鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)項目二

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)項目二第一頁，共37頁。目錄緒論項目１鋼結(jié)構(gòu)工程施工圖識讀與詳圖設(shè)計項目２鋼結(jié)構(gòu)材料項目３鋼結(jié)構(gòu)連接項目４鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件項目項目５鋼結(jié)構(gòu)加工制作與預(yù)拼裝項目６鋼結(jié)構(gòu)涂裝項目７鋼結(jié)構(gòu)安裝項目８壓型金屬板工程項目９鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗收第二頁，共37頁。項目２鋼結(jié)構(gòu)材料任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素任務(wù)２.２鋼材的破壞形式任務(wù)２.３結(jié)構(gòu)用鋼材的分類任務(wù)２.３結(jié)構(gòu)用鋼材的分類任務(wù)２.５建筑鋼材的品種與規(guī)格任務(wù)２.６建筑鋼材的選擇與代用任務(wù)２.７鋼材的材質(zhì)檢驗、驗收與堆放第三頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素

２.１.１建筑鋼材的基本要求（１）屈服強度fｙ和抗拉強度fｕ較高。（２）塑性和韌性好。（３）良好的加工性能。（４）耐久性好。（５）價格便宜。第四頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２.１.２建筑鋼材的性能２.１.２.１鋼材的力學(xué)性能１

屈服強度不可逆（塑性）變形開始出現(xiàn)時，金屬單位截面上的最低作用外力為屈服強度或屈服點。鋼材在單向均勻拉力作用下，根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變（σ-ε）曲線圖，可分為彈性、彈塑性、屈服、強化四個階段。第五頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素第六頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２

抗拉強度鋼材的抗拉強度表示能承受的最大拉應(yīng)力值。在建筑鋼結(jié)構(gòu)中，以規(guī)定抗拉強度的上、下限作為控制鋼材冶金質(zhì)量的一個手段。３

斷后伸長率斷后伸長率是鋼材加工工藝性能的重要指標(biāo)，并顯示鋼材冶金質(zhì)量的好壞。伸長率是衡量鋼材塑性及延性性能的指標(biāo)。４

耐疲勞性鋼筋混凝土構(gòu)件在交變荷載的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服點時，發(fā)生突然的脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫疲勞破壞。５

沖擊韌性鋼材的沖擊韌性是衡量鋼材斷裂時所做功的指標(biāo)，以及在低溫、應(yīng)力集中、沖擊荷載等作用下，衡量抵抗脆性斷裂的能力。第七頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２.１.２.２鋼材的工藝性能１

冷彎性能鋼材的冷彎性能是指鋼材在常溫下能承受彎曲而不破裂的能力。鋼材的彎曲程度常用彎心直徑或彎曲角度與材料厚度的比值表示，該比值越小，鋼材的冷彎性能越好。冷彎試驗是測定鋼材冷彎性能的重要手段。２

焊接性能鋼材的焊接性能是指鋼材適應(yīng)焊接工藝和焊接方法的能力。第八頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２.１.２.３鋼材性能的鑒定對進入工程實施現(xiàn)場的主要鋼材需做進場驗收，包括檢查鋼材的質(zhì)量合格證明文件、中文標(biāo)識及檢驗報告，確認(rèn)鋼材的品種、規(guī)格、性能，在一些情況下，還應(yīng)進行抽樣復(fù)驗。第九頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２.１.３影響鋼材性能的因素１化學(xué)成分對鋼材性能的影響第十頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素２

溫度對鋼材性能的影響鋼材在２００℃以下時性能變化不大，但溫度達到２５０℃及以上時，鋼材的抗拉強度會有所提高，但沖擊韌性會變差，鋼材變脆。當(dāng)溫度從常溫開始下降時，鋼材的強度稍有提高，但沖擊韌性下降；當(dāng)溫度下降到某一數(shù)值時，鋼材的沖擊韌性突然顯著下降，使鋼材產(chǎn)生脆性而易發(fā)生斷裂。第十一頁，共37頁。任務(wù)２.１建筑鋼材的性能指標(biāo)與影響因素３

