钢结构基础知识

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3、双跨架钢结构厂房 双跨架钢结构厂房的双刀架配置平行散布，也能够是彼此垂直 散布。
4、卧式钢结构厂房 卧式钢结构厂房又分成钢结构程度路轨卧式厂房和钢结构歪斜路 轨卧式厂房。其歪斜路轨结构能够使厂房拥有更大的刚刚性，并易于扫除切屑。 5、顶尖式钢结构厂房 顶尖式钢结构厂房配有一般尾座或者钢结构尾座，适宜车削较 长的整机及直径没有太大的盘类整机。 6、卡盘式钢结构厂房 卡盘式钢结构厂房没有尾座，适宜车削盘类(含短轴类)整机。夹 紧形式多为自动或者液动掌握，卡盘结构多拥有可调卡爪或者没有淬火卡爪(即软卡爪)。
工字钢
H型钢
三、建筑钢材的力学性能
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钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要 的使用性能，包括拉伸性能、冲击性能、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在 各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。 （一）拉伸性能 反映建筑钢材拉伸性能的指标包括屈服强度、抗控强度和伸长率。屈服 强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比（强屈比） 是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作 时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费 材料。 钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性。在工程应用中， 钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久 变形的能力。伸长率越大，说明钢材的塑性越大。试件拉断后标距长度的增 量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率。对常用的热轧钢筋而言，还 有一个最大力总伸长率的指标要求。
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节点板是一种 将钢梁结合在 一起的零件。
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翼缘板是焊接不同规 格尺寸的轻型H型钢 专用材料，此产品优 化了焊接H型钢的生 产工艺，代替板材， 节省了剪切的费用， 节省工时，节省钢材 消耗从而大大降低了 焊接H型钢的成本。
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牛腿也叫支 撑座,它对钢 结构起到支 撑作用。
(4)平直矫正:包括型钢矫正机的机械矫正和火焰矫正等。
（5）边缘及端部加工:方法有铲边、刨边、铣边、碳弧 气刨、半自动和自动气割机、坡口机加工等。
(6)滚圆:可选用对称三轴滚圆机、不对称三轴滚圆机和 四轴滚圆机等机械进行加工。 (7)煨弯:根据不同规格材料可选用型钢滚圆机、弯管机、 折弯压力机等机械进行加工。当采用热加工成型时，一定 要控制好温度，满足规定要求。
4、焊缝缺陷通常分为：裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合、未焊透、形状缺陷 和上述以外的其他缺陷。其主要产生原因和处理方法为：
(1)裂纹：通常有热裂纹和冷裂纹之分。产生热裂纹的主要原因是母材抗 裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等； 产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措 施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等。处理办法是在裂纹两端钻止裂孔 或铲除裂纹处的焊缝金属，进行补焊。
第二节 钢结构的特点与应用 第三节 钢结构常见术语及分类
第一节 钢结Βιβλιοθήκη Baidu的发展
1、新中国成立后，随着经济建设的发展，钢结构曾起过重 要作用，如第一个五年计划期间，建设了一大批钢结构厂 房、桥梁。但由于受到钢产量的制约，在其后的很长一段 时间内，钢结构被限制使用在其他结构不能代替的重大工 程项目中，在一定程度上，影响了钢结构的发展 。 2、96年我国钢产量已开始超亿吨，居世界首位，为钢结构 发展奠定物质基础，对钢材的使用已由“节约使用”变为 “合理用钢”、“加大建筑用钢”。 3、当今我国建筑业中发展最快的就是钢结构，最缺的人才 也是钢结构专业，发展钢结构以带动其它相关产业的发展， 已成为建筑业发展的重要任务。
钢（总含量大于10%）。
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根据钢中有害杂质硫、磷的多少，工业用钢可分为普通钢、优质钢、高级优
