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1、第六章 钢结构工程（目录）总体介绍261钢桁架462薄壁型钢屋架1763网架结构51 结 束705/27/2023 1第六章 钢结构工程v总体介绍：v 1.何为钢结构？v指用钢板、型钢和圆钢通过焊接、铆接、螺栓连接等方式制造的结构。v 2.使用范围：v大跨度结构、重工业厂房、高层建筑、高耸结构、容器和其他构筑物、移动结构等方面。5/27/2023 26-1 钢桁架v 3.特点：v强度高，塑性和韧性较好；v 匀质性和同向性较好；v 重量轻；v 具有可焊性；v 耐腐蚀、耐火性较差。5/27/2023 36-1 钢桁架（目录）v 一、钢桁架的几种类型5v 1.三角形桁架5v 2.体形桁架6v 3.平
2、行弦桁架7v 4.多边形桁架8v 二、轻型钢屋架的应用9v 1.圆钢、小角钢组成的屋架9v 2.芬克式屋架10v 3.三铰拱屋架11v 4.梭形屋架145/27/2023 4 6-1 钢桁架v一、钢桁架的几种类型（150）v 1.三角形桁架5/27/2023 5 6-1 钢桁架v 2.梯形桁架5/27/2023 6 6-1 钢桁架v 3.平行弦桁架5/27/2023 7 6-1 钢桁架v 4.多边形桁架5/27/2023 8 6-1 钢桁架v二、轻型钢屋架的应用（152）v 1.圆钢、小角钢组成的屋架v.特点：v.适用于：5/27/2023 9 6-1 钢桁架v 2.芬克式屋架（下图）v.特点
3、：v.适用于：5/27/2023 10 6-1 钢桁架v 3.三铰拱屋架（下图）5/27/2023 11 6-1 钢桁架v.特点：v.杆件：拉杆：圆钢或角钢；v吊杆：圆钢。v.截面形式：平面桁架v空间桁架5/27/2023 12 6-1 钢桁架v.稳定性要求：v斜梁高跨比1/18，常用1/15；v 斜梁高跨比1/2.5，常用1/2.0。v.适用情况：与芬克式相同。5/27/2023 13 6-1 钢桁架v 4.梭形屋架（下图）5/27/2023 14 6-1 钢桁架v.特点：v截面重心位置较低，不容易倾覆，钢筋混凝土屋面板安设后，屋面刚度较好，所以，梭形屋架可以不设或少设支撑，宜在无檩屋盖中采
4、用。5/27/2023 15 6-1 钢桁架v.适用于：v屋面坡度为1/15 1/10，跨度为1215的结构中采用。v.形式：平面桁架式；v空间桁架式。5/27/2023 166 2 薄壁型钢屋架（目录）v 一、薄壁型钢屋架的概况18v 二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点21v 三、薄壁型钢屋架的制作与维护25v 1.制作与维护要求25v 2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构27v 3.型钢的性能及其规格29v.角钢30v.工字钢31v.槽钢33v 4.焊接工艺35v 钢结构的连接方式v 焊接的特点v 焊条36v 5.焊缝的形式与构造415/27/2023 176 2 薄壁型钢屋架v 一、薄壁型钢屋架
5、的概况（153）5/27/2023 18 6 2 薄壁型钢屋架v 对于不受强烈侵蚀作用的工业与民用房屋，采用薄壁型钢屋架是安全可靠又经济的，中小跨度的屋架且为轻屋面材料时，采用薄壁型钢屋架，其经济效果最好，用钢量2/4/，结构自重只有钢筋混凝土屋架的1015。5/27/2023 19 6 2 薄壁型钢屋架v v.总体形式：平面桁架、刚架、网架。v.单个形状：三角形、五角形、梯形。v.屋面常为有檩轻屋面：石棉瓦、钢丝网波形瓦、预应力槽形瓦。5/27/2023 20 6 2 薄壁型钢屋架v二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点（154）v 1.需要注意的3个要点：v 2.弦杆、腹杆均为方管截面时：v如它
6、们宽度相差不多，可以将腹杆的端部直接焊于弦杆上；但如果他们的宽度相差大于20时，则在腹杆的端部加一块垫板来增加节点刚度，避免弦杆产生局部变形，而使传力可靠。5/27/2023 21 6 2 薄壁型钢屋架v 3.圆管构件：v一般不会产生局部失稳现象，受压时，其截面全部有效，所以圆管屋架的用钢量最省，传力性能好，但当弦杆也采用圆管时，腹杆端部的切割比较费工，制作精度要求较高，圆管屋架的节点，一般都采用直接连接。5/27/2023 22 6 2 薄壁型钢屋架v 4.开口与闭口：v闭口杆件时，在端部焊上封板或将端部打扁，避免锈蚀。v开口杆件时，应将开口朝下放置，以免积灰、积水而引起锈蚀。5/27/20
