單元7　鋼結(jié)構(gòu)工程

建筑與裝飾工程施工工藝主編：劉鑫單元7

鋼結(jié)構(gòu)工程單元7鋼結(jié)構(gòu)工程任務(wù)1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與制作

任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接

任務(wù)3輕型鋼結(jié)構(gòu)

任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)

同步測(cè)試任務(wù)1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與制作1.鋼構(gòu)件的制作

1)用于鋼構(gòu)件制作的鋼材規(guī)格品種，都應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的要求，并附有出廠證明書。

2)鋼構(gòu)件的制作必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)制作圖進(jìn)行。

3)鋼結(jié)構(gòu)制造廠應(yīng)根據(jù)制造圖和設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合生產(chǎn)規(guī)模、裝備能力和有關(guān)規(guī)范規(guī)程，編制鋼構(gòu)件制造方案和保證質(zhì)量組織體系，充分做好生產(chǎn)前的一切準(zhǔn)備工作。

4)鋼構(gòu)件制作過程中的放樣、號(hào)料、矯正、切割、邊緣加工、開孔、焊接及連接、拼裝、清洗噴砂等每道工序必須嚴(yán)格遵守工藝規(guī)程進(jìn)行，實(shí)行工藝交接制度，確保制造質(zhì)量。7.1.1鋼構(gòu)件的制作、堆放任務(wù)1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與制作5)制造中如因材料規(guī)格、加工差異等各種因素，可能對(duì)制作圖進(jìn)行修改，必須得到原設(shè)計(jì)單位的許可，辦理手續(xù)，出修改圖或技術(shù)簽證單。

6)鋼構(gòu)件制造完畢，制造單位質(zhì)量部門應(yīng)該對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，合格者，正式在構(gòu)件上注明編號(hào)、標(biāo)記并堆放。

7)鋼結(jié)構(gòu)制造廠應(yīng)提供產(chǎn)品出廠證明文件交訂貨單位，其主要內(nèi)容包括：①鋼構(gòu)件編號(hào)清單(包括型號(hào)、數(shù)量、單件重、總重等)；②設(shè)計(jì)變更修改圖及簽證文件；③鋼材質(zhì)保證明單及復(fù)驗(yàn)文件；④焊接檢查記錄、透視結(jié)果以及超聲波檢驗(yàn)記錄；⑤廠部質(zhì)檢部門的出廠檢驗(yàn)記錄；⑥其他。

任務(wù)1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與制作2.鋼構(gòu)件的堆放1)鋼構(gòu)件在出廠前，制造廠應(yīng)根據(jù)制作標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)范、規(guī)定以及設(shè)計(jì)圖的要求進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)，填寫質(zhì)量報(bào)告和實(shí)際偏差值。

2)預(yù)檢鋼構(gòu)件的計(jì)量工具和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)事先統(tǒng)一，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)統(tǒng)一。

3)結(jié)構(gòu)安裝單位對(duì)鋼構(gòu)件預(yù)檢的項(xiàng)目，主要是同施工安裝質(zhì)量和工效直接有關(guān)的數(shù)據(jù)，如幾何外形尺寸、螺孔大小和間距、預(yù)埋件位置、焊接坡口、節(jié)點(diǎn)摩擦面、附件數(shù)量規(guī)格等。

4)鋼構(gòu)件預(yù)檢是項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，預(yù)檢時(shí)尚須有一定的條件。

5)構(gòu)件預(yù)檢最好由結(jié)構(gòu)安裝單位和制造廠聯(lián)合派人參加。

6)現(xiàn)場(chǎng)施工安裝應(yīng)根據(jù)預(yù)檢數(shù)據(jù)，采取相應(yīng)措施，以保證安裝順利進(jìn)行。7)鋼構(gòu)件的質(zhì)量對(duì)施工安裝有直接的關(guān)系，要充分認(rèn)識(shí)鋼構(gòu)件預(yù)檢的必要性，具體做法應(yīng)根據(jù)工程不同條件而定。任務(wù)1鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工與制作7.1.2鋼柱安裝

