钢结构施工技术.docx

钢结构施工技术
一、钢结构材料
1、钢结构工程中，常用钢材有普通碳素钢、优质碳素钢、普通低合金钢等三种。
2、钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。进口钢材产品的质量应符合设计和合同规定标准的要求。
3、钢材进场正式入库前必须严格执行检验制度，经检验合格的钢材方可办理入库手续。
4、钢材的堆放要便于搬运，要尽量减少钢材的变形和锈蚀，钢材端部应树立标牌，标牌应标明钢材规格、钢号、数量和材质验收证明书。
二、钢结构构件的制作加工
（一）准备工作
钢结构构件加工前，应先进行详图设计、审查图纸、提料、备料、工艺试验和工艺规程的编制、技术交底等工作。
（二）钢结构构件生产的工艺流程和加工
1、放样：包括核对图纸的安装尺寸和孔距，以1:1大样放出节点，核对各部分的尺寸，制作样板和样标作为下料、弯制、铣、刨、制孔等加工的依据。
2、号料：包括检查核对材料，在材料上画出切割、铣、刨、制孔等加工位置，打冲孔，标出零件编号等。号料应注意以下问题：（1）根据配料表和样板进行套裁，尽可能节约材料。（2）应有利于切割和保证零件质量。（3）当工艺有规定时，应按规定取料。
3、切割下料：包括氧割（气割）、等离子切割等高温热源的方法和使用机切、冲模落料和锯切等机械力的方法。
4、平直矫正：包括型钢矫正机的机械矫正和火焰矫正等。
5、边缘及端部加工：方法有铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、半自动和自动气割机、坡口机加工等。
6、滚圆：可选用对称三轴滚圆机，不对称三轴滚圆机和四轴滚圆机等机械进行加工。
7、煨弯：根据不同规格材料可选用型钢滚圆机、弯管机、折弯压力机等机械进行加工。当采用热加工成型时，一定要控制好温度，满足规定要求。
8、制孔：包括铆钉孔、普通螺栓连接孔、高强螺栓连接孔、地脚螺栓孔等。制孔通常采用钻孔的方法，有时在较薄的不重要的节点板、垫板、加强板等制孔时也可采用冲孔。钻孔通常在钻床上进行，不便用钻床时，可用电钻、风钻和磁座钻加工。
9、钢结构组装：方法包括地样法、仿形复制装配法、立装法、胎模装配法等。
10、焊接：是钢结构加工制作中的关键步骤，要选择合理的焊接工艺和方法，严格按要求操作。
11、摩擦面的处理：可选用喷丸、喷砂、酸洗、打磨等方法，严格按设计要求和有关规定进行施工。
12、涂装：严格按设计要求和有关规定进行施工。
三、钢结构构件的连接
钢结构的连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强螺栓连接和铆接。
（一）焊接
1、建中工程中钢结构常用的焊接方法：按焊接的自动化程度一般分为手工焊接、半自动焊接和自动化焊接三种。
2、钢材的可焊性：是指在适当的设计和工作条件下，材料易于焊接和满足结构性能的程度。可焊性常常受钢材的化学成分、轧制方法和板厚等因素影响。为了评价化学成分对可焊性的影响，一般用碳当量（Ceq）表示，Ceq 越小，钢材的淬硬倾向越小，可焊性就越好；反之，碳当量越大，钢材的淬硬倾向越大，可焊性就越差。
3、根据焊接接头的连接部位，可以将融化焊接头分为：对接接头、角接接头、T形接头和十字接头、搭接接头和塞焊接头等。
4、焊接是一种局部加热的工艺过程。被焊构件将不可避免的产生焊接应力和焊接变形，将不同程度的影响焊接结构的性能。因此在焊接时应合理选择焊接方法、条件、顺序和预热等工艺措施，尽可能把焊接应力和焊接变形控制到最小。必要时应采取合理措施，消减焊接残余应力和变形。
5、根据设计要求、接头形式、钢材牌号和等级等合理选择、使用和包管号焊接材料和焊剂、焊接气体。
6、对于全熔透焊接接头中的T形、十字形、角接接头，全焊透结构应特别注意Z向撕裂问题，尤其在板厚较大的情况下，为了防止Z向层状撕裂，必须对接头处的焊缝进行补强角焊，补强焊脚尺寸一般应大于t/4（t为较厚钢板的厚度）和小于10mm。当其翼缘板厚度等于或大于40mm时，设计宜采用抗层状撕裂的钢板，钢板的厚底方向性能级别应根据工程的结构类型、节点形式及板厚和受力状态等具体情况选择。
7、焊接缺陷通常分为6类：裂纹、孔穴、固体夹渣、未熔合、未焊透、形状缺陷和其他缺陷。缺陷产生的原因和处理方法为：
裂纹：通常有热裂纹和冷裂纹之分。产生热裂纹的原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等；产生冷裂纹的主要原因是焊接结构设计不合理、焊缝布置不当、焊接工艺措施不合理，如焊前未预热、焊后冷却快等。处理方法是在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹处的焊缝金属，进行补焊。
