第6章 金属结构工程

第六章金属结构工程第一节基础知识一、钢材的使用角钢、槽钢、工字钢、钢板等常以组合的型式应用于钢屋架、钢支撑、钢柱、钢墙架、钢梁、钢檩条和钢操作平台等。

圆钢及钢管常用于建筑物的栏杆、扶梯、扶手及护栏等。

钢轨在一般结构中不常用，主要是应用于工业厂房中的吊车轨道、塔式起重机行驶轨道和车间铁路路轨。

二、钢构件的连接钢构件是一定的方式将各个构件(已加工过的零部件)组合连成整体的构件。

构件(零件)间要保持正确(准确)的相互位置，以满足传力和使用要求。

连接部件应有足够的静力强度和疲劳强度。

连接的加工和组装比较复杂，占用工作量较大，因此连接组装是钢结构设计和施工中的重要环节。

好的连接组装，应当符合安全可靠、节省钢材、构造简单和施工方便的原则。

钢结构的组装连接方式分为焊接、铆接、栓接(普通螺栓和高强螺栓)。

(一) 焊接的优点是构造简单，加工上方便，容易采用自动化操作和省工时，不削弱杆件截面，可节约钢材。

其缺点是对疲劳较敏感，当一些较大截面和构件厚度大时，焊缝必须多次施焊，在操作上及消耗上，不但优点减少，更主要是容易引起构件产生很大的收缩应力和收缩变形，当构件上动力荷载很大时，由于焊缝的刚度较大，而不能经常保证结构均匀工作，可能产生局部新的超应力。

所以直接承受动力荷载的结构连接，不宜用焊接。

(二) 铆接方法主要应用于桥梁工程钢构件的连接铆接原理是把构件应铆位置冲孔(钻孔)，把需要连接的孔位对正，把铆钉穿入孔，将突出端头压打成封闭钉头。

铆接方法有两种，即热铆和冷铆。

常见的铆接形式有三种，即搭接连接、单盖板连接和双盖板连接。

铆接方法特点是韧性和塑性较好，传力可靠，质量容易检查。

但构造较复杂，用钢量多，施工麻烦。

其适用范围为直接承受动力荷载的结构连接。

251(三) 连接一般分普通螺栓和高强螺栓连接两种，普通螺栓又分为粗制和精制两种。

普通螺栓一般用A3F钢材制成。

螺栓连接的应用：螺栓连接方法在建筑中，尤其是钢结构中，应用广泛，主要是制作安装简便，造价相对低，不需要特殊设备，工效快，所以常常将螺栓连接方法用做可拆卸构件连接，临时安装连接(如在构件组成焊接或铆接前)及永久性连接构件。

连接主要有三种形式：精、粗制螺栓连接、槽纹螺栓连接和锚栓连接。

三、金属结构构件金属结构构件常用作跨度较大，荷载较大，有动力荷载的承重结构，在工业建筑中用途尤其广。

金属结构构件由许多钢杆件组装而成，杆件联结有焊接、铆接、螺栓连接等形式。

简单的金属结构构件一般在制作中一次成型，而较长的或跨度较大杆体较多的如钢柱、屋架、天窗架等，一般在加工厂制作后运到施工现场，再拼装成整体。

房屋钢结构构件中，按用途通常分为三部分，即承重构件如柱、吊车梁、屋架、天窗架、托架、墙架、挡风架、檩条等；支撑构件如支撑、拉杆等；其他构件如铁栏杆、操作平台、钢梯等。

