施工技術(shù)6鋼結(jié)構(gòu)工程

9/2/20231第六章鋼結(jié)構(gòu)工程〔總體介紹〕：1.何為鋼結(jié)構(gòu)？指用鋼板、型鋼和圓鋼通過焊接、鉚接、螺栓連接等方式制造的結(jié)構(gòu)。2.使用范圍：大跨度結(jié)構(gòu)、重工業(yè)廠房、高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、容器和其他構(gòu)筑物、移動結(jié)構(gòu)等方面。9/2/20232§6-1鋼桁架3.特點：

①強度高，塑性和韌性較好；②勻質(zhì)性和同向性較好；③重量輕；④具有可焊性；⑤耐腐蝕、耐火性較差。9/2/20233§6-1鋼桁架（目錄）一、鋼桁架的幾種類型51.三角形桁架52.體形桁架63.平行弦桁架74.多邊形桁架8二、輕型鋼屋架的應(yīng)用91.圓鋼、小角鋼組成的屋架92.芬克式屋架103.三鉸拱屋架114.梭形屋架149/2/20234§6-1鋼桁架一、鋼桁架的幾種類型（150）1.三角形桁架9/2/20235§6-1鋼桁架2.梯形桁架9/2/20236§6-1鋼桁架3.平行弦桁架9/2/20237§6-1鋼桁架4.多邊形桁架9/2/20238§6-1鋼桁架二、輕型鋼屋架的應(yīng)用（152）1.圓鋼、小角鋼組成的屋架ａ.特點：ｂ.適用于：9/2/20239§6-1鋼桁架2.芬克式屋架（下圖）ａ.特點：ｂ.適用于：9/2/202310§6-1鋼桁架3.三鉸拱屋架（下圖）9/2/202311§6-1鋼桁架ａ.特點：ｂ.桿件：拉桿：圓鋼或角鋼；吊桿：圓鋼。ｃ.截面形式：平面桁架空間桁架9/2/202312§6-1鋼桁架ｄ.穩(wěn)定性要求：斜梁高跨比＞1/18，常用1/15；斜梁高跨比＞1/2.5，常用1/2.0。ｅ.適用情況：與芬克式相同。9/2/202313§6-1鋼桁架4.梭形屋架（下圖）9/2/202314§6-1鋼桁架ａ.特點：截面重心位置較低，不容易傾覆，鋼筋混凝土屋面板安設(shè)后，屋面剛度較好，所以，梭形屋架可以不設(shè)或少設(shè)支撐，宜在無檁屋蓋中采用。9/2/202315§6-1鋼桁架ｂ.適用于：屋面坡度為1/15～1/10，跨度為12ｍ～15ｍ的結(jié)構(gòu)中采用。ｃ.形式：平面桁架式；空間桁架式。9/2/202316§6－2薄壁型鋼屋架（目錄）一、薄壁型鋼屋架的概況18二、薄壁型鋼屋架的計算和構(gòu)造要點21三、薄壁型鋼屋架的制作與維護251.制作與維護要求252.不宜采用薄壁型鋼屋架的結(jié)構(gòu)273.型鋼的性能及其規(guī)格29

①.角鋼30②.工字鋼31③.槽鋼33

4.焊接工藝35

①鋼結(jié)構(gòu)的連接方式②焊接的特點③焊條36

5.焊縫的形式與構(gòu)造419/2/202317§6－2薄壁型鋼屋架一、薄壁型鋼屋架的概況（153）9/2/202318§6－2薄壁型鋼屋架

對于不受強烈侵蝕作用的工業(yè)與民用房屋，采用薄壁型鋼屋架是安全可靠又經(jīng)濟的，中小跨度的屋架且為輕屋面材料時，采用薄壁型鋼屋架，其經(jīng)濟效果最好，用鋼量2ｋｇ/ｍ～4ｋｇ/ｍ，結(jié)構(gòu)自重只有鋼筋混凝土屋架的10％～15％。9/2/202319§6－2薄壁型鋼屋架