冶煉缺陷對鋼材性能的影響４

熱處理及殘余應(yīng)力對鋼材性能的影響（１）經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜娠@著提高鋼材的強度并保持良好的塑性和韌性。（２）由于鋼材在加工過程中溫度不均勻冷卻而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，是一種自相平衡的應(yīng)力，它不影響鋼材的靜力強度，但會降低鋼材的剛度和穩(wěn)定性。第十二頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式２.２.１鋼材的脆性斷裂鋼材在變形很小的情況下，突然發(fā)生斷裂破壞稱為脆性破壞，也稱為非延性破壞。１

裂紋基本形式第十三頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式２

斷裂力學(xué)分析方法斷裂力學(xué)分析方法有線彈性斷裂力學(xué)方法和彈塑性斷裂力學(xué)方法兩種。３

應(yīng)力腐蝕斷裂在腐蝕性介質(zhì)中，經(jīng)過一段時間鋼材也會出現(xiàn)脆性斷裂，被稱為應(yīng)力腐蝕斷裂或延遲斷裂。第十四頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式２.２.２鋼材的疲勞破壞鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，應(yīng)力雖然還低于極限強度，甚至還低于屈服點，也會發(fā)生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材在疲勞破壞之前，并沒有明顯變形，是一種突然發(fā)生的斷裂，斷口平直。所以疲勞破壞屬于反復(fù)荷載作用下的脆性破壞。破壞過程可分為三個階段：即裂紋形成、裂紋緩慢擴展與最后迅速斷裂而破壞。１

影響疲勞破壞的因素（１）應(yīng)力集中。（２）應(yīng)力循環(huán)特征——應(yīng)力比。（３）應(yīng)力循環(huán)特征——應(yīng)力幅Δρ。（４）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n。第十五頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式２

疲勞計算（１）對常幅（所有應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅保持常量）疲勞，應(yīng)按下式進行計算：第十六頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式（２）對變幅（應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅隨機變化）疲勞，若能預(yù)測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應(yīng)力幅水平以及頻次分布總和所構(gòu)成的設(shè)計應(yīng)力幅，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式進行計算：第十七頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式（３）重級工作制吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架的疲勞可作為常幅疲勞，按下式計算：第十八頁，共37頁。任務(wù)２.２鋼材的破壞形式２.２.３鋼材的損傷累積破壞土木工程結(jié)構(gòu)在施工和使用期間，總會受到各種不利因素（如施工過程中的損傷、材料老化、銹蝕等）或災(zāi)害因素（如地震、強風(fēng)等）的作用，使結(jié)構(gòu)某一部分發(fā)生損傷。如果該結(jié)構(gòu)繼續(xù)使用，隨著時間增長，結(jié)構(gòu)的損傷不斷積累而導(dǎo)致破壞，稱為損傷累積破壞。第十九頁，共37頁。任務(wù)２.３結(jié)構(gòu)用鋼材的分類２.３.１碳素結(jié)構(gòu)鋼１

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（１）由“Ｑ＋數(shù)字＋質(zhì)量等級符號＋脫氧方法符號”組成。（２）必要時鋼號后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。（３）專門用途的碳素鋼，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。２

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼對有害雜質(zhì)含量控制嚴(yán)格，質(zhì)量穩(wěn)定，但成本較高，一般不用于建筑鋼結(jié)構(gòu)，特定條件下以優(yōu)代劣用于急需材料，在高強度螺栓中也有應(yīng)用。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號用代表平均含碳量的數(shù)字表示。第二十頁，共37頁。任務(wù)２.３結(jié)構(gòu)用鋼材的分類２.３.２低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是一種在碳素結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加總量不超過５％合金元素的鋼材。１

牌號低合金結(jié)構(gòu)鋼牌號的表示方法，由代表屈服點的漢語拼音“Ｑ”＋屈服點數(shù)值＋質(zhì)量等級符號（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）三部分按順序排列組成。第二十一頁，共37頁。任務(wù)２.３結(jié)構(gòu)用鋼材的分類２

