钢结构施工测量与监测

7.1 渗碳
• 将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表 层的工艺称为渗碳。其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回 火，使工件表面具有高的硬度、耐磨性和良好的抗疲劳性能， 而心部具有较高的强度和良好的韧性。渗碳广泛用于在磨损情 况下工作并承受冲击载荷、交变载荷的工件，如汽车、拖拉机 的传动齿轮，内燃机的活塞销等。
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第一节 钢结构施工测量
• （３）天顶垂准测量。天顶垂准测量也称为仰视法竖向测量，是采用 挂垂球、经纬仪投影和激光铅垂仪法来传递坐标的方法。但这种测量 方法受施工场地及周围环境的制约，当视线受阻，超过一定高度或自 然条件不佳时，施测就无法进行。
• 天顶法垂准测量的基本原理是应用经纬仪望远镜进行观测，当望远镜 指向天顶时，旋转仪器，利用视准轴线可以在天顶目标上与仪器的空 间画出一个倒锥形轨迹。然后调动望远镜微动手轮，逐步归化，往复 多次，直至锥形轨迹的半径达到最小，近似铅垂。天顶目标分划的成 像，经望远镜棱镜通过９０°折射进行观测。其施测程序及操作方法 如下。
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7.1 渗碳
• 2.渗碳后的组织 • 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20, 20Cr,
20CrMnTi, 12CrNi3等。渗碳后渗层中的含碳量表面最高(约1. 0%，由表及里逐渐降低至原始含碳量。所以渗碳后缓冷组织 自表面至心部依次为:过共析组织(珠光体+碳化物)、共析组织 (珠光体)、亚共析组织(珠光体+铁素体)的过渡层，直至心部的 原始组织。对于碳钢，渗层深度规定为:从表层到过渡层一半 (50%P+50%F)的厚度。图7-2为低碳钢渗碳缓冷后的显微组织。 • 根据渗层组织和性能的要求，一般零件表层含碳量最好控制在 0. 85 %-1. 05%，若含碳量过高，会出现较多的网状或块状碳 化物，则渗碳层变脆，容易脱落;
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第一节 钢结构施工测量
• １． 外控法 • 外控法是在建筑物外部，利用经纬仪，根据建筑物轴线控制桩进行轴
线的竖向投测。当施工场地比较宽阔时多使用外控法。 • （１）在建筑物底部投测中心轴线位置。高层建筑的基础工程完工后
，将经纬仪安置在轴 • 线控制桩A１、A １ ′、B １和B １ ′上，把建筑物主轴线精确地投测到建
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第一节 钢结构施工测量
• 式中 v———改正数； • N———测站数； • n———测回数； • m———垂准点位中误差； • r———垂准测量相对精度； • ρ″＝２０６２６５″。
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项目七 钢的化学热处理
• 7.1 渗碳 • 7.2 渗氮 • 7.3 碳氮共渗 • 本篇小结
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7.1 渗碳
• (1)延时淬火法。工件渗碳后出炉，自渗碳温度预冷到略高于心 部Ar3的温度后立即淬火。这种方法不需重新加热淬火，因而 减少了热处理变形，节省了时间和费用。但由于渗碳温度高， 加热时间长，因而奥氏体晶粒易粗大，淬火后残余奥氏体量较 多。所以只适用于本质细晶粒钢和性能要求不高的工件。
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7.1 渗碳
• (2)固体渗碳。固体渗碳法是将工件埋在固体渗碳剂中，装箱 密封，放入一般的加热炉中加热到渗碳温度保温，使工件表面 增碳，是一种古老的方法。
• 固体渗碳剂是由主渗剂(木炭粒)和催渗剂(BaC03)组成的混 合物。在渗碳温度下，渗碳剂发生如下反应:
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• 式中 μ、μ１———丈量犮与b的误差系数； • e———对中误差； • M α———测设角度误差； • τ ———标定误差。 • 由上式可以看出，C点离开A点和犗点愈远，其误差愈大。尤其是b的