1.基礎(chǔ)檢查第一節(jié)鋼柱是直接安裝在鋼筋混凝土柱基底頂上的。鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量和工效同柱基的定位軸線、基準(zhǔn)標(biāo)高直接有關(guān)。安裝單位對(duì)柱基的預(yù)檢重點(diǎn)是定位軸線間距、柱基面標(biāo)高和地腳螺栓預(yù)埋位置。(1)定位軸線檢查定位軸線從基礎(chǔ)施工起就應(yīng)引起重視，先要做好控制樁。

(2)柱間距檢查柱間距檢查是在定位軸線認(rèn)可的前提下進(jìn)行的。

(3)單獨(dú)柱基中心線檢查檢查單獨(dú)柱基的中心線同定位軸線之間的誤差，調(diào)整柱基中心線使其同定位軸線重合，然后以柱基中心線為依據(jù)，檢查地腳螺栓的預(yù)埋位置。

(4)柱基地腳螺栓檢查。

1)柱基地腳螺栓檢查的內(nèi)容如下。

①檢查螺栓長(zhǎng)度。螺栓的螺紋長(zhǎng)度應(yīng)保證鋼柱安裝后螺母擰緊的需要。

②檢查螺栓垂直度。如誤差超過規(guī)定必須矯正，矯正方法可用冷校法或火焰熱校法。③檢查螺紋有否損壞。檢查合格后在螺紋部分涂上油，蓋好帽蓋加以保護(hù)。

④檢查螺栓間距。實(shí)測(cè)獨(dú)立柱地腳螺栓組間距的偏差值，繪制平面圖表明偏差數(shù)值和偏差方向。再檢查地腳螺栓相對(duì)應(yīng)的鋼柱安裝孔，根據(jù)螺栓的檢查結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，如有問題，應(yīng)事先擴(kuò)孔，以保證鋼柱的順利安裝。

2)地腳螺栓預(yù)埋的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：任何兩只螺栓之間的距離允許偏差為1mm，相鄰兩組地腳螺栓中心線之間距離的允許偏差值為3mm。

3)目前高層鋼結(jié)構(gòu)工程柱基地腳螺栓的預(yù)埋方法有直埋法和套管法兩種。①直埋法。用套板控制地腳螺栓相互之間距離，立固定支架控制地腳螺栓群不變形，在柱基底板綁扎鋼筋時(shí)埋入，控制位置，同鋼筋連成一體，整澆混凝土。直埋法一次固定，難以再調(diào)整。采用此法實(shí)際上產(chǎn)生的偏差較大。

②套管法(圖7-1)。先安套管(內(nèi)徑比地腳螺栓大2～3倍)，在套管外制作套板，焊接套管并立固定架，并將其埋入澆筑的混凝土中，待柱基底板上的定位軸線和兩柱中心線檢查無誤后，再在套管內(nèi)插入螺栓，使其對(duì)準(zhǔn)中心線，通過附件或焊接加以固定，最后在套管內(nèi)注漿錨固螺栓。此法對(duì)保證地腳螺栓的質(zhì)量有利，但施工費(fèi)用較高。圖7-1套管法

1—套螺栓2—無收縮砂漿

3—混凝土面4—套管(5)基準(zhǔn)標(biāo)高實(shí)測(cè)在柱基中心表面和鋼柱底面之間，考慮到施工因素，設(shè)計(jì)時(shí)都考慮有一定的間隙作為鋼柱安裝時(shí)的柱高調(diào)整，該間隙一般規(guī)定為50～70mm。

2.標(biāo)高塊設(shè)置及柱底灌漿

(1)標(biāo)高塊設(shè)置柱基表面采取設(shè)置臨時(shí)支承標(biāo)高塊的方法來保證鋼柱安裝控制標(biāo)高。圖7-2臨時(shí)支承標(biāo)高塊的埋設(shè)方法

a)單獨(dú)一方塊型b)單獨(dú)一圓塊型c)四塊型d)“十”字型

1—臨時(shí)支撐標(biāo)高塊2—柱基3—鋼柱(2)柱底灌漿一般在第一節(jié)鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進(jìn)行灌漿。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接1.高強(qiáng)度螺栓施工

