钢结构工程基础知识PPT课件
2024版钢结构ppt课件

01钢结构定义02发展历程由钢材制成的工程结构,具有轻质、高强、施工速度快等特点。
从工业革命时期的初步应用到现代建筑业的广泛应用,钢结构经历了不断的技术创新和发展。
钢结构定义及发展历程钢材性能与分类钢材性能包括力学性能、工艺性能和耐久性等方面,如抗拉强度、屈服点、延伸率、冷弯性能等。
钢材分类根据化学成分、冶炼方法、用途等不同,钢材可分为碳素钢、合金钢、不锈钢等多种类型。
0102强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保等。
耐火性差、易腐蚀、隔音效果一般、设计要求高等。
优势局限性钢结构优势与局限性应用领域及发展趋势应用领域广泛应用于工业厂房、高层建筑、桥梁、海洋平台等领域。
发展趋势随着新材料、新技术的不断涌现,钢结构将朝着更加轻质、高强、耐久、环保的方向发展,同时智能化、模块化等新型建造方式也将得到更广泛的应用。
03通过电弧或火焰将焊条和焊件局部加热到熔化状态,形成永久性的连接。
焊接连接原理包括焊接前准备(如坡口加工、清理焊件等)、装配与定位、焊接工艺参数选择、焊接操作以及焊后检验等步骤。
工艺流程常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等,设备包括焊机、焊枪、焊条等。
焊接方法与设备焊接连接原理及工艺流程01螺栓连接类型包括普通螺栓连接和高强度螺栓连接,其中高强度螺栓连接又分为摩擦型连接和承压型连接。
02选用原则根据连接件的受力情况、工作环境、安装条件等因素选择合适的螺栓类型和规格。
03安装与紧固螺栓连接安装时应保证螺栓与孔洞的配合精度,采用正确的紧固方法和力矩,避免过紧或过松。
螺栓连接类型与选用原则铆接技术简介及实例分析铆接技术简介铆接是一种通过铆钉将两个或多个构件连接在一起的方法,具有连接可靠、承受载荷大等优点。
实例分析以某钢结构桥梁为例,介绍铆接技术在桥梁建设中的应用,包括铆钉的选用、铆接工艺以及铆接质量的检验等。
优缺点及适用范围分析铆接技术的优缺点,如连接强度高、密封性好但拆卸困难等,并指出其适用于承受较大载荷和需要密封的场合。
钢结构工程基础知识-PPT

为600~8000C。
共63页 第16页
1.3 构件加工
⑵ 机械矫正
是通过专用矫正机使用权弯曲的钢材在外力作用下产生过量的 塑性变形,以达到平直的目的。
拉伸机矫正:用于薄板扭曲、型钢扭曲、钢管、带钢、线材等 的矫正。
压力机矫正:用于板材、钢管和型钢的矫正。 多辊矫正机:用于型材、板材等的矫正。
液压矫正机
1.3 构件加工
液压板料折弯机
数控三维钻孔机
共63页 第14页
1.3 构件加工
1.3.3 构件矫正
钢材在存放、运输、吊运和加工成型过程中会变形,必须对不符 合技术标准的钢材、构件进行矫正。钢结构的矫正,是通过外力或 加热作用迫使钢材反变形,使钢材或构件达到技术标准要求的平直 或几何形状。
矫正的方法:火焰矫正(亦称热矫正)、机械矫正和手 工矫正(亦称冷矫正) 。
焊条直径——根据焊件厚度、接头形式、焊缝位置 和焊接层次来选择。
焊接电流——根据焊条的类型、直径、焊件的厚度、 接头形式、焊缝空间位置等因素来考虑。其中焊条直径和 焊缝空间位置最为关键。
电弧电压——根据电源特性,由焊接电流决定相应 的电弧电压。此外电弧电压还与电弧长有关。
共63页 第25页
2.1 钢结构构件焊接
钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时,其深度不得大于该钢材厚 度允许偏差值的1/2,且锈蚀等级应在C级及C级以上。
⑶ 允许偏差抽查:钢板抽查厚度,型钢抽查规格尺寸,每
一品种、规格各抽查5处。
⑷ 抽样复验:国外进口钢材、钢材混批、板厚≥40mm且有
Z向性能要求的厚板、结构安全等级为一级大跨度结构中主要受力 构件采用的钢材、设计有复验要求的钢材、对质量有疑义的钢材应 进行抽样复验。
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两焊件端面间构成大于30°、小于 135°夹角的接头形式,承载能力较弱,
常用于不重要的结构中。
T形接头
一焊件之端面与另一焊件表面构成复 角或近似直角的接头形式,受力情况 复杂,需采取加强措施。
搭接接头
两焊件部分重叠构成的接头形式,承 载能力低,应力分布不均匀,应避免 使用。
焊接质量检查与验收标准
高强度螺栓连接和铆钉连接承 载能力较高,普通螺栓连接承
载能力较低。
疲劳性能
高强度螺栓连接和铆钉连接疲 劳性能好,普通螺栓连接疲劳
性能较差。
安装拆卸方便性
普通螺栓连接安装拆卸方便, 高强度螺栓连接和铆钉连接安
装拆卸较困难。
适用范围
普通螺栓连接适用于次要结构 部位,高强度螺栓连接和铆钉
连接适用于重要结构部位。
维护保养
根据检查结果制定相应的维护保养 策略,如补漆、更换涂层等,确保 钢结构的防腐、防火性能得到有效 维护。
执行与记录
按照维护保养策略执行相关操作, 并做好记录,以便后续跟踪和管理。
案例分析:典型钢结
