第6章钢结构工程 本章学习要求 了解钢结构构件加工制作的工艺流程 熟悉钢结构焊接和高强度螺栓连接的工艺要点 熟悉多层及高层钢结构构件的安装与校正方法 了解轻型门式刚架结构及彩板围护结构的安装工艺 了解网架结构的各种安装方法，熟悉高空散装法、分条或分块安装法及高 空滑移法的安装操作原理 了解钢结构的防腐与防火涂料涂装的原理与方法 钢结构建筑被称为21世纪的绿色工程，具有自重轻、安装容易、施工周期 短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少、建筑造型美观等综合优势。随着我 国钢铁工业的发展，国家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理推 广应用钢结构，从而推动了建筑钢结构的快速发展。 钢结构工程一般由专业厂家或承包单位负责详图设计、构件加工制作及安装 任务。其工作程序如下： 工程承包→详图设计→技术设计单位审批一→材料订货→材料运输→钢结构 构件加工→成品运输→现场安装。 钢结构工程的施工，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205 2001)及其他相关规范、规程的规定。 6.1钢结构构件的加工制作 6.1.1加工制作前的准备工作 1.图纸审查 图纸审查的目的，一方面是检查图纸设计的深度能否满足施工的要求，核 对图纸上构件的数量和安装尺寸，检查构件之间有无矛盾等；另一方面也对图纸 进行工艺审核，即审查在技术上是否合理，构造是否便于施工，图纸上的技术 要求按加工单位的施工水平能否实现等。图纸审查的主要内容包括： (1)设计文件是否齐全。设计文件包括设计图、施工图、图纸说明和设计变 更通知单等。 (2)构件的几何尺寸是否标注齐全，相关构件的尺寸是否正确
(3)构件连接是否合理，是否符合国家标准。 (4)加工符号、焊接符号是否齐全。 (5)构件分段是否符合制作、运输、安装的要求。 (6)标题栏内构件的数量是否符合工程的总数量。 (7)结合本单位的设备和技术条件考虑能否满足图纸上的技术要求。 2.备料 根据设计图纸算出各种材质、规格的材料净用量，并根据构件的不同类型和 供货条件，增加一定的损耗率（一般为实际所需量的10%）提出材料预算计划。 目前国际上采取根据构件规格尺寸增加加工余量的方法，不考虑损耗，国内 也已开始实行由钢厂按构件表加余量直接供料。 3.工艺装备和机具的准备 (1)根据设计图纸及国家标准定出成品的技术要求。 (2)编制工艺流程，确定各工序的公差要求和技术标准。 (3)根据用料要求和来料尺寸统筹安排、合理配料，确定拼装位置。 (4)根据工艺和图纸要求，准备必要的工艺装备（胎、夹、模具）。 6.1.2零件加工 1.放样 在钢结构制作中，放样是指把零（构）件的加工边线、坡口尺寸、孔径和弯折、 滚圆半径等以1：1的比例从图纸上准确地放制到样板和样杆上，并注明图号、 零件号、数量等。样板和样杆是下料、制弯、铣边、制孔等加工的依据 在制作样板和样杆时，要增加零件加工时的加工余量，焊接构件要按工艺需 要增加焊接收缩量。高层建筑钢结构按设计标高安装时，柱子的长度还必须增加 荷载压缩的变形量。 2.划线 划线亦称号料，即根据放样提供的零件的材料、尺寸、数量，在钢材上画出 切割、铣、刨边、弯曲、钻孔等加工位置，并标出零件的工艺编号
划线号料时，要根据工艺图的要求，利用标准接头节点，使材料得到充分的 利用，损耗率降到最低数量。 3.切割下料 钢材切割下料方法有气割、机械剪切和锯切等。 1)氧气切割 氧气切割是以氧气和燃料（常用的有乙炔气、炳烷气和液化气等）燃烧时产 生的高温燃化钢材，并以氧气压力进行吹扫，造成割缝，使金属按要求的尺寸和 形状切割成零件。目前已广泛采用了多头气割、仿型气割、数控气割、光电跟踪 气割等自动切割技术。 2)机械切割 (1)带锯、圆盘锯切割带锯切割适用于型钢、扁钢、圆钢、方钢，具有效 率高、切割端面质量好等优点。 (2)砂轮锯切割砂轮锯适用于薄壁型钢切割。切口光滑、毛刺较薄、容易 清除。当材料厚度较薄(1~3mm)时切割效率很高。 (3)无齿锯切割无齿锯锯片在高速旋转中与钢材接触，产生高温把钢材熔 化形成切口，其生产效率高，切割边缘整齐且毛刺易清除，但切割时有很大噪音。 由于靠摩擦产生高温切断钢材，因此在切断的断口区会产生淬硬倾向，深度约 1.52mm。 (4)冲剪切割下料用剪切机和冲切机切割钢材是最方便的切割方法，可以 对钢板、型钢切割下料。当钢板较厚时，冲剪困难，切割钢材不容易保证平直， 故应改用气割下料。 钢材经剪切后，在离剪切边缘2一3mm范围内，会产生严重的冷作硬化，这 部分钢材脆性增大，因此用于钢材厚度较大的重要结构，硬化部分应刨削除掉。 4.边缘加工 边缘加工分刨边、铣边和铲边三种。有些构件如支座支承面、焊缝坡口和尺 寸要求严格的加劲板、隔板、腹板、有孔眼的节点板等，需要进行边缘加工。 刨边是用刨边机切削钢材的边缘，加工质量高，但工效低、成本高。 铣边是用铣边机滚铣切削钢材的边缘，工效高、能耗少、操作维修方便、加 工质量高，应尽可能用铣边代替刨边。 铲边分手工铲边和风镐铲边两种，对加工质量不高，工作量不大的边缘加工 可以采用