孔穴：通常分为气孔和弧坑缩孔两种。产生气孔的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、弧长过长，焊接速度太快等，其处理方法是铲去气孔处的焊缝金属，然后补焊。产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、息弧太快，未反复向息弧处补充填充金属等，处理方法是在弧坑处补焊。
固体夹杂：有夹渣和夹钨两种缺陷。产生夹渣的主要原因是焊接材料质量不好、焊接电流太小、焊接速度太快、熔渣密度太大、阻碍熔渣上浮、多层焊时熔渣未清除干净等，其处理方法是铲除夹渣处的焊缝金属，然后补焊。产生夹钨的主要原因是氩弧焊时钨极与熔池金属接触，其处理方法是挖去夹钨处缺陷金属，重新补焊。
未熔合、未焊透：产生的主要原因是焊接电流太小、焊接速度太快、坡口角度间隙太小、操作技术不佳等。对于未熔合的处理方法是铲除未熔合处的焊缝金属后补焊。对于未熔透的处理方法是对开敞性好的结构的单面未焊透，可在焊缝背面直接补焊。对于不能直接焊补的重要焊件，应铲去未焊透的焊缝金属，重新焊接。
形状缺陷：包括咬边、焊瘤、下塌、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表面不规则等。
产生咬边的主要原因是焊接工艺参数选择不当，如电流过大、电弧过长等；操作技术不正确，如焊枪角度不对，运条不当等；焊条药皮端部的电弧偏吹；焊接零件的位置安放不当等。其处理方法是轻微的、浅的咬边可用机械方法修锉，使其平滑过度；严重的、深的咬边应进行补焊。
产生焊瘤的主要原因是焊接工艺参数选择不正确、操作技术不佳、焊件位置安放不当等。其处理方法是用铲、锉、磨等手工或机械方法除去多余的堆积金属。
其他缺陷：主要有电弧擦伤、飞溅、表面撕裂等。
（二）螺栓连接
钢结构中使用的连接螺栓一般分为普通螺栓和高强螺栓两种。
1.普通螺栓
（1）常用的普通螺栓有六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓。
（2）φ50以下的螺栓孔必须钻孔成型，φ50以上的螺栓孔可以采用数控气割制孔，严禁气割扩孔。对于精制螺栓（A、B级螺栓），必须是一类孔；对于粗制螺栓（C级螺栓），螺栓孔为二类孔。
（3）普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求：
1）、螺栓头和螺母（包括螺栓）应和结构件的表面及垫圈密贴。
2）、螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面。
3）、每个螺栓一端不得垫两个以上的垫圈，并不得采用大螺母代替垫圈。螺栓拧紧后，外露丝扣不应少于2扣。
4）、对于设计有要求防松动的螺栓应采用有防松动装置的螺栓（即双螺母）或弹簧垫圈，或用人工方法采取放松动措施（如将螺栓外露丝扣打毛或将螺母与外露螺栓点焊等）。
5）、对于动荷载或重要部位的螺栓连接应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。
6）、对于工字钢和槽钢翼缘之类上倾斜面的螺栓连接，应放置斜垫圈垫平，使螺母和螺栓的头部支撑面垂直与螺杆。
7）、使用螺栓等级、规格、长度、材质等符合设计要求。
（4）、普通螺栓常用的连接形式有平接连接、搭接连接和T形连接。螺栓排列主要有并列和交错排列两种形式。
（5）、普通螺栓的紧固：螺栓的紧固次序应从中间开始，对称向两边进行。螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准，对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法，保证接头内各个螺栓能均匀受力。
（6）、永久性螺栓紧固质量，可采用锤击法检查，即用0.3Kg小锤，一手扶螺栓头（或螺母），另一手用锤敲，要求螺栓头（螺母）不偏移、不颤动、不松动，锤声比较干脆；否则，说明螺栓紧固质量不好，需要重新紧固施工。
2、高强螺栓
（1）高强度螺栓按连接形式通常分为摩擦连接、张拉连接和承压连接等，其中，摩擦连接是目前广泛采用的基本连接形式。
（2）安装高强度螺栓前，应做好接头摩擦面清理，摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，处设计要求外摩擦面不应涂漆。