(1)摩擦面處理對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的摩擦面一般在鋼構(gòu)件制作時(shí)應(yīng)進(jìn)行處理，處理方法是采用噴砂、酸洗后涂無機(jī)富鋅漆或貼塑料紙加以保護(hù)。

(2)螺栓穿孔安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí)應(yīng)盡量做到孔眼對(duì)準(zhǔn)，如發(fā)生錯(cuò)孔現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)孔處理，保證螺栓順利穿孔，嚴(yán)禁錘擊穿孔。

(3)螺栓緊固高強(qiáng)度螺栓一經(jīng)安裝，應(yīng)立即進(jìn)行初擰，初擰值一般取終擰值的60％～80％，在一個(gè)螺栓群中進(jìn)行初擰時(shí)應(yīng)規(guī)定先后順序。

2.高強(qiáng)度螺栓檢驗(yàn)

(1)螺栓制造質(zhì)量檢驗(yàn)在高強(qiáng)螺栓施工過程中，應(yīng)對(duì)螺栓制造質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。7.2.1高強(qiáng)度螺栓連接任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(2)螺栓緊固后的檢驗(yàn)觀察高強(qiáng)度螺栓末端小螺帽是否扭下，連接板接觸面之間是否有空隙，螺紋是否穿過螺母而突出，墊圈是否安裝在螺母一側(cè)，用測(cè)力扳手緊固的螺栓是否有標(biāo)記，然后再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行抽查。

任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接

7.2.2焊接連接

1.焊接工藝流程和框架焊接順序

(1)現(xiàn)場(chǎng)焊接方法的選擇高層鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接大多采用焊接，因?yàn)楹附邮┕ねㄟ^一定的工藝措施，可使焊縫質(zhì)量可靠，并有科學(xué)的檢測(cè)手段進(jìn)行檢驗(yàn)。

(2)焊縫的焊接工藝流程根據(jù)高層鋼結(jié)構(gòu)框架的施工特點(diǎn)，焊接設(shè)備采用集中堆放，為此要設(shè)置設(shè)備平臺(tái)，擱置在框架樓層中，堆擱層數(shù)按需要確定。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(3)鋼框架流水段的焊接順序每一個(gè)安裝流水段的焊接工作于框架流水段校正和高強(qiáng)度螺栓緊固后進(jìn)行。圖7-3用內(nèi)爬式塔式起重機(jī)安裝時(shí)的焊接順序任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接2.焊接前的準(zhǔn)備工作

(1)檢驗(yàn)焊條、墊板和引弧板焊條必須符合設(shè)計(jì)要求的規(guī)格，保管要妥當(dāng)，應(yīng)存放在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)保持干燥。

(2)檢查焊接操作條件焊工操作平臺(tái)、腳手、防風(fēng)設(shè)施等都安裝到位，保證必要的操作條件。

(3)檢查工具、設(shè)備和電流焊機(jī)型號(hào)正確，焊機(jī)要完好，必要的工具應(yīng)配備齊全，放在設(shè)備平臺(tái)上的設(shè)備排列應(yīng)符合安全規(guī)定，電源線路要合理和安全可靠，要裝置穩(wěn)壓器，事先放好設(shè)備平臺(tái)，確保能焊接所有部位。

(4)焊條預(yù)熱烘干焊條使用前應(yīng)在300～500℃的烘箱內(nèi)焙烘1h，然后在100℃溫度下恒熱溫保存。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(5)焊縫坡口檢查焊縫坡口尺寸是焊接中心關(guān)鍵，必須全部進(jìn)行檢查。圖7-4焊縫坡口尺寸允許偏差值

1—坡口角度2—鋼構(gòu)件母材3—底部母材

4—坡口根部間隙任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(6)焊工的崗位培訓(xùn)焊工必須事先培訓(xùn)和考核，考核內(nèi)容同規(guī)范一致。