金属结构构件按施工阶段划分，一般分为构件制作、运输、安装、刷油四个阶段，因此，金属结构构件按施工阶段划分需要套用4至5个定额子目。

(一) 钢柱钢柱是承受竖向荷载的构件，定额分为空腹柱、实腹柱。

空腹式钢柱是用钢板围焊成矩形，中间呈空心状的柱子。

实腹式钢柱其腹部以钢板连结两边翼板(腹板)呈“H”形的柱子。

(二) 钢屋架、钢托架、钢网架定额中钢屋架分为普通钢屋架、轻型钢屋架两类。

普通钢屋架适用于跨度较大，一般跨度在18m以上的厂房中。

普通钢屋架中的受力构件全部或绝大部分用热轧角钢或热轧槽钢组成。

屋架节点处用节点板连接，普通屋架的形式多为梯形。

轻钢屋架一般跨度不超过18m，屋架构件采用圆钢筋，小角钢和薄钢板等材料，截面较小，极少数节点用节点板连接，一般每榀重量小于lt。

这种屋架取材方便、自重轻、便于制作与安装。

钢托架外形象倒置的屋架，所起的作用与梁有些相似。

当柱间距加大时，在两根柱之间可置一根托架梁于柱牛腿上，用以替代由于柱间距加大而被省掉的柱，以承受屋架，并将屋面荷载传递到所搁置的柱上，如图2.6.1所示。

252(三) 钢吊车梁、制动梁、车挡钢梁是钢结构中常见的一种跨空间构件，梁承受荷载后传递到柱，由柱再传至基础上，同时钢梁还起到建筑物的整体稳固拉接作用。

钢制动梁是防止吊车梁产生侧向弯曲，与吊车梁连接在一起加强吊车梁侧向刚度的一种钢构件。

跨度较小的吊车梁，制动梁做成板式，称为制动板，当跨度较大时将制动梁做成桁架形式，称为制动桁架，如图6.l.1所示。

车挡是在吊车梁的尽端，为防止吊车在行驶过程中撞击山墙而设置的一种阻挡装置，它的大小与吊车梁的超重量有关。

图6.1.1 制动梁构造(四) 钢支撑、钢檩条、钢墙架、天窗架、挡风架钢支撑是用以增加建筑物的整体刚度和侧向稳定性，传递吊车水平荷载、风荷载的构件。

钢支撑按其作用部位分屋架支撑和柱间支撑两大类。

屋架支撑是增加屋面结构整体刚度，保证屋架及天窗架有足够的侧向稳定性的构件，设置在相邻两榀屋架竖杆之间，一般由角钢、型钢、钢板等钢材焊接组成。

屋架支撑分为水平支撑和垂直支撑两种，水平支撑又划分为横向水平支撑与纵向水平支撑。

横向水平支撑能使屋架或天窗架杆件更稳固，并传递山墙抗风柱或天窗端壁的风荷载。

纵向水平支撑在屋架端部沿建筑物全长或局部设置，可增加屋面整体刚度，并加强各排架柱之间的联系。

垂直支撑主要用于固定屋架的垂直位置，一般设在有横向水平支撑的两榀屋架之间。

根据屋架的形式及跨度不同，有时还需在屋架上弦中央、端部或中间节点沿建筑物通长设置水平系杆，以增强屋架之间的平面稳定。

横向支撑安置在建筑物中屋顶横向水平支撑传来的水平荷载及在厂房吊车梁下面253各柱之间，为防止不同方向冲击、限制柱的变形和增加房屋纵向刚度的构件。

一般用型钢做成交叉形式。

某些工业厂房，在结构允许的条件下，为了节省、简化构造处理和施工方便，厂房的墙体尽可能地采用自承重墙，而把水平方向的风荷载通过墙架构件传给厂房骨架，用各种型钢组成墙体构架即为墙架，如图6.1.2所示。

图6.1.2 墙架钢墙架的组成由墙架柱、墙架梁以及连系拉杆三部分构成。

工业厂房的天窗主要是为采光和散热而设立的。

为了阻止天窗侧面的冷风直接进入天窗，保证车间热气很快散出，需要在天窗前面设立挡风板，挡风板安装在天窗柱连接的支架上，该支架就叫挡风架，如图6.1.3所示。

图6.1.3 屋顶挡风天窗(五) 金属梯子工业厂房及民用建筑和一些构筑物由于生产操作、设备检修、安全消防、清扫擦洗的需要，常设置钢梯做为生产活动两地域联系通道，钢梯属于防护性和服务性金属构件。

钢梯所用材料，一般为热轧圆钢、角钢、钢板、槽钢等型钢。

钢梯有室内钢梯和室外钢梯。

用于室外或处于有侵蚀性介质环境中的金属梯，应适当加大其用料规格。

钢梯按其使用功能分三种：一是作业钢梯，多为踏步式；二是屋面检修梯，多为爬式：三是专门设置为特定人员使用的钢梯，如u形跨步式。

254第二节定额计价金属结构工程定额分为金属结构制作、运输、安装三部分，共130个子目。

一、有关名词解释1. 轻钢屋架，是采用圆钢筋、小角钢(小于L45×4等肢角钢、小于L56×36×4不等肢角钢)和薄壁钢板(其厚度一般不大于4mm)等材料组成的轻型钢屋架。

