钢结构工程制作与安装过程详解

床、砂轮切割机等切割钢材，速度 快、但切口不够光洁、噪声大。
1.2 切割下料
液 压 联 合 冲 剪 机
锯 床
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土木工程施工
1.2 切割下料
1.2.3 等离子切割下料
利用高温高速的等离子焰流将切口处金属及其氧化
物熔化并吹掉来完成切割，能切割任何金属，特别是熔点
较高的不锈钢及有色金属铝、铜等。
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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土木工程施工
第16讲 钢结构工程
1 构件制作
钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号料、
对中，使钢板的纵向中心线与滚筒轴线保持严格的平行。
③ 卷曲：对中后，
利用调节辊筒的位置使钢
钢 板
板发生初步的弯曲，然后
卷
来回滚动而卷曲。
曲
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土木工程施工
1.3 构件加工
⑵ 型材弯曲
① 型钢弯曲：型钢弯曲时断面会发生
畸变，弯曲半径越小，则畸变越大。应控制型 钢的最小弯曲半径。
构件的曲率半径较大，宜采用冷弯； 构件的曲率半径较小，宜采用热弯。
液压矫正机
多辊矫正机矫正板材
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土木工程施工
⑶ 手工矫正
采用锤击的方 法进行，操作简单 灵活。由于矫正力 小、劳动强度大、 效率低而用于矫正 尺寸较小的钢材， 或矫正设备不便于 使用时采用。
1.3 构件加工
锤击法--钢板焊接应力变形校正
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土木工程施工
1 构件制作
1.4 除锈、防腐与涂饰
施涂的方法有刷涂法(油性基料的涂料)和喷涂法(快
干性和挥发性强的涂料)
普通涂料的涂装遍数、涂层厚度应符合设计要求，钢材表面不 应误涂、漏涂，涂层应均匀，无明显皱皮、流坠、针眼、气泡及脱 皮和返锈等。防火涂料的涂层厚度应符合耐火极限的设计要求。
喷 涂 法 进 行 涂 装
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土木工程施工
切割下料、边缘加工、弯卷成型、折边、矫正和防腐与涂
饰等工艺过程。
箱型柱
格
构
式
管
吊车梁
柱
钢管柱
钢 桁 架
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土木工程施工
H型钢
蜂窝梁
轻钢结构的构件
1 构件制作
Z型钢
C型钢
彩色压型钢板
预 埋 锚 栓
钢楼承板
自然通风器
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土木工程施工
1 构件制作
1.1 放样与号料
1.1.1 放样
钢结构的防腐与涂饰包括普通涂料涂装和防火涂料涂装。涂装
前，钢材表面应除锈。
1.4.1 钢材的除锈
钢材除锈方法有：喷砂、抛丸、酸洗以及钢丝刷人工
除锈、现场砂轮打磨等。抛丸除锈是最理想的除锈方式。
喷 砂 除 锈
抛 丸 机 除 锈
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土木工程施工
1.4 除锈、防腐与涂饰
1.4.2 防腐与涂饰
③ 横向摆动——为获得一定宽 度的焊缝，焊条必须横向摆动。
平焊焊条角度 和运条基本动作
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土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
2.1.2 埋弧自动焊
埋弧自动焊的优点是：生产效率 高、焊缝质量好、节约钢材和电能、 改善了劳动条件。
弯曲折边利用折边机进行。
⑷ 制孔
包括铆钉孔、螺栓孔，可钻可冲。 钻孔用钻孔机进行，能用于钢板、型钢 的孔加工；冲孔用冲孔机进行，一般只 能在较薄的钢板、型钢上冲孔，且孔径 一般≮钢材的厚度。施工现场的制孔可 用电钻、风钻等加工。
1.3 构件加工
液压板料折弯机
数控三维钻孔机
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土木工程施工
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土木工程施工
1 构件制作
1.2 切割下料
切割是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下
料分离。常用的切割方法有：气割、机械剪切和等离子切
割三种方法。
1.2.1 气割下料
利用氧气与可燃气体混合产生的预热火焰加热金属
表面达到燃烧温度并使金属发生剧烈的氧化，放出大量的