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构工程实例剖析
高层建筑中应用实例分享
上海中心大厦
采用钢框架-核心筒结构体系,高度达632米,为世界第二高楼。通过高强度钢材和先进焊接技术实现结 构轻量化。
防火涂料种类和涂刷技巧
防火涂料种类
根据防火等级和使用要求,选择合适的防火涂料,如膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料等。
涂刷技巧
施工前对钢结构表面进行处理,确保表面平整、无油污和杂质;涂刷时采用适当的涂刷工具,确保涂层均匀、无 漏刷现象。
维护保养策略制定和执行
定期检查
定期对钢结构进行防腐、防火涂 层检查,发现问题及时处理。
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6、吊车梁:吊车的轨 道,通常表示为DCL, 构造较为复杂,不介 绍了
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次构件部分
1、水平支撑:增加屋盖的整体刚度;减 少弦杆出平面的计算长度,节约钢材; 增加弦杆侧向稳定性。一般表示为SC, 由圆钢制作而成
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3、抗风柱:简单的个 人理解就是 传递荷 载、连接作用,通常 表示为KFZ,一般也 是用H型钢制作的
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4、檩条:作用是将屋面荷载(墙面荷载) 通过檩传递到梁(柱)上;通常的表示 方法为屋面檩条 LT,墙面檩条称为墙梁 QL,一般为C型钢和Z型钢
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3、拉条:减小檩条的侧向变形和扭转, 提高檩条承载力。拉条一般由圆钢加工 成的,表示为直拉条T,斜拉条XT
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4、系杆:系杆的作用主要是提高结构的 整体刚度,使结构发挥空间作用,保证 结构的几何稳定性和受压构件的侧向稳 定。表示为XG或者ST,一般是有圆管 加工成的
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5
钢结构厂房的主要构件
• 主构件
1、钢柱; 2、钢梁,也称为屋架梁; 3、抗风柱; 4、屋面檩条、墙面檩条
(也称为墙梁); 5、钢板天沟; 6、吊车梁
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能
可焊性
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Z向收缩率
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大;塑性、韧性好。 2、材质均匀,符合力学假定,安全可靠度高。 3、工厂化生产,工业化程度高,施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火;易锈蚀,耐腐性差。 二、钢结构的应用
重型工业厂房、大跨度建筑的屋盖、多层及超高层建筑、 高耸结构、组合结构
三、钢结构的设计方法(极限状态设计法) 1、承载能力极限状态设计法 2、正常使用极限状态设计法
2
第一节 钢结构的特点及应用
一、钢结构的特点
1、材料强度高、强重比大;塑性、韧性好。 2、材质均匀,符合力学假定,安全可靠度高。 3、工厂化生产,工业化程度高,施工速度快。 4、钢结构耐热不耐火;易锈蚀,耐腐性差。
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二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
4
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
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第七节 结构钢材的种类、规格及其选
用
一、结构钢材的种类
Q235A.b
1、Q:表示“屈”字拼音首位字母,意为“屈服强度”;
2、质量等级:分A~E五级(字序越高质量越好);
3、脱氧方法:F-沸腾钢;b-半镇静钢; Z-镇静钢(一般 省
略); TZ-特殊镇静钢。 注:1、炭素结构钢(Q235)分:A、B、C、D 四级,含
四、钢材的主要力学性能 强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、可焊性、Z向性能 12
第五节 复杂应力作用下结构钢材的屈服条件
只有正应力
f
只有剪应力 既有正应力又有剪应力
f
3
2 3 2 f
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第六节 钢材的破坏形式
塑性破坏
