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1、河海大学钢结构课件,第九章 钢结构的制作、防护与安装,第一节 钢结构的制作,一、概述,1.钢结构制作的特点,(1)工厂化生产,在工厂制作，现场安装。工厂具有刚度大、平整度高的工作平台，精度较高的工装夹具及高效能的设备，易于保证质量，提高效率。,(2)产品制作精度要求高,制作有严格的工艺标准，每道工序的工人都必须按图纸和工艺标准生产，确保产品满足制作精度要求。,河海大学钢结构课件,一、概述,1.钢结构制作的特点,(3)工厂化生产,可实现机械化、自动化，劳动生产率大为提高。因为钢结构加工基本不占施工现场的时间和空间，采用钢结构也可大大缩短工期，提高施工效率。,2.钢结构制作的依据,设计图纸和相关的
2、国家规范、规程和标准,3.钢结构制作的工艺流程,根据设计图纸、国家有关标准和制作工期等要求，编制工厂制作计划书。工人则根据工艺图、卡生产。制作工序根据工厂的设备情况和构件的制造要求而有所不同，有特殊加工要求的构件，应在制造前制定专门的加工工序。,河海大学钢结构课件,一、概述,3.钢结构制作的工艺流程,河海大学钢结构课件,二、原材料准备,1.材料检验,根据设计文件和规范要求检验主体材料及辅助材料的力学指标、化学成分、工艺性能、几何尺寸及外形。,、对比规范审查质保单；、看样、有疑问时抽样复检。,材质检验,对比规范抽样检查,外形检验,螺栓、电焊条、焊剂、焊丝等,辅助材料检验,发现质量保证书上数据不清
3、不全、材质标记模糊、表面质量、外观尺寸不符合有关标准的要求时，应按国家标准的规定进行复验鉴定，合格后方准予使用。,河海大学钢结构课件,二、原材料准备,2.堆放,检验合格的钢材应按品种、牌号、规格分类堆放，其底部应垫上道木或石块，防止底部进水造成钢材锈蚀。钢材堆放不得造成地基下陷和钢材永久变形。,河海大学钢结构课件,三、钢结构的制作,1.放样和号料,将下料尺寸按足尺画到样板上可以采用手工或者计算机进行操作。,计算机,绘图车间，数控切割机,号料,备料,材料矫正,通过外力和加热作用，迫使已发生变形的钢材反变形，以使材料平直。,号料,以样板为依据，在原材料上划出实样，并打上各种加工记号。,河海大学钢结
4、构课件,2.切割,将号料后的钢板、型钢按要求的形状和尺寸下料。常用的切割方法有机械切割、气割、等离子切割等。,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,数控多头直线型火焰切割机,河海大学钢结构课件,数控曲线型切割机,河海大学钢结构课件,数控多维钢管相贯线及坡口切割机,河海大学钢结构课件,自动钢板切割机,河海大学钢结构课件,自动锯切机,河海大学钢结构课件,3.成形加工,分热成形和冷成形两大类。按成形目的分为弯曲、卷板、折边和模压四种方法。,(1)热加工,把钢材加热到一定温度后再进行加工。适用于在常温下不能做的工件。热加工加热温度一般在1000oC1100oC，终止温度不得低于700oC。加热温度在2
5、00oC300oC时钢材产生蓝脆，严禁锤打和弯曲。,(2)冷加工,钢材在常温下进行的加工。有使材料变硬变脆的趋势，可通过热处理使钢材恢复正常状态或刨削掉硬化较严重的边缘部分。碳素(低合金)结构钢的环境温度低于-16oC(-12oC)时不得进行冷矫正和弯曲加工,低于-20oC(-15oC)时不得进行剪切和冲孔。,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(3)卷板加工,使平钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形的方法。卷板主要用于焊接圆管柱、管道、气包等。,卷管机,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(4)弯曲加工,分为压弯、滚弯和拉弯。压弯是采用压力机进行加工
6、，一般适用于V形件和U形件等的加工。滚弯为采用滚圆机进行加工，一般适用于滚制圆筒形和弧形构件。拉弯是采用转臂拉弯机和转盘拉弯机进行加工，主要适用于将长板拉制成弧形构件。,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(4)弯曲加工,弯管机,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(5)边缘加工,消除边缘硬化、将钢板边刨成坡口（焊缝）、为了装配的准确性及保证压应力的传递，而将钢板边刨直或铣平，均为边缘加工。常用铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边等多种方法。,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(5)边缘加工,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,3.成形加工,(5)边