特性和用途、力學(xué)性能指標(biāo)第二十二頁，共37頁。任務(wù)２.４耐大氣腐蝕用鋼在鋼的冶煉過程中，加入少量特定的合金元素，一般指銅（Ｃｕ）、磷（Ｐ）、鉻（Ｃｒ）、鎳（Ｎｉ）等，使之在金屬基體表面形成保護層，提高鋼材耐大氣腐蝕性能，這類鋼統(tǒng)稱為耐大氣腐蝕用鋼或耐候鋼。２.４.１焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼能保持良好的焊接特性，適用厚度達１００ｍｍ。其表示方法是由分別代表“屈服點”拼音字母Ｑ、屈服點的數(shù)值和“耐候”的拼音字母ＮＨ以及質(zhì)量等級（Ｃ、Ｄ、Ｅ）順序組成。焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼分七個牌號，牌號分別為Ｑ２３５ＮＨ、Ｑ２９５ＮＨ、Ｑ３５５ＮＨ、Ｑ４１５ＮＨ、Ｑ４６０ＮＨ、Ｑ５００ＮＨ、Ｑ５５０ＮＨ。第二十三頁，共37頁。任務(wù)２.４耐大氣腐蝕用鋼２.４.２高耐候結(jié)構(gòu)鋼高耐候結(jié)構(gòu)鋼，其耐候性能比焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼好，故稱為高耐候結(jié)構(gòu)鋼，適用于車輛、集裝箱、建筑、塔架等高耐候性結(jié)構(gòu)，但作為焊接結(jié)構(gòu)用鋼，厚度應(yīng)不大于１６ｍｍ。高耐候結(jié)構(gòu)鋼按其化學(xué)成分分為銅磷鋼和銅磷鉻鎳鋼兩種。第二十四頁，共37頁。任務(wù)２.５建筑鋼材的品種與規(guī)格２.５.１鋼板和鋼帶一般情況下，鋼板是指一種寬厚比和表面積都很大的扁平鋼材。鋼帶一般是指長度很長，可成卷供應(yīng)的鋼板。２.５.２型鋼１按材質(zhì)的不同分類（１）普通型鋼是由碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼制成的型鋼，主要用于建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)。（２）優(yōu)質(zhì)型鋼也稱優(yōu)質(zhì)型材，是由優(yōu)質(zhì)鋼等制成的型鋼，主要用于各種機器結(jié)構(gòu)、工具及有特殊性能要求的結(jié)構(gòu)。２

按生產(chǎn)方法的不同分類按生產(chǎn)方法的不同，型鋼分為熱軋（鍛）型鋼、冷彎型鋼、冷拉型鋼、擠壓型鋼和焊接型鋼。第二十五頁，共37頁。任務(wù)２.５建筑鋼材的品種與規(guī)格３

按截面形狀的不同分類按截面形狀的不同，型鋼分為圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼、工字鋼、槽鋼和異形型鋼等。２.５.３鋼管鋼管是一種具有中空截面的長條形管狀鋼材。鋼管按照橫截面形狀的不同，分為圓管和異形管。２.５.４鋼筋１

