第三講-鋼結(jié)構(gòu)工程制作

1、構(gòu)件制作第三講鋼結(jié)構(gòu)工程第3章鋼結(jié)構(gòu)工程第3講鋼結(jié)構(gòu)工程

【教學(xué)要求】了解鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠(chǎng)制作的工藝過(guò)程;

【教學(xué)重點(diǎn)】構(gòu)件工廠(chǎng)制作的工藝過(guò)程；鋼結(jié)構(gòu)常用連接方法、種類(lèi)及施工要點(diǎn)。

【教學(xué)難點(diǎn)】構(gòu)件工廠(chǎng)制作的工藝過(guò)程。

鋼構(gòu)件工廠(chǎng)加工制作編制鋼結(jié)構(gòu)安裝方案鋼構(gòu)件運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝臨時(shí)安裝支架、結(jié)構(gòu)安裝總順序、吊機(jī)的停機(jī)點(diǎn)及吊次安排、吊裝施工安全措施等鋼結(jié)構(gòu)施工工藝流程放樣、號(hào)料、切割、制孔、邊緣加工、小裝配、總裝配、端部處理和摩擦面處理、涂裝、發(fā)運(yùn)吊機(jī)進(jìn)退場(chǎng)方案、構(gòu)件吊裝方案、現(xiàn)場(chǎng)拼接方案、安裝質(zhì)量檢查方案

鋼結(jié)構(gòu)工程圖紙分為設(shè)計(jì)圖和施工詳圖，施工詳圖（常稱(chēng)為深化設(shè)計(jì)圖）由鋼結(jié)構(gòu)制造廠(chǎng)或施工單位編制。鋼結(jié)構(gòu)制造廠(chǎng)有專(zhuān)門(mén)的深化設(shè)計(jì)部門(mén)，負(fù)責(zé)將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖細(xì)化分解為便于加工的詳圖。鋼構(gòu)件工廠(chǎng)制作

在20世紀(jì)80年代鋼結(jié)構(gòu)工廠(chǎng)即使在日本通常有一塊大的放樣地坪，用于對(duì)復(fù)雜鋼構(gòu)件的足尺放樣，供設(shè)計(jì)人員檢查。鋼尺端部用彈簧拉力計(jì)拉緊?，F(xiàn)在可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬。復(fù)雜節(jié)點(diǎn)直接用專(zhuān)用紙打印放樣。

軋制成型的H型鋼等原材料的進(jìn)場(chǎng)分類(lèi)堆放及進(jìn)入庫(kù)管理。鋼材的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

⑴質(zhì)量證明文件：鋼材進(jìn)場(chǎng)應(yīng)有隨貨同行的質(zhì)量合格證明文件，進(jìn)口鋼材應(yīng)有國(guó)家商檢部門(mén)的復(fù)驗(yàn)報(bào)告；

⑵外觀檢查：鋼材端邊或斷口處不應(yīng)有分層、夾渣等缺陷;鋼材表面有銹蝕、麻點(diǎn)或劃痕等缺陷時(shí)，其深度不得大于該鋼材厚度允許偏差值的1/2，且銹蝕等級(jí)應(yīng)在C級(jí)及C級(jí)以上。

⑶允許偏差抽查：鋼板抽查厚度，型鋼抽查規(guī)格尺寸，每一品種、規(guī)格各抽查5處。

⑷抽樣復(fù)驗(yàn)：國(guó)外進(jìn)口鋼材、鋼材混批、板厚≥40mm且有Z向性能要求的厚板、結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)大跨度結(jié)構(gòu)中主要受力構(gòu)件采用的鋼材、設(shè)計(jì)有復(fù)驗(yàn)要求的鋼材、對(duì)質(zhì)量有疑義的鋼材應(yīng)進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)。1、