热促使下层金属也自行燃烧，同时通以高压氧气射流，将
适用范围
普通钢结构
要求较高的钢结构
长度较长的对接 或贴角焊缝 长度较短、 弯曲焊缝 用于薄钢板
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土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
2.1.1 手工电弧焊
又称焊条电弧焊：是最普遍的熔化焊焊接方法，它是利用电弧 产生的高温、高热量进行焊接的。
⑴ 电焊机：主要有交流弧焊机、
直流弧焊机 。
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土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
焊接层数——视焊件的厚度而定。除薄板外，一般都采用多
层焊。每层焊缝的厚度过大，对焊缝 金属的塑性有不利影响，施工中每层 焊缝的厚度不应大于4～5mm。
多层焊的焊缝和焊接顺序
⑸ 焊缝的空间位置
有平焊、立焊、横焊和仰焊四种。平焊易操作，劳动条件好，
生产率高，焊缝
土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
⑶ 焊接接头与坡口
焊接前根据焊接部位的形状、尺寸、
受力的不同，选择
合适的接头类型。
常见的接头型式有 对接、搭接、丁字
常见的接头型式
接和角接等。
为确保焊 件能焊透，必 须开一定形状 的坡口。
对接接头的坡口型式
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土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
⑷ 焊接工艺参数的选择
钢结构具有强度高、结构轻、施工周期短和精度高等特点，在 建筑、桥梁等土木工程中被广泛采用。
单层厂房钢结构体系
“鸟巢”的钢结构造型
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土木工程施工
用作钢结构 的钢材有钢板、 钢带、型钢(工 字钢、槽钢、角 钢)、钢管和钢 铸件等。
钢带
概述
工字钢
钢板
槽钢及角钢
钢管
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土木工程施工
根据产品施工详图或零、部件图样要求的形状和尺
寸，按1:1的比例把产品或零、部件的实体画在放样台或 平板上，求取实长并制成样板的过程。
对复杂的壳体零、部件，还需作图展开。有条件时 应采用计算机辅助设计。
1.1.2 号料
根据样板在钢材上画出构件 的实样，并打上各种加工记号， 为钢材的切割下料作准备。
工人在号料
H型钢翼缘矫正机
钢管矫直机
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土木工程施工
1.3 构件加工
⑴ 火焰矫正
利用火焰对钢材进行局部加热，被加热处理的金属 由于膨胀受阻而产生压缩塑性变形，使较长的金属纤维冷 却后缩短而完成的。
影响矫正效果的因素：
火焰加热位置、加热的形式、
火
加热的温度。
焰
矫
火焰矫正加热的来自百度文库度：
正
对于低碳钢和普通低合金钢
等离子切割机
数控等离子切割机
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土木工程施工
1 构件制作
1.3 构件加工
1.3.1 边缘加工
对于尺寸精度要求高的腹板、翼缘板、加劲板、支
座支撑面和有技术要求的焊接坡口，需要对剪切或气割过
的钢板边缘进行加工。
边缘加工方法有：铲边、刨边、铣边和碳弧气刨边。
钢板铣边机
端面铣
滚剪倒角(坡口)机
概述
钢材的进场验收
⑴ 质量证明文件：钢材进场应有随货同行的质量合格证明
文件，进口钢材应有国家商检部门的复验报告；
⑵ 外观检查：钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷;
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
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土木工程施工
1.3 构件加工
1.3.2 弯卷成型
⑴ 钢板卷曲
钢板卷曲是通过旋转辊轴对板料进行连续三点弯曲所形成的。 钢板卷曲包括预弯、对中和卷曲三个过程。
① 预弯：钢板在卷板机上卷曲时，两端边缘总有卷不到的部
份，即剩余直边。通过预弯消除剩余直边。
② 对中：为防止钢板在卷板机上卷曲时发生歪扭，应将钢板
气割下料
CNC电脑切割生产线
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土木工程施工
1.2.2 机械剪切下料
通过冲剪、切削、磨擦等机械 来实现。
⑴ 冲剪切割：当钢板厚度
≯12cm时，采用剪板机、联合冲剪 机切割钢材，速度快、效率高，但 切口略粗糙。
