安装节点图。钢构件工厂加工前，用计算机辅助放样钢构件工厂加工前，用计算机辅助放样 用计算机辅助放样后，在硫酸纸上打印用计算机辅助放样后，在硫酸纸上打印钢结构节点板的样板，用于号料钢结构节点板的样板，用于号料用计算机辅助放样后，打印样带用计算机辅助放样后，打印样带在在20世纪世纪80年代的放样是在生产管理科有一块年代的放样是在生产管理科有一块大的足尺放样地坪，用于对复杂钢构件的放样，供大的足尺放样地坪，用于对复杂钢构件的放样，供设计人员检查。钢尺端部用弹簧拉力计拉紧。设计人员检查。钢尺端部用
4、弹簧拉力计拉紧。u 放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，也是至是至 关重要的一道工序关重要的一道工序u放样的工作内容有：核对图纸的安装尺寸和孔距；以放样的工作内容有：核对图纸的安装尺寸和孔距；以1:1的大的大样放出节点；核对各部分尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、样放出节点；核对各部分尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔的依据铣、刨、制孔的依据u依靠计算机技术和数字化技术的进步，最近钢结构制作的放样依靠计算机技术和数字化技术的进步，最近钢结构制作的放样将采用三维计算机辅助放样系统技术。在过去，钢构件的制作放将采用三维计算机辅助放样系统
5、技术。在过去，钢构件的制作放样是由熟练的放样工在样板房里用长尺和样板依照施工详图放制样是由熟练的放样工在样板房里用长尺和样板依照施工详图放制大样，在放样的过程当中，复核设计图是非常重要的一步。现在，大样，在放样的过程当中，复核设计图是非常重要的一步。现在，足尺放样可以在办公室的计算机上完成。改进的计算机辅助放样足尺放样可以在办公室的计算机上完成。改进的计算机辅助放样系统为一个基于三维模型的交互处理系统，将设计计算功能分离系统为一个基于三维模型的交互处理系统，将设计计算功能分离出去，只要读取出去，只要读取CAD设计施工详图，输入必要的数据，然后再运设计施工详图，输入必要的数据，然后再运行程序，样
6、板就生成了，同时生成与之配套的数控切割设备、数行程序，样板就生成了，同时生成与之配套的数控切割设备、数控钻孔设备、焊接机器人和预拼装系统的数据、产品的管理信息、控钻孔设备、焊接机器人和预拼装系统的数据、产品的管理信息、制造文件和其他的生产过程需要的各种信息。制造文件和其他的生产过程需要的各种信息。轧制成型的轧制成型的H型钢等原材料的进场分类堆放及进入库型钢等原材料的进场分类堆放及进入库管理。管理。对于特殊规格的焊接对于特殊规格的焊接H型钢，其翼缘和腹板均采用型钢，其翼缘和腹板均采用钢板切割成条状，焊接成型。钢板条的切割可用数控钢板切割成条状，焊接成型。钢板条的切割可用数控切割机切割机 数控切割
7、机进行焊接数控切割机进行焊接H型钢的翼缘和腹板条的自动型钢的翼缘和腹板条的自动切割。切割。用半自动气割对翼缘钢板端部焊接所需坡口用半自动气割对翼缘钢板端部焊接所需坡口进行加工进行加工 用带锯进行钢管的切割用带锯进行钢管的切割最近管桁架在大型空间钢结构中应用增多，图为南京国最近管桁架在大型空间钢结构中应用增多，图为南京国际展览中心的钢管桁架节点，采用相惯线焊接。际展览中心的钢管桁架节点，采用相惯线焊接。钢管与钢管的相惯线连接，其管端的成形采用计算机钢管与钢管的相惯线连接，其管端的成形采用计算机控制，自动气割成型。控制，自动气割成型。图为由计算机控制自动气割成型的相惯线切口。图为由计算机控制自动气