構(gòu)件制作鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作一般在工廠(chǎng)進(jìn)行，包括放樣、號(hào)料、切割下料、邊緣加工、彎卷成型、折邊、矯正和防腐與涂飾等工藝過(guò)程。第3講鋼結(jié)構(gòu)工程箱型柱吊車(chē)梁鋼管柱鋼桁架格構(gòu)式管柱H型鋼C型鋼Z型鋼蜂窩梁鋼樓承板彩色壓型鋼板自然通風(fēng)器預(yù)埋錨栓1構(gòu)件制作輕鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件1.1放樣與號(hào)料根據(jù)產(chǎn)品施工詳圖或零、部件圖樣要求的形狀和尺寸，按1:1的比例把產(chǎn)品或零、部件的實(shí)體畫(huà)在放樣臺(tái)或平板上，求取實(shí)長(zhǎng)并制成樣板的過(guò)程。1.1.1放樣對(duì)復(fù)雜的殼體零、部件，還需作圖展開(kāi)。有條件時(shí)應(yīng)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。1構(gòu)件制作1.1.2號(hào)料根據(jù)樣板在鋼材上畫(huà)出構(gòu)件的實(shí)樣，并打上各種加工記號(hào)，為鋼材的切割下料作準(zhǔn)備。工人在號(hào)料1.2切割下料

切割是將放樣和號(hào)料的零件形狀從原材料上進(jìn)行下料分離。常用的切割方法有：氣割、機(jī)械剪切和等離子切割三種方法。1.2.1氣割下料

利用氧氣與可燃?xì)怏w混合產(chǎn)生的預(yù)熱火焰加熱金屬表面達(dá)到燃燒溫度并使金屬發(fā)生劇烈的氧化，放出大量的熱促使下層金屬也自行燃燒，同時(shí)通以高壓氧氣射流，將氧化物吹除而形成一條狹小而整齊的割縫。氣割法有手動(dòng)氣割、半自動(dòng)氣割和自動(dòng)氣割。手動(dòng)氣割割縫寬度為4mm，自動(dòng)氣割割縫寬度為3mm。1構(gòu)件制作氣割法設(shè)備靈活、費(fèi)用低廉、精度高，能切割各種厚度的鋼材，尤其是帶曲線(xiàn)的零件或厚鋼板，是目前使用最廣泛的切割方法。氣割下料CNC電腦切割生產(chǎn)線(xiàn)直線(xiàn)氣割機(jī)1.2切割下料1.2.2機(jī)械剪切下料

通過(guò)沖剪、切削、磨擦等機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)。

⑴沖剪切割：當(dāng)鋼板厚度≯12cm時(shí)，采用剪板機(jī)、聯(lián)合沖剪機(jī)切割鋼材，速度快、效率高，但切口略粗糙。

⑵切削切割：采用弓鋸床、帶鋸機(jī)等切削鋼材，精度較好。

⑶磨擦切割：采用磨擦鋸床、砂輪切割機(jī)等切割鋼材，速度快、但切口不夠光潔、噪聲大。液壓聯(lián)合沖剪機(jī)鋸床1.2切割下料利用高溫高速的等離子焰流將切口處金屬及其氧化物熔化并吹掉來(lái)完成切割，能切割任何金屬，特別是熔點(diǎn)較高的不銹鋼及有色金屬鋁、銅等。1.2.3等離子切割下料等離子切割機(jī)數(shù)控等離子切割機(jī)

1.2切割下料

對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的焊接H型鋼，其翼緣和腹板均采用多頭直條切割機(jī)將鋼板切割成條狀，焊接成型。

帶鋸床用于切斷型鋼、圓鋼、圓管和方鋼等，其效率高，切斷面質(zhì)量好。帶狀鋸條H型鋼1.3構(gòu)件加工對(duì)于尺寸精度要求高的腹板、翼緣板、加勁板、支座支撐面和有技術(shù)要求的焊接坡口，需要對(duì)剪切或氣割過(guò)的鋼板邊緣進(jìn)行加工。1.3.1邊緣加工邊緣加工方法有：鏟邊、刨邊、銑邊和碳弧氣刨邊。鋼板銑邊機(jī)端面銑滾剪倒角(坡口)機(jī)1構(gòu)件制作1.3.2彎卷成型

鋼板卷曲是通過(guò)旋轉(zhuǎn)輥軸對(duì)板料進(jìn)行連續(xù)三點(diǎn)彎曲所形成的。鋼板卷曲包括預(yù)彎、對(duì)中和卷曲三個(gè)過(guò)程。⑴鋼板卷曲