7、缘加工,端面铣床,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,4.制孔,制孔分为钻孔和冲孔两类,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,4.制孔,钻孔,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,5.矫正,分为机械矫正、火焰矫正、手工矫正和高频热点矫正等,火焰矫正加热温度宜控制在600oC800oC。,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,6.组装,在组装过程中，要遵照施工图的要求，把已加工完成的各零件或半成品构件组合装配成为独立的成品构件。分为部件组装、组装、预总装。,H型钢生产流水线,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,6.组装,徐浦大桥钢架总体试装,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,6.组装,打
8、 磨,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,6.组装,箱形柱生产流水线,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,7.焊接,钢结构常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊、电渣焊、电阻焊等,埋弧自动焊机,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,7.焊接,二氧化碳气体保护焊,三、钢结构的制作,河海大学钢结构课件,第二节 钢结构的防护,钢结构的防护通常包括防腐和防火两个方面。,一、钢结构的防腐,1、改变钢材的组织结构，在冶炼过程中加入铜、镍、铬、锡等金属元素，以提高钢材的抗腐蚀能力，使其成为具有抗腐蚀能力的耐候钢。,2、在钢材表面覆盖各种保护层，把钢材与大气中的腐蚀介质隔离，使钢材不被腐蚀介
9、质腐蚀。,除锈是钢结构防腐蚀的基本工序，一般用大型抛丸机进行机械化除锈，效率高而除锈彻底。少量钢结构用喷砂或钢丝刷除锈，前者粉尘污染较大，后者工效低且除锈不易彻底。,河海大学钢结构课件,一、钢结构的防腐,3.钢结构防腐蚀的常用方法,(1)钢材本身抗腐蚀,采用耐候钢,(2)长效防腐蚀,用热浸锌、热喷铝（锌）复合涂层进行钢材表面处理，使钢结构在露天条件下的防腐蚀年限达到2030年，甚至更长。,(3)长效防腐蚀,在钢材表面喷（涂）油漆或其它防腐蚀涂料，一般用于室内钢结构的防腐蚀。,(4)阴极保护法,一般用于水下或地下钢结构,河海大学钢结构课件,一、钢结构的防腐,3.钢结构防腐蚀的常用方法,现场焊接之
10、前应将焊缝附近的防腐蚀层清除。对于油漆等涂料，只要重新涂覆即可。对于长效防腐蚀涂层，如热浸锌或热喷铝，则现场很难恢复，因而只能用效果相近的涂料作补救处理，对此设计应有明确的规定。,河海大学钢结构课件,一、钢结构的防腐,3.钢结构防腐蚀的常用方法,喷丸,河海大学钢结构课件,一、钢结构的防腐,3.钢结构防腐蚀的常用方法,钢结构一般用喷漆和刷漆防腐蚀。在工厂喷刷底漆，安装完毕后在工地刷面漆。,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,重要建筑物的钢结构，可以采用耐火钢建造，若采用普通结构钢制作，在火灾高温作用下将很快失效倒塌。需要进行耐火保护。,使钢结构失去承载能力的温度称为临界温度。把从受到火的作用起
11、到构件达到临界温度止所需要的时间称为耐火极限，它与钢构件的吸热程度、传热速度和表面积，大小等因素有关。,耐火保护就是要使钢结构在火灾时温度升高不超过临界温度，保证结构在火灾中保持稳定性。钢结构的防火要求应根据该建筑物的耐火等级确定耐火极限。无保护的钢结构其耐火极限为0.5h。普通钢结构的保护方法从原理上来说可分为截流法和疏导法两种。,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,某钢脚手架火灾后情况,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,某火灾后平台及爬梯情况,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,钢箱梁火灾后变形,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,火灾后的悬臂梁及支撑,河海大学钢结构课件,二、钢
12、结构的防火,火灾后的大型筒体结构变形,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,1.截流法,截断或阻滞火灾产生的热流量向构件的传输，使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。在构件表面设置一层保护材料，火灾产生的高温首先传给这些保护材料，再由保护材料传给构件。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法。,(1)喷涂法,将防火涂料直接喷涂在构件表面，形成保护层。选用钢结构防火涂料时，应考虑结构类型、耐火极限要求、工作环境等。,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,1.截流法,(1)喷涂法,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,(2)包封法,用耐火材料把构件包裹起来,混凝土保护层,砂浆保护层,矿物纤