7、23 23 6 2 薄壁型钢屋架v 5.上弦杆为开口截面时，可以在弦杆的开口边焊上一块垫板，将腹杆焊于垫板上。v 6.压杆接长采用隔板焊接，但如果压杆偏心受力而出现拉力时，则应改用螺栓连接。5/27/2023 24 6 2 薄壁型钢屋架v三、薄壁型钢屋架的制作与维护（155）v 1.制作与维护要求v.校正时，防止产生局部变形；v.焊接时选用直径小的焊条；v.运输和安装过程中，注意避免杆件撞瘪和防止产生过大的弯扭变形、局部变形；5/27/2023 25 6 2 薄壁型钢屋架v.除锈和油漆的要求比普通钢屋架高，一般采用酸洗和喷砂除锈，并涂以防锈性能较好的涂料。v 对于特别重要的结构或者长期处于露天
8、环境而维护又比较困难的结构，可以考虑采用镀锌除锈。5/27/2023 26 6 2 薄壁型钢屋架v 2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构vv.薄壁型钢屋架由于型材生产不多,因而使用还受到一定的限制。v 特别是对于直接承受动力荷载的承重结构，例如吊车梁或设有悬挂吊车的屋架；5/27/2023 27 6 2 薄壁型钢屋架v.设有较大煅锤和空气压缩机的车间，目前还缺乏使用经验，试验研究经验也不多，暂时还不宜采用；v.受有强烈侵蚀作用的建筑物中也不宜采用薄壁型钢屋架。5/27/2023 28 6 2 薄壁型钢屋架v 3.型钢的性能及其规格v型钢的截面形式合理，材料在截面上的分布对受力最为有利。由于其外形比较
9、简单，种类较少，尺寸与级差不多，所以便于扎制和构件间的连接。v 型钢是钢结构中采用的主要钢材。v钢结构中常用型钢有三个种类：v角钢、工字钢、槽钢。5/27/2023 29 6 2 薄壁型钢屋架v.角钢：v角钢可以作受力构件，也可以作连接杆件。v角钢有两种：等肢角钢、不等肢角钢。v.等肢角钢：表示方式：肢宽肢厚，如：10010。v.不等肢角钢：表示方式：长肢宽短肢宽肢厚，如：100808。5/27/2023 30 6 2 薄壁型钢屋架v.工字钢：v 主要用于在腹板面内受弯的构件，由于它两个方向的惯性距相差较大，单独用作受压构件或斜弯构件是不适宜的。v工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢。v同样高度的
10、轻型工字钢的翼缘比普通工字钢宽而薄。5/27/2023 31 6 2 薄壁型钢屋架v 工字钢的号码以其腹板的高度来表示，工字钢按腹板厚度的不同分为、三类，一般应该尽量采用类。如：20表示高度为20的类工字钢。v 我国生产的工字钢最大号码为63号，轻型工字钢为70号。工字钢长度为519。5/27/2023 32 6 2 薄壁型钢屋架v.槽钢：槽钢的伸出肢比工字钢大，所以斜向弯曲的构件宜采用槽钢。槽钢安装螺栓或铆接比工字钢容易，但槽钢的腹板较厚，所以用槽钢组成的构件用钢量较大。槽钢的编号同工字钢类似。我国生产的槽钢最大号码为40号，长度为519。5/27/2023 33 6 2 薄壁型钢屋架v 另
11、外，还有薄壁型钢，它用薄钢板模压或弯曲而成。由于壁薄（1.55），因而特别经济。但承重结构的受力杆件的壁厚不宜2，成型后的钢材不得有裂纹。钢结构也常用无缝钢管或水煤气输送钢管。无缝钢管的外径为70219，壁厚430。由于无缝钢管的壁较厚，不经济，常用水煤气输送管。5/27/2023 34 6 2 薄壁型钢屋架v 4.焊接工艺v钢结构的连接方式：v铆接、焊接、螺栓连接。v焊接的特点：v优点：构造简单、用钢省、加工简便、密封性好、刚度大、生产效率高等。v缺点：焊件会产生残余应力和残余变形、焊接结构对裂纹敏感、局部裂纹会扩大到整个截面、焊缝附件材质变脆等。5/27/2023 35 6 2 薄壁型钢屋