8、割成型的相惯线切口。图为由计算机控制自动气割机进行相惯线切割。图为由计算机控制自动气割机进行相惯线切割。最新的数控划线技术可将待切割的钢板用磁力吊最新的数控划线技术可将待切割的钢板用磁力吊摆放到数控设备的工作平台上，用电视探头搜寻钢板摆放到数控设备的工作平台上，用电视探头搜寻钢板块两个角上的标记点，数控设备关联的电脑来识别钢块两个角上的标记点，数控设备关联的电脑来识别钢板的位置，并进行坐标转换，最后数控划线设备可以板的位置，并进行坐标转换，最后数控划线设备可以用锌粉在钢板上划线用锌粉在钢板上划线 焊接焊接H型钢在焊接前，将下料的腹板和翼缘板在组型钢在焊接前，将下料的腹板和翼缘板在组对机上进行正
9、确点焊组对。对机上进行正确点焊组对。在流水生产线上用电渣埋弧焊进行在流水生产线上用电渣埋弧焊进行H型钢的焊接成型型钢的焊接成型制孔时，对于小批量的孔，采用样板划线钻孔；对于大制孔时，对于小批量的孔，采用样板划线钻孔；对于大批量的孔，采用模板制孔。制孔可采用单孔钻或群孔钻。批量的孔，采用模板制孔。制孔可采用单孔钻或群孔钻。钻孔时，可用数控钻床群钻成孔。钻孔时，可用数控钻床群钻成孔。数控钻孔技术已开始在钢结构制造中得到应用。可用计算机总数控钻孔技术已开始在钢结构制造中得到应用。可用计算机总体控制一台或两台钻机的坐标，自动搜寻操作范围内的零件，有体控制一台或两台钻机的坐标，自动搜寻操作范围内的零件，
10、有多个钻头安装在钻机上同时进行钻孔。当一个钻头损坏或孔径改多个钻头安装在钻机上同时进行钻孔。当一个钻头损坏或孔径改变时，设备可自动更换钻头。变时，设备可自动更换钻头。在工作台上对梁柱节点进行小组拼，照片中为在工作台上对梁柱节点进行小组拼，照片中为box柱柱在工作台上对梁柱节点进行小组拼，照片中为在工作台上对梁柱节点进行小组拼，照片中为box柱柱 焊缝的质量特别重要，在焊接要领书中应有详细焊缝的质量特别重要，在焊接要领书中应有详细的焊缝设计，包括焊缝高度、道数、间隙。的焊缝设计，包括焊缝高度、道数、间隙。一个工程的钢构件制作，一般指定焊接人员，设计人一个工程的钢构件制作，一般指定焊接人员，设计人
11、员到厂对焊工进行焊接水平考核，图为试样的弯曲试验员到厂对焊工进行焊接水平考核，图为试样的弯曲试验 完成小组拼后，再进行大组拼。图为采用二氧化完成小组拼后，再进行大组拼。图为采用二氧化碳气体保护焊焊接。碳气体保护焊焊接。管桁架一般在工厂完成分段制作，段长控制在管桁架一般在工厂完成分段制作，段长控制在20m以内，便于运输。以内，便于运输。焊接后，由专职的检查人员对焊缝进行焊接质量焊接后，由专职的检查人员对焊缝进行焊接质量检查。图为用超声波对检查。图为用超声波对box柱的焊缝进行探伤检查。柱的焊缝进行探伤检查。图为用超声波钢柱的焊缝进行探伤检查。图为用超声波钢柱的焊缝进行探伤检查。超声波探伤分垂直探
12、伤和斜角探伤。超声波探伤分垂直探伤和斜角探伤。超声波探伤超声波探伤1直探头；直探头；2焊接缺陷；焊接缺陷；3斜探头斜探头焊接后，构件有焊接变形，可压机上进行整形。焊接后，构件有焊接变形，可压机上进行整形。对于钢柱埋入地下室砼内的部分，为增加与砼的结对于钢柱埋入地下室砼内的部分，为增加与砼的结合，用栓钉焊将栓钉焊在柱身上。合，用栓钉焊将栓钉焊在柱身上。钢构件在出厂前必须按设计要求进行表面的喷丸除锈。钢构件表面除锈的方法分为喷射、抛射除锈和手工或动力工具除锈钢构件表面除锈的方法分为喷射、抛射除锈和手工或动力工具除锈两类，构件的除锈方法与除锈等级应与设计文件采用的涂料相适应。手两类，构件的除锈方法与