ａ.總體形式：平面桁架、剛架、網(wǎng)架。ｂ.單個形狀：三角形、五角形、梯形。ｃ.屋面常為有檁輕屋面：石棉瓦、鋼絲網(wǎng)波形瓦、預(yù)應(yīng)力槽形瓦。9/2/202320§6－2薄壁型鋼屋架二、薄壁型鋼屋架的計算和構(gòu)造要點（154）1.需要注意的3個要點：2.弦桿、腹桿均為方管截面時：如它們寬度相差不多，可以將腹桿的端部直接焊于弦桿上；但如果他們的寬度相差大于20ｍｍ時，則在腹桿的端部加一塊墊板來增加節(jié)點剛度，避免弦桿產(chǎn)生局部變形，而使傳力可靠。9/2/202321§6－2薄壁型鋼屋架3.圓管構(gòu)件：一般不會產(chǎn)生局部失穩(wěn)現(xiàn)象，受壓時，其截面全部有效，所以圓管屋架的用鋼量最省，傳力性能好，但當弦桿也采用圓管時，腹桿端部的切割比較費工，制作精度要求較高，圓管屋架的節(jié)點，一般都采用直接連接。9/2/202322§6－2薄壁型鋼屋架4.開口與閉口：

閉口桿件時，在端部焊上封板或?qū)⒍瞬看虮?，避免銹蝕。

開口桿件時，應(yīng)將開口朝下放置，以免積灰、積水而引起銹蝕。9/2/202323§6－2薄壁型鋼屋架5.上弦桿為開口截面時，可以在弦桿的開口邊焊上一塊墊板，將腹桿焊于墊板上。6.壓桿接長采用隔板焊接，但如果壓桿偏心受力而出現(xiàn)拉力時，則應(yīng)改用螺栓連接。9/2/202324§6－2薄壁型鋼屋架三、薄壁型鋼屋架的制作與維護（155）1.制作與維護要求

①.校正時，防止產(chǎn)生局部變形；

②.焊接時選用直徑小的焊條；

③.運輸和安裝過程中，注意避免桿件撞癟和防止產(chǎn)生過大的彎扭變形、局部變形；9/2/202325§6－2薄壁型鋼屋架

④.除銹和油漆的要求比普通鋼屋架高，一般采用酸洗和噴砂除銹，并涂以防銹性能較好的涂料。對于特別重要的結(jié)構(gòu)或者長期處于露天環(huán)境而維護又比較困難的結(jié)構(gòu)，可以考慮采用鍍鋅除銹。9/2/202326§6－2薄壁型鋼屋架2.不宜采用薄壁型鋼屋架的結(jié)構(gòu)

①.薄壁型鋼屋架由于型材生產(chǎn)不多,因而使用還受到一定的限制。特別是對于直接承受動力荷載的承重結(jié)構(gòu)，例如吊車梁或設(shè)有懸掛吊車的屋架；9/2/202327§6－2薄壁型鋼屋架

②.設(shè)有較大煅錘和空氣壓縮機的車間，目前還缺乏使用經(jīng)驗，試驗研究經(jīng)驗也不多，暫時還不宜采用；

③.受有強烈侵蝕作用的建筑物中也不宜采用薄壁型鋼屋架。9/2/202328§6－2薄壁型鋼屋架3.型鋼的性能及其規(guī)格型鋼的截面形式合理，材料在截面上的分布對受力最為有利。由于其外形比較簡單，種類較少，尺寸與級差不多，所以便于扎制和構(gòu)件間的連接。型鋼是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材。鋼結(jié)構(gòu)中常用型鋼有三個種類：