质钢和特级优质钢。根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特 殊性能钢。 • 建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。
• 优质碳素结构钢钢材按冶金质量等级分为优质钢、高级优质钢（牌号 后加“A”）和特级优质钢（牌号后加“E”）。优质碳素结构钢一般用 于生产预应力混凝土用钢丝、钢绞线、锚具，以及高强度螺栓、重要 结构的钢铸件等。低合金高强度结构钢的牌号与碳素结构钢类似，不 逋其质量等级分为A、B、C、D、E五级，牌号有Q295、Q345、 Q390、Q420、Q460几种。主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及 钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结 构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。
（3）钢材进场验收
钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。进 口钢材产品的质量应符合设计和合同规定标准的要求。 检查数量：全数检查 检验方法：检查质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。
五、钢结构构件的连接
钢结构的连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强度螺栓连接和铆接，具体如下：
• （一）焊接 1、建筑工程中钢结构常用的焊接方法：按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、 半自动焊接和自动化焊接三种。 2、根据焊接接头的连接部位，可以将熔化焊接头分为：对接接头、角接接头、T 形及十字接头、搭接接头和塞焊接头等。 3、在焊接时应合理选择焊接方法、条件、顺序和预热等工艺措施，尽可能把焊 接应力和焊接变形控制到最小。必要时，应取合理措施消除焊接残余应力和变 形。
(2)孔穴：通常分为气孔和弧坑缩孔两种。产生气孔的主要原因是焊条药 皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、 弧长过长、焊接速度太快等，其处理方法是铲去气孔处的焊缝金属，然后补 焊。产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快， 未反复向熄弧处补充填充金属等，其处理方法是在弧坑处补焊。
厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中， 单块钢板一般较少使用，而是用几块板组合成工字形、箱形等结构形式来承 受荷载。
扁钢 角钢
槽钢
注:工字钢和H型钢 的区别
工字钢翼缘是变戴面靠 腹板部厚,外部薄; H型钢 的翼缘是等戴面。 工字钢的边长小，高度 大，只能承受单方向的 力。 而H型钢槽深，厚度大， 可以承受两个方向的力。 工字钢主要用于横梁， 而H型钢主要用于结构 的承重柱。
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（三）疲劳性能 受交变荷载反复作用时，钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发 主脆性断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发 生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。钢材的疲劳极限与其抗拉强 度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。
四、钢结构构件的制作加工
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（一）准备工作 进行详图设计、审查图纸、提料、备料、相关试验和工艺规程的编制、拄术 交底等工作。
中国中铁三局集团运输工程分公司 宁波项目经理部
钢结构基础知识
目
绪 论 建 筑 钢 材 的 主 要 钢 种
录
钢 材 的 力 学 性 能 钢 结 构 构 件 的 制 作 加 工 钢 结 构 构 件 的 连 接 钢 结 构 安 装 与 安 装
钢 结 构 涂 装
钢 结 构 用 钢
2
7
1
3
5
6
4
绪 论
第一节 钢结构的发展
■高强度螺栓连接副：高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈的总 称。 ■抗滑移系数 ：高强度螺栓连接中，使连接件摩擦面产生滑动时 的外力与垂直于摩擦面的高强度螺栓预拉力之和的比值。 ■预拼装 ：为检验构件是否满足安装质量要求而进行的拼装。
■空间刚度单元：由构件构成的基本的稳定空间的体系。
■焊钉（栓钉）焊接：将焊钉（栓钉）一端与板件（或管件）表 面接触通电引弧，待接触面熔化后，给焊钉（栓钉）一定压力完成焊 接的方法。 ■环境温度： 制作或安装时现场的温度。