12、架v焊条（156）v.光焊条（无药皮的焊条）v.药皮的作用：v提高电弧燃烧的稳定性、形成保护性气体和熔渣、脱氧以及向焊缝金属中掺入必要的合金元素成分。5/27/2023 36 6 2 薄壁型钢屋架v.钢结构中常用焊条：v43、55和55型。v焊条大体分为两类：碳钢焊条、低合金钢焊条。v钢结构设计规范规定：焊条应该符合碳钢焊条（511785）或低合金钢焊条（511885）的规定。v选择的焊条型号应该与主体金属强度相适应。5/27/2023 37 6 2 薄壁型钢屋架v.常用两类焊条型号所代表的意义v（a）、碳钢焊条：v比如E 43（50）v其中E焊条；v43（50）熔敷金属抗拉强度最小值，43m
13、pa或者50mpa；v第一个焊接位置；v第二个药皮类型和焊接电流种类。5/27/2023 38 6 2 薄壁型钢屋架v（b）、低合金钢焊条：v比如E50（55）v其中E焊条；v50（55）熔敷金属抗拉强度最小值，50mpa或者55mpa；v第一个焊接位置；v第二个药皮类型和焊接电流种类。v第三、四个熔敷金属化学成分分类代号。5/27/2023 39 6 2 薄壁型钢屋架v.焊条的焊接位置（下图）v平焊、立焊、仰焊、横焊。v药皮不同的焊条适用于不同的位置。v全位置焊条适用于上述四种位置的焊条。5/27/2023 40 6 2 薄壁型钢屋架v 5.焊缝的形式与构造v.对接焊缝v对接焊缝的表面凸出部
14、分，能够起到弥补焊缝表面的粗糙和内部有夹渣、气泡等缺陷的作用。但对受动力荷载的构件，凸出部分反而会降低疲劳强度，所以应该顺受力方向把它加工平整。5/27/2023 41 6 2 薄壁型钢屋架v 对接焊缝的优点：用料经济，传力均匀、平顺，没有显著的应力集中，承受动力荷载的构件最适于采用对接焊缝。v对接焊缝的缺点：施焊时焊件应保持一定的间隙，板边需要加工，施工不便。5/27/2023 42 6 2 薄壁型钢屋架v.角焊缝v角焊缝在相互搭接或丁字连接构件的边缘，所焊截面为三角形的焊缝。v 角焊缝按受力方向可分为平行于力作用方向的侧面角焊缝和垂直于力作用方向的正面角焊缝（端焊缝），v 见下页图。5/2
15、7/2023 43 6 2 薄壁型钢屋架v 图片5/27/2023 44 6 2 薄壁型钢屋架v 角焊缝两边夹角为直角的称为直角角焊缝（简称角焊缝）（下图）。5/27/2023 45 6 2 薄壁型钢屋架v 夹角为锐角或钝角的称为斜角角焊缝（下图）。v规范规定：斜角角焊缝不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。5/27/2023 46 6 2 薄壁型钢屋架v 钢结构中，最常用的是下图所式的普通直角角焊缝。v 其他如平坡、凹面或深熔等形式主要是为了改变受力状态，避免应力集中，一般多用于直接受动力荷载的结构。5/27/2023 47 6 2 薄壁型钢屋架v 杆件与节点板的连接焊缝一般宜采用两面侧焊，也可
16、用三面围焊；对角钢杆件可采用形围焊，但为不引起偏心，一般只适用于受力较小的杆件。v所有围焊的转角处必须连续施焊。v下图为杆件与节点板焊缝连接的示意图。5/27/2023 48 6 2 薄壁型钢屋架v 当角焊缝的端部在转角处作长度为2的绕角焊时，转角处必须连续施焊（下图）。5/27/2023 49 6 2 薄壁型钢屋架v 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25。v角焊缝的优点是：焊件板边不必预先加工，也不需要校正缝距，施工方便。v角焊缝的缺点是：应力集中现象比较严重。由于必须有一定长度的搭接长度，角焊缝连接在材料使用上不够经济。5/27/2023 506 3 网架结构（
17、目录）一、网架结构的优越性52二、网架结构的施工54 1.整体安装56.整体提升法57.整体顶升法59 上顶升法62 下顶升法64 2.整体吊装法65 3.悬吊拼装法66三、钢结构的质量要求和施工安全67（一）、钢结构的质量要求 1.制作时的质量要求 2.安装时的质量要求（二）、质量通病与安全措施68 1.钢结构中存在的质量通病 2.钢结构施工中的安全措施5/27/2023 516 3 网架结构v一、网架结构的优越性v网架结构是许多杆件沿平面或立面按一定规律组成的高次超静定空间网状结构。v它改变了一般桁架的受力状态，由于杆件之间互相支撑，所以，结构的稳定性好，空间刚度大能承受来自各个方向的荷载