增大影响更大。此外，我们还可看出，总误差不是取决于角度α 的大 小，而是取决于测设角度的精度。因此，为了减少误差犕，需要提高 测设长度和角度的精度
择直角坐标法、极坐标法、角度（方向）交会法、距离交会法等方法 。本书主要介绍极坐标法和直角坐标法。 • １． 极坐标法放样 • 采用极坐标法放样时，要相对于起始方向先测设已知的角度，再由控 制点测设规定的距离。
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第一节 钢结构施工测量
• 如图９-１所示，设有通过控制点O的坐标轴O和O y，待放样点C的 坐标为（x，y），放样采用极坐标法，由位于Ox轴上距离点O为犮 的点A来进行，也就是说，在A点测设出预先算得的角度α，再由点A 测设距离到点C。为了对点C进行放样，需进行下列工作。
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第一节 钢结构施工测量
• ２． 直角坐标法放样 • 用直角坐标法放样时，先要在地面上设两条互相垂直的轴线作为放样
控制点。此时，沿着犣轴测设纵坐标，再由纵坐标的端点对犣轴作垂 线，在垂线上测设横坐标。为了进行校核，可以按上述顺序从另一轴 线上作第二次放样。为了使放样工作精确、迅速，在整个建筑场地应 布设方格网作为放样工作的控制。这样，建筑物的各点就可根据最近 的方格网顶点来放样。 • （二）控制点竖向投测 • 建筑物平面控制网，四层以下宜采用外控法，四层及以上宜采用内控 法。上部楼层平面控制网，应以建筑物底层控制网为基础，通过仪器 竖向垂直接力投测。竖向投测宜以每５０～８０犿设一转点，控制点 竖向投测的允许误差应符合表９-１的规定。
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第一节 钢结构施工测量
• ２． 内控法 • 当施工场地窄小，无法在建筑物之外的轴线上安置仪器施测时，多使
用内控法。依据仪器的不同，内控法又可分为吊线坠法、激光铅垂仪 法、天顶垂准测量及天底垂准测量四种投测方法。 • （１）吊线坠法。吊线坠法是使用较重的特制线坠悬吊，以首层靠近 建筑物轮廓的轴线交点为准，直接向各施工层悬吊引测轴线。吊线坠 法竖向测量一般用于高度为５０～１００ｍ 的高层建筑施工中。 • 但在使用吊线坠法向上引测轴线中，要特别注意线坠的几何形体要规 正，悬吊时上端要固定牢固，线中间没有障碍，尤其是没有侧向抗线 ；在逐层引测中，要用更大的线坠每隔３～５层，由下面直接向上放 一次通线，以作校测。在用吊线坠法施测时，如用铅直的塑料管套着 线坠线，并采用专用观测设备，则精度更高。
• （１）在Ox方向上量出由点O到点A的距离犮。 • （２）仪器对中。 • （３）在A点安置仪器测设角度α。 • （４）沿着所测设的方向，由A点量出距离b。 • （５）在地面上标定C点的位置。
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第一节 钢结构施工测量
• 以上各项工作均具有一定的误差。由于各项误差都是互不相关地发生 ，所以彼此均是独立的，按误差理论可得用极坐标法测设C点的误差 ：
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7.1 渗碳
• 7.1.1渗碳处理的原理与形式 • 1.渗碳方法 • 根据所用渗碳介质的工作状态，渗碳方法一般分为气体渗碳、固
体渗碳、真空渗透和盐浴渗碳等。常用的是气体渗碳和固体渗碳， 尤其是气体渗碳法。 • (1)气体渗碳。气体渗碳法是将工件放入密封的渗碳炉内，加热到 900 ℃~950 ℃，然后向炉内滴入煤油、苯、甲醇等有机液体，或 直接通入煤气、石油液化气等气体，通过化学反应产生活性碳原 子，使钢件表面渗碳，如图7-1所示。渗碳使低碳(碳质量分数为 0.15%-0. 30%)钢件表面获得高浓度的碳。气体渗碳法的优点是生 产效率高，渗层质量好，劳动强度低，便于直接淬火。
• ３）转动仪器照准架１８０°，重复上述程序，分别读取x格值犌′J 和y格值C′J。然后调动望远镜微动手轮，将横丝与
• 格值重合，将仪器照准架旋转９０°，置横丝与目标分划板X轴平行
，读取y格值C′J，略调微动手轮，使横丝与
格值相重合。
• 所测得 始依据。
的读数为一个测回，记入手簿作为原
• 在数据处理及精度评定时应按下列公式进行计算：
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7.1 渗碳
含碳量过低，则硬度不足，耐磨性差。 • 渗碳层含碳量和渗碳层深度依靠控制通入的渗碳剂量、渗碳时
间和渗碳温度来保证。 • 当渗碳零件有不允许高硬度的部位时，如装配孔等，应在设计