13、维保护层,1.截流法,现浇包封法,河海大学钢结构课件,梁的包封,柱的包封,二、钢结构的防火,1.截流法,(2)包封法,防火板材包封法,压型钢板楼板包封,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,1.截流法,(3)屏蔽法,把钢构件包 在耐火材料组成的墙体或吊顶内，主要适用于屋盖系统的保护。,河海大学钢结构课件,二、钢结构的防火,1.截流法,(4)水喷淋法,在结构顶部设喷淋供水管网，火灾时启动开始喷水，在构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护作用。,上述这些方法的共同特点是设法减小传到构件上的热流量，因而称为截流法。,2.疏导法,与截流法不同，疏导法允许热流量传到构件上，然后设法把热量导走后消耗
14、掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。,河海大学钢结构课件,一、钢结构的安装流程,第三节 钢结构的安装,钢结构的安装必须按照施工组织设计进行。安装过程中必须保证结构的稳定性和不导致永久性变形。,安装组织设计,地脚螺栓,构件进场,吊装机械进场,吊装,临时固定,校正,临时连接,连接,检测,涂装,安装,河海大学钢结构课件,二、钢结构安装的施工准备,1.施工组织设计,施工组织设计应包括工程概况、工程量统计表、构件平面布置图、施工机具的选择、施工方法、安装顺序、主要安装技术措施、安装质量标准和安全标准、劳动力计划和材料供应以及设备使用计划、工程进度及成本计划表。,2.施工前的检查,包
15、括钢构件的验收、施工机具和测量器具的检验以及基础的复测,制造厂钢构件到现场应提供：,钢结构施工图、设计修改文件，并在施工图中注明修改部 位；,(2)钢材和辅助材料的质量证明书和试验报告；,(3)高强度螺栓摩擦系数的测试资料；,河海大学钢结构课件,二、钢结构安装的施工准备,1.施工组织设计,施工组织设计应包括工程概况、工程量统计表、构件平面布置图、施工机具的选择、施工方法、安装顺序、主要安装技术措施、安装质量标准和安全标准、劳动力计划和材料供应以及设备使用计划、工程进度及成本计划表。,2.施工前的检查,包括钢构件的验收、施工机具和测量器具的检验以及基础的复测,制造厂钢构件到现场应提供：,(4)工
16、厂一、二类焊缝检验报告；,(6)制作中对问题处理的协议文件；,(7)发运构件清单。,(5)钢构件几何尺寸检验报告；,河海大学钢结构课件,二、钢结构安装的施工准备,2.施工前的检查,钢构件进入施工现场后，还需对运输过程中易产生变形的构件和易损部位进行专门检查，发现问题应及时通知有关单位，做好签证手续，以便备案，对已变形的构件应予以矫正，对有损伤部位要求生产厂修复，并重新检验。,对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其他配件均须进行检验，保证具备可靠的性能，以确保安装的顺利及安全。,测量仪器要定期到国家标准局指定的检测单位进行检测、标定，以保证测量标准的准确性。,对固定钢结构的钢筋混凝土基座及其锚栓的准
17、确性、强度要进行复测。,河海大学钢结构课件,三、钢结构安装中的稳定问题,构件在安装时处于相对较为随机的施工状态下，其系统或构件的稳定条件会发生较大的变化。安装时要充分考虑在各种条件下的构件单体稳定和结构整体稳定问题，以确保施工安全。,要根据安装时构件的受力状况，采用临时支撑对构件的进行加固。,结构整体稳定问题是指结构在吊装过程中支撑体系尚未形成，结构的受力状况与设计条件不同，结构在安装荷载作用下，发生结构整体失稳破坏。可采用加临时缆风等措施。,河海大学钢结构课件,四、钢结构的安装连接问题,现场主要采用普通螺栓连接、高强度螺栓连接和焊接。结构的安装连接应采用传力可靠、制作方便、连接简单、便于调整
18、的构造形式。,工地焊接作业条件比工厂焊接条件差。设计中应避免工地焊接。若无法避免，则除了要象工厂焊接那样对焊接的全过程进行质量控制而外，还应特别注意克服不良的气候环境和不利的焊接工位的影响。,工程安装时应同步实测钢结构安装的准确度，并及时按国家标准进行修正。现场安装焊接时，应采取定位措施将构件临时固定。,河海大学钢结构课件,五、钢结构的验收,钢结构验收应按分项工程、分部工程和单位工程三个层次进行。,分项工程按钢结构制作和安装中的主要工序进行划分；分部工程按钢结构制作和安装中的空间刚度单元划分，每个分部工程中有数个分项工程；单位工程指独立而完整的工程单位，其中包含若干分部工程。,按照钢结构工程施工质量验收规范(GB502052001)、建筑钢结构焊接规程、门式刚架轻钢房屋钢结构技术规程（CECS 102:98）、水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范(DL/T5018-94)等相应的施工技术规程执行。,