角鋼、工字鋼、槽鋼。9/2/202329§6－2薄壁型鋼屋架①.角鋼：角鋼可以作受力構(gòu)件，也可以作連接桿件。角鋼有兩種：等肢角鋼、不等肢角鋼。

ａ.等肢角鋼：表示方式：∟肢寬×肢厚，如：∟100×10。

ｂ.不等肢角鋼：表示方式：∟長肢寬×短肢寬×肢厚，如：∟100×80×8。9/2/202330§6－2薄壁型鋼屋架②.工字鋼：

主要用于在腹板面內(nèi)受彎的構(gòu)件，由于它兩個方向的慣性距相差較大，單獨用作受壓構(gòu)件或斜彎構(gòu)件是不適宜的。工字鋼分為普通工字鋼和輕型工字鋼。同樣高度的輕型工字鋼的翼緣比普通工字鋼寬而薄。9/2/202331§6－2薄壁型鋼屋架

工字鋼的號碼以其腹板的高度來表示，工字鋼按腹板厚度的不同分為ａ、ｂ、ｃ三類，一般應(yīng)該盡量采用ａ類。如：Ｉ20ａ表示高度為20ｃｍ的ａ類工字鋼。我國生產(chǎn)的工字鋼最大號碼為63號，輕型工字鋼為70號。工字鋼長度為5～19ｍ。9/2/202332§6－2薄壁型鋼屋架③.槽鋼：

槽鋼的伸出肢比工字鋼大，所以斜向彎曲的構(gòu)件宜采用槽鋼。槽鋼安裝螺栓或鉚接比工字鋼容易，但槽鋼的腹板較厚，所以用槽鋼組成的構(gòu)件用鋼量較大。槽鋼的編號同工字鋼類似。我國生產(chǎn)的槽鋼最大號碼為40號，長度為5～19ｍ。9/2/202333§6－2薄壁型鋼屋架

另外，還有薄壁型鋼，它用薄鋼板模壓或彎曲而成。由于壁?。?.5～5ｍｍ），因而特別經(jīng)濟。但承重結(jié)構(gòu)的受力桿件的壁厚不宜＜2ｍｍ，成型后的鋼材不得有裂紋。鋼結(jié)構(gòu)也常用無縫鋼管或水煤氣輸送鋼管。無縫鋼管的外徑為70～219ｍｍ，壁厚4～30ｍｍ。由于無縫鋼管的壁較厚，不經(jīng)濟，常用水煤氣輸送管。9/2/202334§6－2薄壁型鋼屋架4.焊接工藝

①鋼結(jié)構(gòu)的連接方式：鉚接、焊接、螺栓連接。

②焊接的特點：

優(yōu)點：構(gòu)造簡單、用鋼省、加工簡便、密封性好、剛度大、生產(chǎn)效率高等。

缺點：焊件會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余變形、焊接結(jié)構(gòu)對裂紋敏感、局部裂紋會擴大到整個截面、焊縫附件材質(zhì)變脆等。9/2/202335§6－2薄壁型鋼屋架③焊條（156）ａ.光焊條（無藥皮的焊條）ｂ.藥皮的作用：提高電弧燃燒的穩(wěn)定性、形成保護性氣體和熔渣、脫氧以及向焊縫金屬中摻入必要的合金元素成分。9/2/202336§6－2薄壁型鋼屋架ｃ.鋼結(jié)構(gòu)中常用焊條：Ｅ43××、Ｅ55×和55××型。焊條大體分為兩類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：焊條應(yīng)該符合《碳鋼焊條》（ＧＢ5117－85）或《低合金鋼焊條》（ＧＢ5118－85）的規(guī)定。選擇的焊條型號應(yīng)該與主體金屬強度相適應(yīng)。9/2/202337§6－2薄壁型鋼屋架ｄ.常用兩類焊條型號所代表的意義（a）、碳鋼焊條：比如

E43（50）××其中E——焊條；

43（50）——熔敷金屬抗拉強度最小值，43mpa或者50mpa；第一個×——焊接位置；第二個×——藥皮類型和焊接電流種類。9/2/202338§6－2薄壁型鋼屋架（b）、低合金鋼焊條：