破坏时有很大的塑性变形
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防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度,确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法,评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法,检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件,以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
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构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施,如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸,了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求,掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件,制定 切实可行的施工方案,包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求,准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料,以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展,钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时,随着新材料和新技术的不断涌现,钢结构的应用范围将进 一步扩大,市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观;符合现行国家规范和行 业标准;考虑施工便利性和可持续性。
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(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(a)对接连接;(b)用拼接盖板的对接连接;(c)搭接连接; (d)、(e)T形连接;(f)、(g)角部连接
中新房华构住工
《钢结构基础与识图》
焊缝按其工作性质来分有强度焊缝和密强焊缝两种。强度焊缝只作为传 递内力之用,密强焊缝除传递内力外,还必须保证不使气体或液体渗漏。
气体保护焊是用惰性气体(或CO2)气体作为电弧的保护介质, 使熔化金属与空气隔绝,以保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热 集中,焊接速度快,熔深大,故焊缝强度比手工焊的高。且塑性和抗 腐蚀性好,适合于厚钢板的焊接。
焊丝
中新房华构住工
《钢结构基础与识图》
(二)焊缝形式
焊缝连接形式根据被连接构件间的相互位置可分为对接、搭接、T形连接和 角接等四种形式。这些连接所用的焊缝有对接焊缝和角焊缝两种基本形式。在 具体应用时,应根据连接的受力情况,结合制造、安装和焊接条件进行选择。
造方便,连接刚度大,密封性能好,在一定条件下易于 采用自动化作业,生产效率高。
缺点:焊缝附近钢材因焊接高温作用形成的热影响
区可能是某些部位材质变脆;焊接过程中钢材受到分布 不均匀的高温和冷却,使结构产生焊接残余应力和残余 变形,对结构的承载力、刚度和使用性能有一定影响; 焊接结构由于刚度大,局部裂纹一经发生很容易扩展到 整体,尤其是在低温下易发生脆断;焊缝连接的塑性和 韧性较差,施焊时可能产生缺陷,使疲劳强度降低。
中新房华构住工
《钢结构基础与识图》
自动焊的焊缝质量稳定,焊缝内部缺陷较少,塑性好,冲击韧性好, 适合于焊接较长的直接焊缝。半自动焊因人工操作,适用于焊曲线或任意形 状的焊缝。自动和半自动焊应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂,焊丝应 符合国家标准的规定,焊剂应根据焊接工艺要求确定。
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常见问题及解决方案
常见问题
包括钢材质量不达标、焊接质量差、构件变形等,这些问题会严重影响钢结构工程的安全性和稳定性 。
解决方案
针对不同问题采取相应的解决措施,如更换合格钢材、加强焊接质量控制、进行构件矫正等,确保钢 结构工程的质量和安全性。同时,加强施工过程中的质量监控和预防措施,减少问题的出现。
构件连接技巧
熟练掌握各种连接方法, 如焊接连接、螺栓连接、 铆钉连接等,确保连接质 量符合设计要求。
精度控制
在安装过程中,严格控制 构件的轴线位置、标高、 垂直度等精度指标,确保 安装质量。
安装施工过程中的安全防护