2. 薄壁型钢屋架，是指厚度在2~6mm的钢板或带钢经冷弯或冷拔等方式弯曲而成的型钢组成的屋架。

3. 钢管混凝土柱，是指将普通混凝土填入薄壁圆型钢管内形成的组合结构。

4. 型钢混凝土柱、梁，是指由混凝土包裹型钢组成的柱、梁。

5. 单式柱间支撑，是指安装在两根柱子间一侧或柱子中间且只有一道的钢支撑。

复式柱间支撑，是指安装在两根柱子间两侧边且相互平行的两道支撑。

二、定额章节说明及工程量计算规则（一）定额章节说明1. 金属构件制作1.1 本章适用于现场或现场外加工厂制作的构件。

1.2 构件分段制作和整体预装配用的螺栓及锚固螺栓已包括在定额子目内。

1.3 本章除注明外，均包括现场的材料运输、号料、加工、组装及成品堆放、装车出厂等全部工序。

1.4 本章构件制作定额子目中包括一遍防锈漆的工料。

1.5 钢筋混凝土组合屋架钢拉杆按屋架钢支撑计算。

1.6 钢拉杆包括两端螺栓，平台、操作台包括钢支架、踏步式、爬式扶梯包括围栏、平台。

1.7 各种钢材设计型号、规格与定额比例不同时可进行换算。

2. 金属构件安装2.1 本章适用于安装高度在32m以内的结构安装，安装高度在32m以上的钢构件，应根据专项施工方案另行计算。

2.2 本章是按机械起吊点中心回转半径15m以内的距离计算的，如超过15m时，另按构件运输1km定额子目执行。

2.3 每一循环中包括机械的必要移位。

2552.4 本章按单机作业制定。

2.5 本章不包括起重机械、运输机械行驶道路和修整、铺垫。

2.6 钢屋架单榀重量在1t以下者，按轻钢屋架子目计算。

2.7 钢柱、钢屋架、天窗架安装定额不适用于钢结构拼装。

如需拼装时，按拼装定额子目计算。

计算拼装费用后，不再计算安装费用。

2.8 混凝土钢结构中不含栓钉费用，发生时另行计算。

钢构件安装中不含高强螺栓费用，发生时另行计算。

2.9 钢网架定额是按焊接考虑的，安装是按分体吊装考虑的，若施工方法与定额不同时另行计算。

2.10 钢网架制作平台摊销是配合钢屋架、钢托架使用的。

3. 金属构件运输3.1 定额适用于由构件堆放场地或构件加工厂至施工现场的同城间运输。

3.2 定额金属构件运输项目按构件类别划分，金属构件分为三类，（见表6.2.1）。

6.2.1金属结构构件分类3.3 定额运输子目考虑了城镇、现场运输道路等级、重车上下坡等各种因素，不得换算。

3.4 构件运输过程中，如遇道路限载、限高而发生的加固、拓宽等费用，及公安交通管理部门的保安护送费用，发生时另行计算。

4. 无损探伤定额各子目均未包括焊缝无损探伤，亦未包括探伤固定支架制作和被检工件的退磁，发生上述费用时按安装定额有关子目计算。

5. 脚手架金属构件安装按脚手架工程相应子目计算综合脚手架及满堂脚手架。

（二）工程量计算规则1. 金属结构制作、安装工程量按图示尺寸以吨计算，不扣除孔眼、切边、切肢的重量，焊条、铆钉、螺栓等重量己包括在定额内，不另计算。

多边形及不规则钢板的重量256均矩形面积计算。

2. 依附于钢柱的牛腿及悬臂梁并入主材重量计算。

3. 节点钢网架结构应将钢管、锥点钢板、钢球重量一并计算。

4. 制动板、制动桁架、车档并入钢吊车梁工程量内。

5. 附于漏斗的型钢并入漏斗重量内计算。

6. 管柱上的节点板、加强环、内衬管、牛腿并入钢管柱工程量。

7. 压型钢板墙按设计图示尺寸以铺挂面积计算，不扣除单个0.3㎡以内的孔洞所占的面积，包角、包边、窗台泛水等不另增加面积。

8. 金属构件安装工程量等于其制作工程量。

9. 金属构件运输工程量等于其制作工程量。

10. 制动板重量：墙架的制作工程量包括墙架柱、墙架梁及连系拉杆重量；。