比如E50（55）××－××其中E——焊條；

50（55）——熔敷金屬抗拉強度最小值，50mpa或者55mpa；第一個×——焊接位置；第二個×——藥皮類型和焊接電流種類。第三、四個××——熔敷金屬化學(xué)成分分類代號。9/2/202339§6－2薄壁型鋼屋架ｅ.焊條的焊接位置（下圖）平焊、立焊、仰焊、橫焊。藥皮不同的焊條適用于不同的位置。全位置焊條——適用于上述四種位置的焊條。9/2/202340§6－2薄壁型鋼屋架5.焊縫的形式與構(gòu)造ａ.對接焊縫對接焊縫的表面凸出部分，能夠起到彌補焊縫表面的粗糙和內(nèi)部有夾渣、氣泡等缺陷的作用。但對受動力荷載的構(gòu)件，凸出部分反而會降低疲勞強度，所以應(yīng)該順受力方向把它加工平整。9/2/202341§6－2薄壁型鋼屋架

對接焊縫的優(yōu)點：用料經(jīng)濟，傳力均勻、平順，沒有顯著的應(yīng)力集中，承受動力荷載的構(gòu)件最適于采用對接焊縫。

對接焊縫的缺點：施焊時焊件應(yīng)保持一定的間隙，板邊需要加工，施工不便。9/2/202342§6－2薄壁型鋼屋架ｂ.角焊縫角焊縫——在相互搭接或丁字連接構(gòu)件的邊緣，所焊截面為三角形的焊縫。角焊縫按受力方向可分為平行于力作用方向的側(cè)面角焊縫和垂直于力作用方向的正面角焊縫（端焊縫），

見下頁圖。9/2/202343§6－2薄壁型鋼屋架圖片9/2/202344§6－2薄壁型鋼屋架

角焊縫兩邊夾角為直角的稱為直角角焊縫（簡稱角焊縫）（下圖）。9/2/202345§6－2薄壁型鋼屋架

夾角為銳角或鈍角的稱為斜角角焊縫（下圖）。規(guī)范規(guī)定：斜角角焊縫不宜用作受力焊縫（鋼管結(jié)構(gòu)除外）。9/2/202346§6－2薄壁型鋼屋架

鋼結(jié)構(gòu)中，最常用的是下圖所式的普通直角角焊縫。其他如平坡、凹面或深熔等形式主要是為了改變受力狀態(tài)，避免應(yīng)力集中，一般多用于直接受動力荷載的結(jié)構(gòu)。9/2/202347§6－2薄壁型鋼屋架

桿件與節(jié)點板的連接焊縫一般宜采用兩面?zhèn)群?，也可用三面圍焊；對角鋼桿件可采用Ｌ形圍焊，但為不引起偏心，一般只適用于受力較小的桿件。所有圍焊的轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。下圖為桿件與節(jié)點板焊縫連接的示意圖。9/2/202348§6－2薄壁型鋼屋架

當角焊縫的端部在轉(zhuǎn)角處作長度為2ｈｆ的繞角焊時，轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊（下圖）。9/2/202349§6－2薄壁型鋼屋架

在搭接連接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度的5倍，并不得小于25ｍｍ。角焊縫的優(yōu)點是：焊件板邊不必預(yù)先加工，也不需要校正縫距，施工方便。角焊縫的缺點是：應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴重。由于必須有一定長度的搭接長度，角焊縫連接在材料使用上不夠經(jīng)濟。9/2/202350§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（目錄）一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性52二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工541.整體安裝56

ａ.整體提升法57

ｂ.整體頂升法59①上頂升法62②下頂升法642.整體吊裝法653.懸吊拼裝法66三、鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求和施工安全67