13、除锈等级应与设计文件采用的涂料相适应。手工除锈中，工除锈中，St2为一般除锈，为一般除锈，St3为彻底除锈；喷、抛射除锈中为彻底除锈；喷、抛射除锈中Sa2为一为一般除锈，般除锈，Sa3为彻底除锈。涂刷高性能涂料如富锌涂料时，对底层表面为彻底除锈。涂刷高性能涂料如富锌涂料时，对底层表面除锈质量要求较高，应采用抛丸彻底除锈。如表面涂刷常规的油性涂料，除锈质量要求较高，应采用抛丸彻底除锈。如表面涂刷常规的油性涂料，因其湿润性和浸透性较好，可采用手工和动力工具除锈。因其湿润性和浸透性较好，可采用手工和动力工具除锈。钢构件出厂前，按设计要求在表面除锈后，喷涂防钢构件出厂前，按设计要求在表面除锈后，喷涂防
14、锈底漆。锈底漆。柱段及中间梁段构件加工成型后，设计人员到厂柱段及中间梁段构件加工成型后，设计人员到厂对构件尺寸进行预验收。对构件尺寸进行预验收。钢构件焊钢构件焊接成型后，接成型后，对钢构件的对钢构件的表面进行喷表面进行喷丸除锈，并丸除锈，并进行防锈的进行防锈的涂装。为保涂装。为保证漆膜的厚证漆膜的厚度，可用测度，可用测试仪器进行试仪器进行检测。检测。涂装漆膜测厚仪，其黄铜片为用于标定厚度的标准片。涂装漆膜测厚仪，其黄铜片为用于标定厚度的标准片。钢结构构件制作厂有较大的露天堆场，堆放已加工的钢结构构件制作厂有较大的露天堆场，堆放已加工的钢构件。钢构件。钢构件间采用的高强螺栓连接是摩擦型连接，其摩
15、钢构件间采用的高强螺栓连接是摩擦型连接，其摩擦面要做处理，以确保其接触处表面的抗滑移系数达到擦面要做处理，以确保其接触处表面的抗滑移系数达到设计要求（一般为设计要求（一般为0.450.55）。摩擦面处理通常采）。摩擦面处理通常采用喷砂（丸）、酸洗（化学处理）、人工打磨等三种基用喷砂（丸）、酸洗（化学处理）、人工打磨等三种基本方法。本方法。钢构件制作完成后，出厂前做全面检查，打上编号及标识钢构件制作完成后，出厂前做全面检查，打上编号及标识。钢结构现场安装（a)分层安装法分层安装法 (b)分单元退层安装法（分单元退层安装法（c）分段安装）分段安装（c）房屋钢结构在施工现场安装的基本流程房屋钢结构在
16、施工现场安装的基本流程 编制现场安装施工组织设计编制现场安装施工组织设计施工基施工基础和支承面础和支承面钢构件运输和吊装机械到场钢构件运输和吊装机械到场钢构件安装和临时固定钢构件安装和临时固定测量校正测量校正连连接和固定接和固定安装偏差检测和涂装。安装偏差检测和涂装。钢柱脚的安装方法钢柱脚的安装方法1钢垫板；钢垫板；2细石混凝土（无细石混凝土（无收缩灌浆料）；收缩灌浆料）；3调节螺母调节螺母 日本名古日本名古屋的屋的NHK放送中心放送中心为高层钢为高层钢框架结构框架结构。钢结构现场安装时，中间梁段运至现场。钢结构现场安装时，中间梁段运至现场。中间梁两侧的柱段已安装，在短梁上各站立一人，配中间梁
17、两侧的柱段已安装，在短梁上各站立一人，配合安装中间梁段。在梁下方两侧，有作业安全脚手架。合安装中间梁段。在梁下方两侧，有作业安全脚手架。安装工人骑跨在短梁上，先安装腹板的连接板。安装工人骑跨在短梁上，先安装腹板的连接板。中间梁的制作精度要求高，长度的误差直接影响安装。中间梁的制作精度要求高，长度的误差直接影响安装。两端工两端工人集中在人集中在一侧，共一侧，共同安装连同安装连接腹板，接腹板，由于柱段由于柱段安装时产安装时产生内倾，生内倾，影响中间影响中间梁段的插梁段的插入安装。入安装。安装工人转安装工人转移至下节柱连移至下节柱连接处，松动临接处，松动临时安装固定高时安装固定高强螺栓，使柱强螺栓，