①預(yù)彎：鋼板在卷板機(jī)上卷曲時(shí)，兩端邊緣總有卷不到的部份，即剩余直邊。通過(guò)預(yù)彎消除剩余直邊。

②對(duì)中：為防止鋼板在卷板機(jī)上卷曲時(shí)發(fā)生歪扭，應(yīng)將鋼板對(duì)中，使鋼板的縱向中心線(xiàn)與滾筒軸線(xiàn)保持嚴(yán)格的平行。

③卷曲：對(duì)中后，利用調(diào)節(jié)輥筒的位置使鋼板發(fā)生初步的彎曲，然后來(lái)回滾動(dòng)而卷曲。鋼板卷曲1.3構(gòu)件加工

①型鋼彎曲：型鋼彎曲時(shí)斷面會(huì)發(fā)生畸變，彎曲半徑越小，則畸變?cè)酱蟆?yīng)控制型鋼的最小彎曲半徑。構(gòu)件的曲率半徑較大，宜采用冷彎；構(gòu)件的曲率半徑較小，宜采用熱彎。⑵型材彎曲

②鋼管彎曲：在自由狀態(tài)下彎曲時(shí)截面會(huì)變形，外側(cè)管壁會(huì)減薄，內(nèi)側(cè)管壁會(huì)增厚。

彎制方法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒進(jìn)行彎曲；或用滾輪和滑槽在管外進(jìn)行彎曲。

彎曲半徑：≮管徑的3.5倍(熱彎)到4倍(冷彎)。型材彎曲機(jī)全自動(dòng)彎管機(jī)1.3構(gòu)件加工

把構(gòu)件的邊緣壓彎成傾角或一定形狀的操作過(guò)程稱(chēng)為折邊。折邊可提高構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。彎曲折邊利用折邊機(jī)進(jìn)行。⑶折邊

包括鉚釘孔、螺栓孔，可鉆可沖。鉆孔用鉆孔機(jī)進(jìn)行，能用于鋼板、型鋼的孔加工；沖孔用沖孔機(jī)進(jìn)行，一般只能在較薄的鋼板、型鋼上沖孔，且孔徑一般≮鋼材的厚度。施工現(xiàn)場(chǎng)的制孔可用電鉆、風(fēng)鉆等加工。⑷制孔液壓板料折彎?rùn)C(jī)數(shù)控三維鉆孔機(jī)1.3構(gòu)件加工

翼緣端部的高強(qiáng)螺栓孔的制孔，在20世紀(jì)80年代用樣板定位。現(xiàn)用數(shù)控鉆床計(jì)算機(jī)直接控制定出螺栓孔位并鉆孔。鉆孔時(shí)，可用數(shù)控鉆床群鉆成孔。1.3.3構(gòu)件矯正

鋼材在存放、運(yùn)輸、吊運(yùn)和加工成型過(guò)程中會(huì)變形,必須對(duì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的鋼材、構(gòu)件進(jìn)行矯正。鋼結(jié)構(gòu)的矯正，是通過(guò)外力或加熱作用迫使鋼材反變形，使鋼材或構(gòu)件達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的平直或幾何形狀。

矯正的方法：火焰矯正(亦稱(chēng)熱矯正)、機(jī)械矯正和手工矯正(亦稱(chēng)冷矯正)

。1.3構(gòu)件加工板材矯正機(jī)H型鋼翼緣矯正機(jī)鋼管矯直機(jī)

利用火焰對(duì)鋼材進(jìn)行局部加熱，被加熱處理的金屬由于膨脹受阻而產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬纖維冷卻后縮短而完成的。⑴火焰矯正

影響矯正效果的因素：火焰加熱位置、加熱的形式、加熱的溫度。

火焰矯正加熱的溫度：對(duì)于低碳鋼和普通低合金鋼為600～8000C?；鹧娉C正1.3構(gòu)件加工

型鋼或加工鋼構(gòu)件的矯正可采用加熱矯正。

是通過(guò)專(zhuān)用矯正機(jī)使用權(quán)彎曲的鋼材在外力作用下產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形，以達(dá)到平直的目的。⑵機(jī)械矯正