（一）、鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求

1.制作時的質(zhì)量要求

2.安裝時的質(zhì)量要求（二）、質(zhì)量通病與安全措施68

1.鋼結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量通病

2.鋼結(jié)構(gòu)施工中的安全措施9/2/202351§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——是許多桿件沿平面或立面按一定規(guī)律組成的高次超靜定空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它改變了一般桁架的受力狀態(tài)，由于桿件之間互相支撐，所以，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好，空間剛度大能承受來自各個方向的荷載。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的種類很多，按其外形可以分為曲面網(wǎng)殼和平面網(wǎng)架；按結(jié)構(gòu)可以分為單層和雙層的。最常用的是雙層平面網(wǎng)架。9/2/202352§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：①.經(jīng)濟；②.安全；③.跨度大；④.有利于建筑造型和立面處理。9/2/202353§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工網(wǎng)架的制作與安裝分為三個階段：

第一階段，制備桿件及其節(jié)點。在工廠進行，和一般鋼結(jié)構(gòu)的制作相同。第二階段，基本單元體的拼裝。在工廠和施工現(xiàn)場附近進行，單元體的大小視網(wǎng)格尺寸及其運輸條件而定，可以是一個網(wǎng)格，也可以是幾個網(wǎng)格。9/2/202354§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

第三階段，現(xiàn)場安裝。這是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工中最重要的一項。安裝的方式有三種：ａ.整體安裝、ｂ.懸挑拼裝、ｃ.地面部分拼裝然后高空總裝。下面簡單介紹一下：ａ.整體安裝、ｂ.懸挑拼裝。9/2/202355§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1.整體安裝在地面拼裝成網(wǎng)架整體，然后提升到設(shè)計位置。拼裝時在地面先砌一些磚墩，其標高應(yīng)該符合網(wǎng)架各相應(yīng)點的高差。拼裝時，從中心開始，逐漸向四周擴散。拼裝好后整體安裝主要有以下兩種方式：ａ整體提升法；ｂ.整體頂升法。9/2/202356§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)ａ.整體提升法整體提升法——是指在結(jié)構(gòu)柱上安裝提升設(shè)備直接提升網(wǎng)架，或在提升網(wǎng)架的同時用滑升模板施工的方式進行柱子的施工。適用于：支點較多的周邊支承網(wǎng)架，利用升板、滑升模板等小型機具便可提升，但高空不能移位，并適用于場地窄小的施工條件。9/2/202357§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

提升點的位置和數(shù)量的選擇應(yīng)該與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用時的受力狀況盡量接近。提升點必須同步上升，所以應(yīng)使各提升點設(shè)備的負荷盡量接近。采用提升法時，應(yīng)考慮風力對網(wǎng)架施工的影響。9/2/202358§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)ｂ.整體頂升法整體頂升法——是在設(shè)計位置的地面上將網(wǎng)架拼裝成整體，然后利用千斤頂和支承結(jié)構(gòu)（如混凝土柱塊）的輪番堵塞，將網(wǎng)架逐步提升到設(shè)計標高的施工方法。適用于：支承點較少的支承網(wǎng)架。9/2/202359§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

特點：施工設(shè)備簡單，頂升能力大，但有時由于頂升施工的需要，使柱子斷面尺寸較大。由于千斤頂起重能力大，一般可以將屋面構(gòu)件放在網(wǎng)架上一起頂升，以減少垂直運輸。整體頂升法盡量利用網(wǎng)架的永久性支承柱作為頂升用的支承結(jié)構(gòu)。9/2/202360§6－3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

頂升法在頂升過程中的同步問題比提升法更為重要。預(yù)制的混凝土柱塊高度應(yīng)該為千斤頂有效沖程的整倍數(shù)。頂升過程中要特別注意風力對網(wǎng)架及其網(wǎng)架支承柱的影響。頂升點的位置和數(shù)量的選擇應(yīng)該與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用時的受力狀況盡量接近。根據(jù)千斤頂放置位置的不同，頂升法可以分為：上頂升法