3.焊接施工

(1)母材預(yù)熱對(duì)進(jìn)行焊接部位的母材應(yīng)按要求的溫度在焊點(diǎn)或焊縫四周100mm范圍內(nèi)預(yù)熱，焊接前應(yīng)在焊點(diǎn)或焊縫外不小于75mm處實(shí)測(cè)預(yù)熱溫度，確保溫度達(dá)到或超過所要求的最低加熱溫度。表7-3常用結(jié)構(gòu)鋼材最低預(yù)熱溫度要求2.當(dāng)采用非低氫焊接材料或焊接方法焊接時(shí)，預(yù)熱溫度應(yīng)比該表規(guī)定的溫度提高20℃。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接3.當(dāng)母材施焊處溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)將表中母材預(yù)熱溫度增加20℃，且應(yīng)在焊接過程中保持這一最低道間溫度。

(2)墊板和引弧板坡口焊均采用墊板和引弧板，目的是使底層焊透，保證質(zhì)量。

(3)焊接方法鋼柱節(jié)點(diǎn)橫剖口焊縫宜采用兩人對(duì)稱焊，電流、焊條直徑和焊接速度力求相同。

(4)不同焊縫的焊條直徑選擇焊縫中不同焊層的焊條直徑，對(duì)焊接工效和質(zhì)量有所影響。

(5)焊接操作要求試焊時(shí)，焊縫根部打底焊層一般選用的焊條直徑規(guī)格宜小一些，操作引弧方法以齒形為宜。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接表7-4不同部位焊條直線和電流大小的選擇(6)焊接的停止和間歇每條焊縫一經(jīng)施焊，原則上要連續(xù)操作一次完成。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(7)氣候?qū)附拥挠绊懸ＷC焊接操作條件，氣候?qū)附雨P(guān)系大。

4.焊縫檢驗(yàn)

(1)外觀檢查對(duì)所有焊縫都應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。

(2)超聲波探傷這是檢查焊縫質(zhì)量的一種方法，有專門的規(guī)范和判別標(biāo)準(zhǔn)。

(3)焊縫的修補(bǔ)凡經(jīng)過外觀檢查和超聲波檢驗(yàn)不合格的焊縫，都必須進(jìn)行修補(bǔ)。

任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接圖7-5防弧座圈7.2.3柱狀螺栓施工任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(1)機(jī)械強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度4950MPa，屈服強(qiáng)度3875MPa。

(2)防弧座圈焊接時(shí)螺栓端部與翼緣板之間應(yīng)墊防弧座圈，如去氧平弧耐熱陶瓷座圈。

2.柱狀螺栓的焊接條件與有關(guān)參數(shù)1.柱狀螺栓的材料3.柱狀螺栓焊接施工任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接(1)焊接工藝將焊機(jī)同相應(yīng)焊槍電流接通，把柱狀螺栓套在焊槍上，防弧座圈放在母材上，柱狀螺栓對(duì)準(zhǔn)防弧座圈，掀動(dòng)焊槍開關(guān)，電流即熔斷防弧座圈開始產(chǎn)生閃光，定時(shí)器調(diào)整在適當(dāng)時(shí)間，經(jīng)一定時(shí)間閃光，柱狀螺栓以預(yù)定的速度頂緊母材而熔化，電流短路。

(2)焊接要求

1)同一電源上接出兩個(gè)或三個(gè)以上的焊槍，使用時(shí)必須將導(dǎo)線連接起來，以保證同一時(shí)間內(nèi)只能由一只焊槍使用，并使電源在完成每只柱狀螺栓焊接后，迅速恢復(fù)到準(zhǔn)備狀態(tài)。

2)焊接時(shí)應(yīng)保持正確的焊接姿勢(shì)，緊固前不能搖動(dòng)，直到熔化的金屬凝固為止。任務(wù)2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接3)螺栓應(yīng)保持無銹、無油污，被焊母材的表面要進(jìn)行處理，做到無雜質(zhì)、無銹、無油漆，必要時(shí)須用砂輪打磨。

4)母材金屬溫度低于-18℃或在雨雪潮濕狀態(tài)下不能施工。

5)觀察焊接后的柱狀螺栓焊層外形，焊層外形不能出現(xiàn)的情況如表7-6中所示的四種狀態(tài)。表7-6外觀和質(zhì)量分析(3)柱狀螺栓的焊接方法常用的有高空焊接和地面焊接兩種形式，而就其效果而言各有利弊。任務(wù)2