高空作业安全
遵守高空作业安全规定,穿戴好 安全防护用品,如安全带、安全
帽等,确保高空作业安全。
。
工业厂房
钢结构厂房具有建设周 期短、节能环保、灵活
多变等特点。
海洋工程
钢结构在海洋平台、船 舶等领域具有广泛应用 ,因其耐腐蚀性和承载
能力强。
钢结构工程的发展趋势
绿色化
智能化
随着环保意识的提高,钢结构工程将更加 注重环保材料和绿色施工技术的应用。
借助计算机技术和人工智能技术,实现钢 结构工程的智能化设计、制造和施工。
组装焊接
将加工好的零件进行组装,采 用合适的焊接工艺进行焊接,
确保焊缝质量和强度。
检验与修整
对焊接完成的构件进行质量检 验,对不合格处进行修整,确
保产品质量。
关键工艺与设备
切割工艺与设备
采用火焰切割、激光切割等高 精度切割设备,确保切割精度
和效率。
焊接工艺与设备
采用自动化焊接设备和先进的 焊接工艺,如埋弧焊、气体保 护焊等,提高焊接质量和效率 。
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4.浇筑混凝土或砌筑耐火砖:采用混凝土或耐火砖完全封闭钢构 件。
5.采用耐火轻质板材作为防火外包层:采用纤维增强水泥板(如 12 板、34 板)、硅酸钙板等将构件包裹起来。防火板由工厂加工, 表面平整、装饰性好。
6.涂抹防火涂料:用喷涂机具将防火涂料直接喷涂于构件表面, 形成保护层。这种方法施工简便,重量轻,耐火时间长,而且不受钢 构件几何形状限制,具有较好的经济性和实用性。
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钢结构的防火
目前提高钢结构抗火性能的主要方法有:
1.水冷却法:在空心钢构件内充水,并与设于顶部的水箱相连, 形成封闭冷却系统,使钢结构在火灾时保持较低的温度。
2.屏蔽法:把钢构件包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内,主要 适用于屋盖系统的保护。吊顶的接缝、孔洞处应严密,防止窜火。
3.水喷淋法:在结构顶部设喷淋供水管网,火灾时自动启动(手 动)开始喷水,在构件表面形成一层连续流动的水膜,从而起到保护 作用。
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0 概述
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单层厂房
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国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳9万人。平面为椭圆形,长轴 340m短轴290m。屋盖中间有一个146m×76m的开口,原设计成开合屋盖,由 于造价太高等原因,修改为185m×128m 的开口。采用加肋薄壁箱形截面 , 总用钢量达16万吨 。
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体育场内景
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焊接节点
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屋盖网格
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焊接球节点
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上海金茂大厦
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美国旧金山金门大桥,金门大桥是世界著名大桥之一,被誉为近代桥梁 工程的一项奇迹,也被认为是旧金山的象征。
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钢结构的建造过程
1.工厂制造——验收、放样、加工、装配、 矫正、除锈、涂漆
2.工地安装——扩大拼装、吊装就位、临 时固定、最后固定
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钢结构的防火
钢材虽为非燃烧的建筑材料,但不耐火,钢材的力学性能, 如屈服点、抗拉强度及弹性模量等会受到温度影响而发生变化, 在高温下,钢材的强度和刚度都将迅速降低。通常在温度达到 450℃ , 600℃ 时,钢结构构件就会失去承载能力,因此,无防 火保护的钢构件在火灾中很容易破坏。如2001 年9月11日,美国 纽约的世贸中心双塔楼遭受恐怖分子劫持的飞机撞击,南北两塔 楼在飞机撞击时并没有立即倒塌,但由于飞机上携带有几十吨的 高级航空燃油,当飞机撞进大楼之后油箱破裂,几十吨燃油迅速 燃烧起来,大火使室内温度高达800℃ ~1400℃,造成支承大楼 的钢结构体系因高温作用而失效,在飞机撞楼后约一个小时,南 北两塔楼原地坐塌,死亡和失踪的人员约4000 人,直接经济损 失高达数百亿美元。