18、使柱段略外倾。段略外倾。钢框架构件间焊接拼装时，总的要求对称。钢框架构件间焊接拼装时，总的要求对称。柱网中焊接顺序与方向安排柱网中焊接顺序与方向安排1焊接方向；焊接方向；2调节焊接收缩量跨调节焊接收缩量跨柱段与柱段间焊接拼装时，总的要求也为对称。柱段与柱段间焊接拼装时，总的要求也为对称。日本东京都日本东京都办公大楼为高度办公大楼为高度达达262m的超高的超高层钢结构，由层钢结构，由100多个施工单多个施工单位参与施工。位参与施工。图为主要施工单位的鹿岛建设现场项目部。图为主要施工单位的鹿岛建设现场项目部。从一个塔楼遥从一个塔楼遥望另一个塔楼，望另一个塔楼，钢结构构件由四钢结构构件由四台俯仰臂架
19、式塔台俯仰臂架式塔机进行安装。机进行安装。市民广场的议事厅大楼的钢构件由名古屋的泷市民广场的议事厅大楼的钢构件由名古屋的泷上工业制作。上工业制作。外墙采用预制壁板，挂在钢结构上，柱段与柱段的连外墙采用预制壁板，挂在钢结构上，柱段与柱段的连接采用高强螺栓连接。接采用高强螺栓连接。砼楼板的底模采用压型钢板作永久性模板，钢梁的砼楼板的底模采用压型钢板作永久性模板，钢梁的翼缘部位焊栓钉，使钢梁与砼楼板共同工作。翼缘部位焊栓钉，使钢梁与砼楼板共同工作。多层的商场采多层的商场采用钢框架结构，安用钢框架结构，安装速度快，方便。装速度快，方便。图为位于名古屋的图为位于名古屋的在建商场。在建商场。图为采用综合吊
20、图为采用综合吊装法进行钢构件的吊装法进行钢构件的吊装，其带短梁的柱段装，其带短梁的柱段在吊装中。在吊装中。柱段吊装柱段吊装后，紧接着后，紧接着吊装中间梁吊装中间梁段。段。钢结构也能应用于小高层住宅，图为日本名古屋正钢结构也能应用于小高层住宅，图为日本名古屋正在施工的钢结构住宅立面效果图。在施工的钢结构住宅立面效果图。由日本五洋建设施工的钢结构住宅正用退层综合由日本五洋建设施工的钢结构住宅正用退层综合吊装法进行吊装。吊装法进行吊装。位于名古屋位于名古屋东山动物园的消东山动物园的消防了望塔兼观光防了望塔兼观光塔高塔高160m，为，为钢结构塔。钢结构塔。暴露在外部的钢结构采用不锈钢管件，玻璃幕墙作围
21、护。暴露在外部的钢结构采用不锈钢管件，玻璃幕墙作围护。施工中塔吊施工中塔吊附着在钢结构附着在钢结构塔身上塔身上。在名古屋的在名古屋的了望塔顶部采用了望塔顶部采用了结构控制技术，了结构控制技术，由日本三菱重工由日本三菱重工研制的结构位移研制的结构位移控制装置安装在控制装置安装在塔顶，重达几吨塔顶，重达几吨的钢板安放在弹的钢板安放在弹簧和液压阻尼组簧和液压阻尼组合的支座上，在合的支座上，在大风时，能有效大风时，能有效控制塔顶的侧向控制塔顶的侧向位移量。位移量。位于南京鼓楼的紫峰大厦采用混凝土核心筒外钢框位于南京鼓楼的紫峰大厦采用混凝土核心筒外钢框架结构。架结构。日本东京植物园的温室为钢结构，采用双
22、层网壳结构。日本东京植物园的温室为钢结构，采用双层网壳结构。位于名古屋港口的咖啡厅为不锈钢管的落地拱，其独位于名古屋港口的咖啡厅为不锈钢管的落地拱，其独特的造型形成视觉冲击力。特的造型形成视觉冲击力。轻钢结构厂房一直以安装速度快，平方米用钢量低，轻钢结构厂房一直以安装速度快，平方米用钢量低，经济性好受到欢迎，并大量应用。经济性好受到欢迎，并大量应用。2007年年7月发生在南京的某轻钢厂房整体坍塌事故，月发生在南京的某轻钢厂房整体坍塌事故，施工人员一死一重伤，该事故提醒应对钢结构的安装安施工人员一死一重伤，该事故提醒应对钢结构的安装安全引起足够重视。全引起足够重视。南京的青少年宫采用全钢结构体系。南京的青少年宫采用全钢结构体系。南京的全民健身中心的高层主体结构采用全钢框架结南京的全民健身中心的高层主体结构采用全钢框架结构。构。楼面采用压型钢板做模板，并浇筑混凝土。楼面采用压型钢板做模板，并浇筑混凝土。压型钢板与钢梁采用栓钉焊连接。压型钢板与钢梁采用栓钉焊连接。焊接完成的栓钉。焊接完成的栓钉。复杂钢结构节点。复杂钢结构节点。