钢结构工程施工(土木工程施工讲义第16讲)

第16讲钢结构工程

邵阳学院***

（教授级高工）

概述

钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。建筑钢结构仅限于工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁等。

钢结构具有强度高、结构轻、施工周期短和精度高等特点，在建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。

单层厂房钢结构体系“鸟巢”的钢结构造型

用作钢结构

的钢材有钢板、

钢带、型钢(工

字钢、槽钢、角

钢)、钢管和钢

铸件等。钢带工字钢

钢板槽钢及角钢钢管

钢材的进场验收

⑴质量证明文件：钢材进场应有随货同行的质量合格证明文件，进口钢材应有国家商检部门的复验报告；

⑵外观检查：钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷;钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许偏差值的1/2，且锈蚀等级应在C级及C级以上。

⑶允许偏差抽查：钢板抽查厚度，型钢抽查规格尺寸，每一品种、规格各抽查5处。

⑷抽样复验：国外进口钢材、钢材混批、板厚≥40mm且有Z向性能要求的厚板、结构安全等级为一级大跨度结构中主要受力构件采用的钢材、设计有复验要求的钢材、对质量有疑义的钢材应进行抽样复验。

土木工程施工

1 构件制作

钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号料、切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和防腐与涂饰等工艺过程。

第16讲钢结构工程箱型柱吊车梁

钢管柱

钢

桁

架

格

构

式

管

柱

H 型钢

C 型钢Z 型钢

蜂窝梁钢楼承板

彩色压型钢板

自然通风器预埋锚栓

轻钢结构的构件

1.1 放样与号料

1.1.1 放样

根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺寸，按1:1的比例把产品或零、部件的实体画在放样台或平板上，求取实长并制成样板的过程。

对复杂的壳体零、部件，还需作图展开。有条件时应采用计算机辅助设计。

1.1.2 号料

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。工人在号料

1.2 切割下料

切割是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。常用的切割方法有：气割、机械剪切和等离子切割三种方法。

1.2.1 气割下料

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，同时通以高压氧气射流，将氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。

气割法有手动气割、半自动气割和自动气割。手动气割割缝宽度为4mm，自动气割割缝宽度为3mm。

气割法设备灵活、费用低廉、精度

高，能切割各种厚度的钢材，尤其是带曲

线的零件或厚钢板，是目前使用最广泛的

切割方法。

气割下料CNC电脑切割生产线直线气割机

1.2.2 机械剪切下料

通过冲剪、切削、磨擦等机械

来实现。

⑴冲剪切割：当钢板厚度≯12cm时，采用剪板机、联合冲剪机切割钢材，速度快、效率高，但切口略粗糙。

⑵切削切割：采用弓锯床、带锯机等切削钢材，精度较好。

⑶磨擦切割：采用磨擦锯床、砂轮切割机等切割钢材，速度快、但切口不够光洁、噪声大。液压联合冲剪机

锯床

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，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。

1.2.3 等离子切割下料

等离子切割机数控等离子切割机

1.3 构件加工

对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、支座支撑面和有技术要求的焊接坡口，需要对剪切或气割过的钢板边缘进行加工。

1.3.1 边缘加工

边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边。钢板铣边机端面铣

滚剪倒角(坡口)机

1.3.2 弯卷成型

钢板卷曲是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。钢板卷曲包括预弯、对中和卷曲三个过程。

⑴钢板卷曲

①预弯：钢板在卷板机上卷曲时，两端边缘总有卷不到的部份，即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。

②对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板对中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。

③卷曲：对中后，利用调节辊筒的位置使钢板发生初步的弯曲，然后来回滚动而卷曲。钢板卷曲

①型钢弯曲：型钢弯曲时断面会发生

畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应控制型

钢的最小弯曲半径。

构件的曲率半径较大，宜采用冷弯；

构件的曲率半径较小，宜采用热弯。⑵型材弯曲

②钢管弯曲：在自由状态下弯曲时截面会变形，外侧管壁会减薄，内侧管壁会增厚。

弯制方法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒进行弯曲；或用滚轮和滑槽在管外进行弯曲。

弯曲半径：≮管径的

3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。

型材弯曲机全自动弯管机

把构件的边缘压弯成倾角或一定形

状的操作过程称为折边。折边可提高构

件的强度和刚度。

弯曲折边利用折边机进行。

⑶折边

包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。

钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢

的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只

能在较薄的钢板、型钢上冲孔，且孔径

一般≮钢材的厚度。施工现场的制孔可

用电钻、风钻等加工。

⑷制孔

液压板料折弯机数控三维钻孔机

1.4.1 钢材的除锈

钢结构的防腐与涂饰包括普通涂料涂装和防火涂料涂装。涂装前，钢材表面应除锈。

1.4 除锈、防腐与涂饰

钢材除锈方法有：喷砂、抛丸、酸洗以及钢丝刷人工除锈、现场砂轮打磨等。抛丸除锈是最理想的除锈方式。

喷砂除锈

抛丸机除锈

土木工程施工

1.4.2 防腐与涂饰

施涂的方法有刷涂法(油性基料的涂料)和喷涂法(快干性和挥发性强的涂料)

普通涂料的涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求，钢材表面不应误涂、漏涂，涂层应均匀，无明显皱皮、流坠、针眼、气泡及脱皮和返锈等。防火涂料的涂层厚度应符合耐火极限的设计要求。

喷涂法进行涂装

1.4除锈、防腐与涂饰

土木工程施工

2 连接与拼装

钢构件的连接

方法有焊接、紧固

件连接(螺栓连接、

射钉、自攻钉、拉

铆钉)及铆接三种。

第16讲钢结构工程

广州电视塔外筒南京大胜关长江大桥钢结构焊接施工

高强螺栓连接施工铆接连接

手工电弧焊

⑵焊条：焊条供手工电弧焊用，

由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法

(如E4303、E5015)：“E ”代表焊条，

前两位“43”、“50”表示焊缝金属的抗拉

强度等级(430、500N/mm 2)，第三位数

字代表焊接的位置，最后一位数表示适

用电源种类及药皮类型。又称焊条电弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧产生的高温、高热量进行焊接的。

⑴电焊机：主要有交流弧焊机、

直流弧焊机。交流弧焊机直流弧焊机

焊条

⑶焊接接头与坡口

为确保焊

件能焊透，必

须开一定形状

的坡口。焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、

受力的不同，选择

合适的接头类型。

常见的接头型式有对接、搭接、丁字

接和角接等。

常见的接头型式对接接头的坡口型式