5.矫正平直 钢材由于运输和对接焊接等原因产生翘曲时，在划线切割前需矫正平直。矫 平可以采用冷矫和热矫的方法。 (1)冷矫一般用辊式型钢矫正机、机械顶直矫正机直接矫正。 (2)热矫热矫是利用局部火焰加热方法矫正。当钢材型号超过矫正机负荷 能力时，采用热矫。其原理是：钢材加热时以1.2×10-5/℃的线膨胀率向各个 方向伸长，当冷却到原来温度时，除收缩到加热前的尺寸，还要按照1.48× 10-6/℃的收缩率进一步收缩，因此利用这种特性达到对钢材或钢构件进行外型 矫正的目的。 6.滚圆与煨弯 滚圆是用滚圆机把钢板或型钢变成设计要求的曲线形状或卷成螺旋管。 煨弯是钢材热加工的方式之一，即把钢材加热到9001000℃（黄赤色）， 立即进行煨弯，在700~800℃（樱红色）前结束。采用热煨时一定要掌握好钢 材的加热温度。 7.零件的制孔 零件制孔方法有冲孔、钻孔两种。 冲孔在冲床上进行，冲孔只能冲较薄的钢板，孔径的大小一般大于钢材的厚 度，冲孔的周围会产生冷作硬化。冲孔生产效率较高，但质量较差，只有在不重 要的部位才能使用。 钻孔是在钻床上进行，可以钻任何厚度的钢材，孔的质量较好。对于重要 结构的节点，先预钻小一级孔眼的尺寸，在装配完成调整好尺寸后，扩成设计孔 径，铆钉孔、精制螺栓孔多采用这种方法。一次钻成设计孔径时，为了使孔眼 位置有较高的精度，一般均先制成钻模，钻模贴在工件上调好位置，在钻模内钻 孔。为提高钻孔效率，可以把零件叠起一次钻几块钢板，或用多头钻进行钻孔。 6.1.3构件组装 组装亦称装配、组拼，是把加工好的零件按照施工图的要求拼装成单个构件。 钢构件的大小应根据运输道路、现场条件、运输和安装单位的机械设备能力与结 构受力的允许条件等来确定。 1.一般要求 (1)钢构件组装应在平台上进行，平台应测平。用于装配的组装架及胎模要 牢固的固定在平台上
(2)组装工作开始前要编制组装顺序表，组拼时严格按照顺序表所规定的顺 序进行组拼。 (3)组装时，要根据零件加工编号，严格检验核对其材质、外形尺寸，毛刺 飞边要清除干净，对称零件要注意方向，避免错装。 (4)对于尺寸较大、形状较复杂的构件，应先分成几个部分组装成简单组件， 再逐渐拼成整个构件，并注意先组装内部组件，再组装外部组件。 (⑤)组装好的构件或结构单元，应按图纸的规定对构件进行编号，并标注构 件的重量、重心位置、定位中心线、标高基准线等。构件编号位置要在明显易查 处，大构件要在三个面上都编号。 2.焊接连接的构件组装 (1)根据图纸尺寸，在平台上画出构件的位置线，焊上组装架及胎模夹具。 组装架离平台面不小于50mm,并用卡兰、左右螺旋丝杠或梯形螺纹，作为夹紧 调整零件的工具。 (2)每个构件的主要零件位置调整好并检查合格后，把全部零件组装上并进 行点焊，使之定形。在零件定位前，要留出焊缝收缩量及变形量。高层建筑钢结 构的柱子，两端除增加焊接收缩量的长度之外，还必须增加构件安装后荷载压缩 变形量，并留好构件端头和支承点铣平的加工余量。 (3)为了减少焊接变形，应该选择合理的焊接顺序。如对称法、分段逆向焊 接法、跳焊法等。在保证焊缝质量的前提下，采用适量的电流，快速施焊，以减 小热影响区和温度差，减小焊接变形和焊接应力。 6.1.4构件成品的表面处理 1.高强度螺栓摩擦面的处理 采用高强度螺栓连接时，应对构件摩擦面进行加工处理。摩擦面处理后的抗 滑移系数必须符合设计文件的要求。 摩擦面的处理方法一般有喷砂、酸洗、砂轮打磨等几种，其中喷砂处理过的 摩擦面的抗滑移系数值较高，离散率较小。处理好的摩擦面严禁有飞边、毛刺、 焊疤和污损等，不得涂油漆，在运输过程中防止摩擦面损伤。 构件出厂前应按批做试件检验抗滑移系数，试件的处理方法应与构件相同， 检验的最小数值应符合设计要求，并附三组试件供安装时复验抗滑移系数。 2.构件成品的防腐涂装 钢结构构件在加工验收合格后，应进行防腐涂料涂装。但构件焊缝连接处、 高强度螺栓摩擦面处不能作防腐涂装，应在现场安装完后，再补刷防腐涂料