18、。v网架结构的种类很多，按其外形可以分为曲面网壳和平面网架；按结构可以分为单层和双层的。最常用的是双层平面网架。5/27/2023 526 3 网架结构v 网架结构的优点：v.经济；v.安全；v.跨度大；v.有利于建筑造型和立面处理。5/27/2023 536 3 网架结构v二、网架结构的施工v网架的制作与安装分为三个阶段：v第一阶段，制备杆件及其节点。在工厂进行，和一般钢结构的制作相同。v 第二阶段，基本单元体的拼装。在工厂和施工现场附近进行，单元体的大小视网格尺寸及其运输条件而定，可以是一个网格，也可以是几个网格。5/27/2023 546 3 网架结构v 第三阶段，现场安装。这是网架结构
19、施工中最重要的一项。v 安装的方式有三种：v.整体安装、v.悬挑拼装、v.地面部分拼装然后高空总装。v下面简单介绍一下：.整体安装、.悬挑拼装。5/27/2023 556 3 网架结构v 1.整体安装v在地面拼装成网架整体，然后提升到设计位置。v拼装时在地面先砌一些砖墩，其标高应该符合网架各相应点的高差。v拼装时，从中心开始，逐渐向四周扩散。v拼装好后整体安装主要有以下两种方式：整体提升法；.整体顶升法。5/27/2023 566 3 网架结构v.整体提升法v整体提升法是指在结构柱上安装提升设备直接提升网架，或在提升网架的同时用滑升模板施工的方式进行柱子的施工。v适用于：支点较多的周边支承网架
20、，利用升板、滑升模板等小型机具便可提升，但高空不能移位，并适用于场地窄小的施工条件。5/27/2023 576 3 网架结构v 提升点的位置和数量的选择应该与网架结构使用时的受力状况尽量接近。v提升点必须同步上升，所以应使各提升点设备的负荷尽量接近。v采用提升法时，应考虑风力对网架施工的影响。5/27/2023 586 3 网架结构v.整体顶升法v整体顶升法是在设计位置的地面上将网架拼装成整体，然后利用千斤顶和支承结构（如混凝土柱块）的轮番堵塞，将网架逐步提升到设计标高的施工方法。v适用于：支承点较少的支承网架。5/27/2023 596 3 网架结构v 特点：施工设备简单，顶升能力大，但有时
21、由于顶升施工的需要，使柱子断面尺寸较大。v由于千斤顶起重能力大，一般可以将屋面构件放在网架上一起顶升，以减少垂直运输。v整体顶升法尽量利用网架的永久性支承柱作为顶升用的支承结构。5/27/2023 606 3 网架结构v 顶升法在顶升过程中的同步问题比提升法更为重要。v预制的混凝土柱块高度应该为千斤顶有效冲程的整倍数。v顶升过程中要特别注意风力对网架及其网架支承柱的影响。v顶升点的位置和数量的选择应该与网架结构的使用时的受力状况尽量接近。v根据千斤顶放置位置的不同，顶升法可以分为：上顶升法和下顶升法。5/27/2023 616 3 网架结构v 上顶升法v上顶升法的特点是：千斤顶倒挂在柱帽上随着
22、网架结构的上升而上升。v上顶升法在顶升过程中稳定性较好较为常用，但高空作业太多。v 上顶升法的过程如下图。5/27/2023 626 3 网架结构v 图片5/27/2023 636 3 网架结构v 下顶升法v上顶升法的特点是：千斤顶在顶升过程中始终位于柱基上，将网架的柱块一并顶升。v顶升法在顶升过程中稳定性较差，上升越高，这种特性就越显著，一般采用次法较少。v不论是在上顶升法和下顶升法的施工中，应该特别注意在顶升过程中结构的稳定性和千斤顶上升的同步性。5/27/2023 646 3 网架结构v 2.整体吊装法v整体吊装法是指在设计位置的地面上错位将网架拼装成整体，采用拔杆或起重机进行吊装就位的
23、施工方法。v适用于：各种类型网架。5/27/2023 656 3 网架结构v 3.悬吊拼装法v悬吊拼装法是指网架的杆件和节点先拼装成小单元再在高空网架设计位置进行拼装的一种施工方法。v特点：对施工场地、起重设备的能力要求不高，但要搭设满堂脚手架或部分的拼装架，高空作业量大。当采用焊接节点的网架结构时，对安全防火应充分重视。v适用于：螺栓连接的非焊接节点的各种类型网架。5/27/2023 666 3 网架结构v三、钢结构的质量要求和施工安全（163）v（一）、钢结构的质量要求v1.制作时的质量要求v2.安装时的质量要求5/27/2023 676 3 网架结构v（二）、质量通病与安全措施v1.钢结构中存在的质量通病v2.钢结构施工中的安全措施5/27/2023 68第六章 钢结构施工课间音乐欣赏v 课间音乐欣赏5/27/2023 69谢谢5/27/2023 70