图样上予以注明。该部位可采取镀铜或涂抗渗涂料的方法来防 止渗碳，也可采取多留加工余量的方法，待零件渗碳后在淬火 前去掉该部位的渗碳层(即退碳)。 • 3.渗碳后的热处理 • 工件渗碳后，必须经过淬火和低温回火，才能达到性能要求。 根据工件材料和性能要求的不同，其淬火方法有三种。
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第一节 钢结构施工测量
• （２）激光铅垂仪法。激光铅垂仪是一种铅垂定位专用仪器，适用于 高层建筑的铅垂定位测量。该仪器可以从两个方向（向上或向下）发 射铅垂激光束，用它作为铅垂基准线，精度比较高，仪器操作也比较 简单。
• 此方法必须在首层面层上做好平面控制，并选择四个较合适的位置作 为控制点（图９-４）或用中心十字控制。在浇筑上升的各层楼面时 ，必须在相应的位置预留２００ｍｍ×２００ｍｍ与首层层面控制点 相对应的小方孔，保证能使激光束垂直向上穿过预留孔。在首层控制 点上架设激光铅垂仪，调置仪器对中整平后接通电源，使激光铅垂仪 发射出可见的红色光束，投射到上层预留孔的接收靶上，查看红色光 斑点离靶心距离最小点，此点即为第二层上的一个控制点。其余的控 制点用同样的方法作向上传递。
7.1 渗碳
• 固体渗碳法的渗碳速度，大约每保温一小时，平均渗入0. 1 mm。
• 固体渗碳的优点是设备简单，成本较低，大小零件都可用。缺 点是渗碳速度慢，生产效率低，劳动条件差，渗碳后不易直接 淬火。
• (3)真空渗碳。真空渗碳是将零件放入特制的真空渗碳炉中，先 抽真空达到一定的真空度，然后将炉温升至渗碳温度，再通入 一定量的富化气进行渗碳。由于炉内无氧化性气体等其他不纯 物质，零件无吸附气体，因而工件表面活性大，通入富化气后， 渗碳速度快(获得同样渗层厚度，渗碳时间约为普通气体渗碳 的1/3 )，而且表面光亮。
筑物的底部，并设立标志，如图９-２中所示的a １ 、a １ ′、b １和b １ ′ ，以供下一步施工及向上投测之用。 • （２）向上投测中心线。随着建筑物不断升高，要逐层将轴线向上传
A １ 、A １ ′、 B １和B １ ′上，严格整平仪器，用望远镜瞄准建筑物底部已标出的轴 线a １ 、a １ ′、b １和b １ ′点，用盘左和盘右分别向上投测到每层楼板 上，并取其中点作为该层中心轴线的投影点，如图９-２中所示的a２ 、a ２ ′、b ２和b ２ ′点。
第九章 钢结构施工测量与监测
• 第一节 钢结构施工测量 • 第二节 钢结构施工监测
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第一节 钢结构施工测量
• 一、平面控制网
• 平面控制网，即根据场区地形条件和建筑物的结构形式，布设的十字 轴线或矩形控制网。平面布置为异形的建筑可根据建筑物形状布设多 边形控制网。
• （一）定位放线 • 建筑物的轴线控制桩应根据建筑物的平面控制网测定，定位放线可选
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第一节 钢结构施工测量
• （３）增设轴线引桩。当楼房逐渐增高，而轴线控制桩距建筑物又较 近时，望远镜的仰角较大，操作不便，投测精度也会降低。为此，要 将原中心轴线控制桩引测到更远的安全地方，或者附近大楼的屋面。
• 具体做法如下：将经纬仪安置在已经投测上去的较高层（如第十层） 楼面轴线a １ ０、a １ ０ ′上，如图９-３所示，瞄准地面上原有的轴线 控制桩A １和A １ ′点，用盘左、盘右分中投点法，将轴线延长到远处 A ２和A ２ ′点，并用标志固定其位置，A ２ 、A ２ ′即为新投测的A １ A １ ′轴控制桩。更高各层的中心轴线，可将经纬仪安置在新的引桩上， 按上述方法继续进行投测。
• １）先标定下标志和中心坐标点位，在地面设置测站，将仪器置中、 调平，装上弯管棱镜，在测站天顶上方设置目标分划板，位置大致与 仪器铅垂或设置在已标出的位置上。
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第一节 钢结构施工测量
• ２）将望远镜指向天顶，并固定之后调焦，使目标分划板成像清晰， 置望远镜十字丝与目标分划板上的参考坐标X、Y轴相互平行，分别 置横丝和纵丝读取x和y的格值犌J和CJ或置横丝与目标分划板Y轴重 合，读取x格值犌J。
• (2)一次淬火法。一次淬火法是将工件渗碳后缓冷，然后再重新 加热进行淬火。淬火温度的选择应兼顾表层和心部，使表层不 过热而心部得到充分的强化。有时也偏重于心部或强化表层， 如强化心部则加热到Ar3以上完全淬火，如要强化表层则应加 热到Ar1以上不完全淬火。