按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類，鋼筋可分為碳素鋼鋼筋和普通低合金鋼鋼筋兩種。２

按生產(chǎn)工藝分類按生產(chǎn)工藝分，鋼筋可分為熱軋鋼筋、余熱處理鋼筋、冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線等。第二十六頁，共37頁。任務(wù)２.６建筑鋼材的選擇與代用２.６.１鋼材的選用鋼材選用的原則應(yīng)該是：既能使結(jié)構(gòu)安全可靠和滿足使用要求，又要盡可能節(jié)約鋼材和降低造價。２.６.２鋼材的代用和變通辦法（１）鋼號雖然滿足設(shè)計要求，但是生產(chǎn)廠提供的材質(zhì)保證書中缺少設(shè)計部門提出的部分性能要求時，應(yīng)做補充試驗。（２）鋼材性能雖然能滿足設(shè)計要求，但是鋼號的質(zhì)量優(yōu)于設(shè)計提出的要求時，應(yīng)注意節(jié)約。（３）如鋼材性能滿足設(shè)計要求，而鋼號質(zhì)量低于設(shè)計要求時，一般不允許代用。第二十七頁，共37頁。任務(wù)２.６建筑鋼材的選擇與代用（４）鋼材的鋼號和性能都與設(shè)計提出的要求不符時，首先應(yīng)根據(jù)上述規(guī)定檢查是否合理，然后按鋼材的設(shè)計強度重新計算，根據(jù)計算結(jié)果改變結(jié)構(gòu)的截面、焊縫尺寸和節(jié)點構(gòu)造。（５）對成批混合的鋼材，如用于主要承重結(jié)構(gòu)，必須逐根按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對其化學(xué)成分和機械性能分別進行試驗，如檢驗不符合要求，可根據(jù)實際情況用于非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件。第二十八頁，共37頁。任務(wù)２.６建筑鋼材的選擇與代用（６）鋼材機械性能所需的保證項目僅有一項不合格者，可按以下原則處理：１）當(dāng)冷彎合格時，抗拉強度的上限值可以不限。２）伸長率比規(guī)定的數(shù)值低１％時，允許使用，但不宜用于考慮塑性變形的構(gòu)件。３）沖擊功值按一組三個試樣單值的算術(shù)平均值計算，允許其中一個試樣單值低于規(guī)定值，但不得低于規(guī)定值的７０％。第二十九頁，共37頁。任務(wù)２.６建筑鋼材的選擇與代用（７）采用進口鋼材時，應(yīng)驗證其化學(xué)成分和機械性能是否滿足相應(yīng)鋼號的標(biāo)準(zhǔn)。（８）鋼材的規(guī)格尺寸與設(shè)計要求不同時，不能隨意以大代小，須經(jīng)計算后才能代用。（９）如鋼材供應(yīng)不全，可根據(jù)鋼材選擇的原則靈活調(diào)整。第三十頁，共37頁。任務(wù)２.７鋼材的材質(zhì)檢驗、驗收與堆放２.７.１鋼材的檢驗與復(fù)驗２.７.１.１鋼材的檢驗１

鋼材檢驗的類型根據(jù)鋼材信息和保證資料的具體情況，其質(zhì)量檢驗的類型分免檢、抽檢和全部檢驗三種。２

鋼材檢驗的方法（１）書面檢驗。通過對提供的材料質(zhì)量保證資料、試驗報告等進行審核，取得認(rèn)可后方能使用。（２）外觀檢驗。對材料從品種、規(guī)格、標(biāo)志、外形尺寸等進行直觀檢查，看其有無質(zhì)量問題。第三十一頁，共37頁。任務(wù)２.７鋼材的材質(zhì)檢驗、驗收與堆放（３）理化檢驗。借助于試驗設(shè)備和儀器對材料樣品的化學(xué)成分、機械性能等進行科學(xué)的鑒定。（４）無損檢驗。在不破壞材料樣品的前提下，利用超聲波、Ｘ射線、表面探傷儀等進行檢測。３

鋼材檢驗的內(nèi)容（１）鋼材的數(shù)量和品種應(yīng)與訂貨合同相符。（２）鋼材的質(zhì)量保證書應(yīng)與鋼材上打印的記號相符。（３）核對鋼材的規(guī)格尺寸。（４）鋼材表面質(zhì)量檢驗。第三十二頁，共37頁。任務(wù)２.７鋼材的材質(zhì)檢驗、驗收與堆放２.７.１.２鋼材的復(fù)驗（１）鋼材的進場驗收，除應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定外，尚應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（ＧＢ５０２０５—２００１）的有關(guān)規(guī)定。對屬于下列情況之一的鋼材，應(yīng)進行抽樣復(fù)驗。１）國外進口鋼材。２）鋼材混批。３）板厚等于或大于４０ｍｍ，且設(shè)計有Z向性能要求的厚板。第三十三頁，共37頁。任務(wù)２.７鋼材的材質(zhì)檢驗、驗收與堆放４）建筑結(jié)構(gòu)安全等級為一級，大跨度鋼結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件所采用的鋼材。５）設(shè)計有復(fù)驗要求的鋼材。６）對質(zhì)量有懷疑的鋼材。（２）鋼材復(fù)驗內(nèi)容應(yīng)包括力學(xué)性能試驗和化學(xué)成分分析。（３）當(dāng)設(shè)計文件無特殊要求時，鋼結(jié)構(gòu)工程中常用牌號鋼材的抽樣復(fù)驗檢驗批應(yīng)符合的規(guī)定。（４）進口鋼材復(fù)驗的取樣、制樣及試驗方法應(yīng)按設(shè)計文件和合同規(guī)定執(zhí)行。