第三节 钢结构常见术语
■零件 ：组成部件或构件的最小单元，如节点板、翼缘板等。 ■部件：由若干零件组成的单元，如焊接H型钢、牛腿等。
■构件： 由零件或由零件和部件组成的钢结构基本单元，如梁、 柱、支撑等。
■小拼单元：钢网架结构安装工程中，除散件之外的最小安装单 元，一般分平面桁架和锥体两种类型。 ■中拼单元：钢网架结构安装工程中，由散件之外的最小安装单 元组成的安装单元，一般分条状和块状两种类型。
第二节 钢结构的特点及应用
1、钢结构的特点
①.强度高、强重比大；塑性、韧性好； ②.材质均匀，符合力学假定，安全可靠度高； ③.工厂化生产，工业化程度高，施工速度快； ④.钢结构耐热不耐火；易锈蚀，耐腐性差。
2、钢结构的应用
①.重型结构及大跨度钢结构； ②.多层、高层及超高层钢结构； ③.轻钢结构； ④.塔桅等高耸结构。
一、建筑钢材的主要钢种
• 钢材是以铁为主要元素，含碳量为0.02%～2.06%，并含有其他元素的合金 材料。 • 钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢根据含碳量又可分为低 碳钢（含碳量小于0. 25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0.6%）和高碳钢（含 碳量大于0.6%）。合金钢是在炼钢过程中加入一种或多种合金元素，如硅 (Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、钒(V)等而得的钢种。按合金元素的总含量合金钢又可 分为低合金钢（总含量小于5%）、中合金钢（总含量s%～10%）和高合金
(8)制孔:包括铆钉孔、普通连接螺栓孔、高强度螺栓孔、地脚螺栓孔等。
制孔通常采用钻孔的方法，有时在较薄的不重要的节点板、垫板、加强板等 制孔时也可采用冲孔。钻孔通常在钻床上进行，不便用钻床时，可用电钻、 风钻和磁座钻加工。
（9）钢结构组装：可采用地样法、仿形复制装配法、专用设备装配法、胎 模装配法等。 （10）焊接:是钢结构加工制作中的关键步骤，要选择合理的焊接工艺和方 法，严格按要求操作。 (11)摩擦面的处理:可采用喷砂、喷丸、酸洗、打磨等方法，严格按设计要 求和有关规定进行施工。 (12)涂装:严格按设计要求和有关规定进行施工。
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（二）冲击性能
冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢的化学成分及冶炼、加工质 量都对冲击性能有明显的影响。除此以外，钢的冲击性能受温度的影响较大， 冲击性能随温度的下降而减小；当降到一定温度范围时，冲击值急剧下降， 从而可使钢材出现膪陛断裂，这种性质称为钢的冷脆性，这时的温度称为膪 陛临界温度。膪陛临界温度的数值愈低，钢材的低温冲击性能愈好。所以， 在负温下使用的结构，应当选用膪陛临界温度较使用温度为低的钢材。
二、钢结构用钢
钢结构用钢主要有型钢、钢板和钢索等，其中型钢是钢结构中采用的主
要钢材。型钢又分热轧型钢和冷弯薄壁型钢，常用热轧型钢主要有工字钢、 H型钢、T型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。薄壁型钢是薄钢板经模压 或冷弯而制成，其截面形式多样，壁厚一般为1.5~5mm，能充分利用钢材的 强度，节约钢材。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢。 钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。钢板 规格表示方法为宽度×厚度×长度(单位为mm)。钢板分厚板(厚度>4mm)和 薄板(厚度≤4mm)两种。
工程中由杆件通过 焊接、铆接或螺栓 连接而成的结构， 称为“桁架”。 特点：各杆件受力 均以单向拉、压为 主，通过对上下弦 杆和腹杆的合理布 置，可适应结构内 部的弯矩和剪力分 布。
钢结构厂房主框架，一般分为六类：
• 1、门式钢结构厂房 门式钢结构厂房直称为门式框架系统，其厂房主轴垂直于程度面， 一度直径很大的人字形结构台，用于装夹作件。这类工程重要用来加工径向分寸大、 轴向分寸绝对于较小的重型简单整机。 2、单跨架钢结构厂房 钢结构厂房正常都配置有各族方式的单跨架，如四工位卧动转 位刀架或者多工位转塔式主动转位梁架。
施工详图应根据结构设计文件和有关技术文件进行编制，并应经原设计单位确 认；当需进行节点设计时，节点设计文件也应经原设计单位确认。
• （二）钢结构构件生产的工艺流程
放样→号料→切割下料→平直矫正→边缘及端部加工→滚圆→煨弯
→制孔→钢结构组装→焊接→摩擦面的处理→涂装。 (1)放祥:包括核对图纸的安装尺寸和孔距，以1：1大样放出节点， 核对各部分的尺寸，制作样板和样杆作为下料、弯制、铣、刨、制孔 等加工的依据。 (2)号料:包括检查核对材料，在材料上画出切割、铣、刨、制孔等 加工位置。打冲孔，标出零件编号等。 （3）切割下料:包括氧割〔气割)、等离子切害等高温热源的方法和 使用机切、冲模落料和锯切等机械力的方法。