⑵ 切削切割：采用弓锯床、
带锯机等切削钢材，精度较好。
⑶ 磨擦切割：采用磨擦锯
氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。
气割法有手动气割、半自动气割和自动气割。手动 气割割缝宽度为4mm，自动气割割缝宽度为3mm。
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土木工程施工
气割法设备灵活、费用低廉、精度高， 能切割各种厚度的钢材，尤其是带曲线的 零件或厚钢板，是目前使用最广泛的切割 方法。
1.2 切割下料
直 线 气 割 机
2 连接与拼装
钢构件的连接 方法有焊接、紧固 件连接(螺栓连接、 射钉、自攻钉、拉 铆钉)及铆接三种。
第16讲 钢结构工程
铆接连接
广州电视塔外筒 钢结构焊接施工
南京大胜关长江大桥 高强螺栓连接施工
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土木工程施工
2 连接与拼装
2.1 钢结构构件焊接
钢结构常用焊接方法、特点及适用范围
焊接方法
【教学重点】构件工厂制作的工艺过程；钢结构常 用连接方法、种类及施工要点。
【教学难点】手工电弧焊施工要点、高强螺栓施工 要点。
【时间安排】 本章共1讲、2学时。
土木工程施工
第16讲 钢结构工程
概述
钢结构是指以钢铁为基材，经机械加工组装而成的结构。建筑 钢结构仅限于工业厂房、高层建筑、塔桅结构、桥梁等。
为600～8000C。
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土木工程施工
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。
质量易保证。立
焊、横焊和仰焊
时施焊困难，应
尽量避免。
焊缝的空间位置
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土木工程施工
⑹ 焊接准备
包括坡口制备、焊口清理、 焊条烘干、预热、预变形及高强 度钢切割表面探伤等。
⑺引弧
碰击法——将焊条垂直于焊件
进行碰击，然后迅速保持一定距离；
划擦法——将焊条端头轻轻划
过焊件，然后迅速保持一定距离。
土木工程施工
第6章 钢结构工程
钢结构工程
1 构件制作 2 拼装与连接 3 钢结构安装
土木工程施工
第16讲 钢结构工程
【教学要求】了解钢结构构件工厂制作的工艺过程; 了解钢结构常用焊接方法、特点及适用范围，熟悉手工 电弧焊施工要点；了解钢结构紧固件连接方法、特点及 适用范围，熟悉高强螺栓施工要点；了解单层钢结构安 装的一般方法。
严禁在焊缝区以外的母材上打 火引弧。
2.1 钢结构构件焊接
钢管打坡口
引弧方法
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土木工程施工
2.1 钢结构构件焊接
⑻ 运条方法
焊条运条有三个运条方向，三个方向的动作应密切 配合。
① 沿其中心线向下送进——焊条被电弧熔化变短， 为保持弧长，须使焊条沿其中心线向下送进，以防止断弧；
② 沿焊缝方向移动——为形成 线形焊缝，焊条要沿焊缝方向移动， 移动速度应适当；
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) 。
板材矫正机
特点
手 工
交流焊机
设备简易,操作灵活,可进行各种 位置的焊接
焊 直流焊机 焊接电流稳定,适用于各种焊条
生产效率高,焊接质量好,表面成 埋弧自动焊 型光滑美观,操作容易,焊接时无
弧光,有害气体少
埋弧
与埋弧自动焊基本相同,但操作较
半自动焊 灵活
CO2气体 生产效率高,焊接质量好,成本低, 保护焊 易于自动化,可进行全位置焊接
⑵ 焊条：焊条供手工电弧焊用，
由焊芯和药皮组成。焊条的表示方法(
如E4303、E5015)： “E”代表焊条，
前两位“43”、“50”表示焊缝金属的抗
拉强度等级(430、500N/mm2)，第三位
数字代表焊接的位置，最后一位数表示
适用电源种类及药皮类型。
直流弧焊机
交 流 弧 焊 机
焊条
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型材弯曲机
② 钢管弯曲：在自由状态下弯曲时截面会变形，外侧管壁
会减薄，内侧管壁会增厚。
弯制方法：管中加入填充物(砂)或穿入芯棒进行弯曲；或用滚
轮和滑槽在管外进行弯曲。
弯曲半径：≮管径的
3.5倍(热弯)到4倍(冷弯)。
全自动弯管机
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土木工程施工
⑶ 折边
把构件的边缘压弯成倾角或一定形 状的操作过程称为折边。折边可提高构 件的强度和刚度。
手工电弧焊的焊接工艺参数有：焊条直径、焊接电
流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。
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。