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接任務(wù)3輕型鋼結(jié)構(gòu)7.3.1結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造要求1.結(jié)構(gòu)形式

(1)輕型鋼屋架適用于陡坡輕型屋面的有芬克式屋架和三鉸拱式屋架，適用于平坡屋面的有梭型屋架。

(2)輕型檁條和托架對(duì)壓桿盡可能用角鋼，拉桿或壓力很小的桿件用圓鋼筋，這樣經(jīng)濟(jì)效果較好。

2.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

3.焊縫要求

4.構(gòu)件最小尺寸任務(wù)3輕型鋼結(jié)構(gòu)7.3.2制作和安裝要點(diǎn)

1.構(gòu)件平整

2.結(jié)構(gòu)放樣

3.桿件切割

4.圓鋼筋彎曲

5.結(jié)構(gòu)裝配

6.結(jié)構(gòu)焊接

7.安裝要求

8.維護(hù)任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-6冷彎薄壁型鋼7.4.1冷彎薄壁型鋼的成型任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-7壓力機(jī)改裝的冷壓成型機(jī)7.4.2冷彎薄壁型鋼的放樣、號(hào)料和切割任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-8薄壁型鋼的冷加工成型

a)U型b)Z型c)C型d)S型e)口型任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-9薄壁型鋼屋架常用節(jié)點(diǎn)構(gòu)造任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-10畫線樣板

a)矩形管b)圓管任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)7.4.3冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的裝配和焊接圖7-11薄壁型鋼屋架的裝配過程任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)圖7-12拼裝平臺(tái)7.4.4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)安裝任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)7.4.5冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕

1.防護(hù)措施

(1)金屬保護(hù)層表面合金化鍍鋅、鍍鋅等。

(2)防腐涂料無侵蝕性或弱侵蝕性條件下，可采用油性漆、酚醛漆或醇酸漆。

(3)復(fù)合保護(hù)用鍍鋅鋼板制作的構(gòu)件，涂漆前應(yīng)進(jìn)行除油、磷化、純化處理(或除油后涂磷化底漆)。

2.防腐處理要求

1)鋼材表面處理后應(yīng)及時(shí)涂刷防腐涂料，以免再度生銹。

2)當(dāng)防腐涂料采用紅丹防銹漆和環(huán)氧底漆時(shí)，安裝焊縫部位兩側(cè)附近不涂。任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)3)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)安裝就位后，應(yīng)對(duì)在運(yùn)輸、吊裝過程中漆膜脫落部位，以及安裝焊縫兩側(cè)未涂油漆的部位補(bǔ)涂油漆，使之不低于相鄰部位的防護(hù)等級(jí)。

4)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥構(gòu)件直接接觸的部位，應(yīng)采取適當(dāng)措施，不使油漆變質(zhì)。

5)可能淋雨或積水的構(gòu)件中的節(jié)點(diǎn)板類縫等不易再次油漆維護(hù)的部位，均應(yīng)采取適當(dāng)措施密封。

3.維護(hù)要求

1)當(dāng)涂層表面開始出現(xiàn)銹斑或局部脫漆時(shí)，即應(yīng)重新涂裝，不應(yīng)到漆膜大面積劣化、返銹時(shí)才進(jìn)行維護(hù)。

2)重新涂裝前應(yīng)進(jìn)行表面處理，徹底清除結(jié)構(gòu)表面的積灰、污垢、鐵銹及其他附著物，除銹后應(yīng)立即涂漆維護(hù)。任務(wù)4冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)3)重新涂裝時(shí)亦應(yīng)采用相應(yīng)的配套涂料。

4)重新涂裝的涂層質(zhì)量應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205—2001)的規(guī)定。同步測(cè)試一、填空題

1.目前高層鋼結(jié)構(gòu)工程柱基地腳螺栓的預(yù)埋方法有和兩種。

2.鋼結(jié)構(gòu)安裝用地面積宜為結(jié)構(gòu)工程占地面積的，否則要順利進(jìn)行安裝是困難的。

3.高強(qiáng)度螺栓一經(jīng)安裝，應(yīng)立即進(jìn)行初擰，初擰值一般取終擰值的。

4.在高強(qiáng)螺栓施工過程中，