拉伸機(jī)矯正：用于薄板扭曲、型鋼扭曲、鋼管、帶鋼、線(xiàn)材等的矯正。

壓力機(jī)矯正：用于板材、鋼管和型鋼的矯正。

多輥矯正機(jī)：用于型材、板材等的矯正。液壓矯正機(jī)多輥矯正機(jī)矯正板材1.3構(gòu)件加工采用錘擊的方法進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單靈活。由于矯正力小、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低而用于矯正尺寸較小的鋼材，或矯正設(shè)備不便于使用時(shí)采用。⑶手工矯正錘擊法--鋼板焊接應(yīng)力變形校正1.3構(gòu)件加工第3講鋼結(jié)構(gòu)工程3.4.8管、球加工制作

1、螺栓球節(jié)點(diǎn)

2、焊接空心球節(jié)點(diǎn)

3.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點(diǎn)從屬面積內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點(diǎn)上。分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)，可忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響，假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸力，當(dāng)桿件上作用有節(jié)間荷載時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮彎矩的影響。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，節(jié)點(diǎn)用鋼量約占整個(gè)網(wǎng)架用鋼量的20％～25％，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的好壞，對(duì)結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價(jià)都有相當(dāng)大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)形式很多，目前國(guó)內(nèi)常用的節(jié)點(diǎn)形式主要有：節(jié)點(diǎn)：

(1)焊接空心球節(jié)點(diǎn)

(2)螺栓球節(jié)點(diǎn)；

(3)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)；

(4)焊接鋼管節(jié)點(diǎn)

(5)桿件直接匯交節(jié)點(diǎn)3.6節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)焊接空心球節(jié)點(diǎn)焊接空心球螺栓球連接節(jié)點(diǎn)螺栓球焊接鋼管節(jié)點(diǎn)管件直接匯交節(jié)點(diǎn)3.6.1焊接空心球節(jié)點(diǎn)

焊接空心球節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適用于連接鋼管桿件，球面與管件接時(shí)，只需將鋼管沿正截面切斷，施工方便。

焊接空心球節(jié)點(diǎn)焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個(gè)半球，然后相焊而成。分加肋、不加肋。（a）無(wú)肋（b

）有肋空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時(shí)，球內(nèi)可加環(huán)肋。

鋼管桿件與空心球連接處，管端應(yīng)開(kāi)坡口，并在鋼管內(nèi)加襯管，在管端與空心球之間焊縫可按對(duì)接焊縫考慮，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到二級(jí)要求,否則只能按斜角角焊縫計(jì)算。加襯管連接

3.6.2螺栓球節(jié)點(diǎn)

螺栓球節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造螺栓球結(jié)點(diǎn)由鋼球、螺栓、套筒、銷(xiāo)釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成，適用于連接鋼管桿件。螺栓球連接節(jié)點(diǎn)示意圖錐頭封板高強(qiáng)螺栓桿件當(dāng)桿件管徑較大時(shí)采用錐頭連接，管徑較小時(shí)采用封板連接。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級(jí)的要求。3.6.4支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡(jiǎn)捷、安全可靠，并應(yīng)符合計(jì)算假定。常用支座節(jié)點(diǎn)有以下幾種構(gòu)造形式：平板壓力或拉力支座，只適用于較小跨度網(wǎng)架,如右圖所示。平板壓力或拉力支座a角鋼桿件b鋼管桿件（角位移受到很大的約束）單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架

單面弧形壓力支座a

兩個(gè)螺栓連接b

四個(gè)螺栓連接（角位移未受約束）單面弧形拉力支座適用于較大跨度網(wǎng)架。適用于有些在角部支座處產(chǎn)生垂直拉力的網(wǎng)架。如兩向正交斜放網(wǎng)架。單面弧形拉力支座雙面弧形壓力支座，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上下面都是弧形面，支座既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可平移

符合計(jì)算假定，但構(gòu)造復(fù)雜，加工難度大。用于網(wǎng)架跨度大且周邊支承的情況。

雙面弧形壓力支座板式橡膠支座在支座底板和柱頂板間加設(shè)一塊板式橡膠支座墊板。適用于大中跨度網(wǎng)架。通過(guò)橡膠墊的壓縮和剪切變形，支座既可轉(zhuǎn)動(dòng)又可平移。如果在一個(gè)方向加限制，支座為單向可側(cè)移式，否則為兩向可側(cè)移式。構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，安裝方便。

板式橡膠支座橡膠墊板上