施工前应对大六角头螺栓的扭矩系数、牛腱型螺栓的紧固轴力和摩擦面抗滑移系数进行复核，并对使用的扭矩扳手应按规定进行校准，搬迁应对标定的扭矩扳手校核，合格后方能使用。
（3）高强度螺栓连接应在其结构架设调整完毕后，再对接合件进行矫正，消除接合件的变形、错位和错孔，接合部摩擦面贴紧后，进行安装高强度螺栓。对每一个连接接头，应先用临时螺栓或冲钉定位，严禁把高强度螺栓作为临时螺栓使用。高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置调正后进行，其穿入方向应以施工方便为准，每个节点整齐一致；螺母、垫圈均有方向要求，要注意正反面。高强度螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁强行穿入。高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型。高强度螺栓终拧后，螺栓丝扣外露应为2~3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。
（4）高强度螺栓的紧固方法
高强度螺栓的紧固方法是用专门扳手拧紧螺母，使螺杆内产生要求的拉力。具体为：大六角头刚强度螺栓的紧固：一般用两种方法拧紧，即扭矩法和转角法。
扭矩法是用能控制紧固扭矩的专用扳手施加扭矩，使螺栓产生预定的拉力。具体宜通过初拧、复拧和终拧达到紧固。如钢板较薄，板层较少，也可只作初拧和终拧。终拧前接头处各层钢板应密贴。初拧扭矩为施工扭矩的50%左右，复拧扭矩等于或略大于初拧扭矩，终拧扭矩等于施工扭矩。
转角法也宜通过初拧、复拧和终拧达到紧固。初拧、复拧可参照扭矩法，终拧是将复拧（或初拧）后的螺母再转动一个角度，使螺栓杆轴力达到设计要求。转动角度的大小在施工前按有关要求确定。
扭剪型高强度螺栓的紧固也宜通过初拧、复拧和终拧达到紧固。初拧、复拧用定扭矩扳手，可参照扭矩法。终拧宜用电动扭剪扳手把梅花头拧掉，使螺栓杆轴力达到设计要求。
（5）高强度螺栓的安装顺序：应从刚度大的部位向不受约束的自由端进行。一个接头上的高强度螺栓，初拧、复拧、终拧都应从螺栓群中部开始向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。同一接头中高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在24h内完成。
接头如有高强度螺栓连接又有电焊连接时，是先紧固高强度螺栓还是先焊接应按设计规定进行；如设计无规定时，宜按先紧固高强度螺栓后焊接（即先栓后焊）的施工工艺顺序进行。
（6）高强度螺栓连接中，钢板摩擦面的处理方法通常有喷丸法、酸洗法、砂轮打磨法和钢丝刷人工除锈法等。
（7）施工注意事项：
1）高强度螺栓超拧应更换，并废弃换下来的螺栓，不得重复使用。
2）严禁用火焰或电焊切割高强度螺栓梅花头。
3）安装中的错孔、漏孔不应用气割扩孔、开孔。错孔可用铰刀扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。漏孔采用机械钻孔。
4）安装环境温度不宜低于—10C。，当摩擦面潮湿或暴露在雨雪中，停止作业。
5）对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝及时用防水或耐腐蚀的腻子封闭。
四、钢结构涂装
钢结构涂装工程通常分为防腐涂料（油漆类）涂装和防火涂料涂装两种。
（一）防腐涂料涂装
1、主要施工工艺流程：基面处理 底漆涂装 中间漆涂装 面漆涂装 检查验收
2、涂装施工常用方法：一般可采用刷涂法、滚涂法和喷涂法。
3、施涂顺序：一般应按先上后下、先左后右、先里后外、先难后易的原则施涂，不漏涂，不流坠，是漆膜均匀、致密、光滑和平整。
4、涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求；当设计对涂层厚度无要求时，应符合规范要求。
5、对于有涂装要求的钢结构，通常在钢构件加工后涂装底漆。钢构件现场安装后再进行二次涂装，包括构件表面清清理、底漆损坏部位和未涂部位进行补涂、中间漆和面漆涂装等。
（二）防火涂料涂装
1、防火涂料按涂层厚度可分为B、H两类。
B类：薄涂型钢结构防火涂料，又称钢结构膨胀防火涂料，具有一定的装饰效果，涂层厚度一般为2~7mm，高温时涂层膨胀增厚，具有耐火隔热作用，耐火极限可达0.5~2h。
H类：厚涂型防火涂料，又称房结构防火隔热涂料。涂层厚度一般为8~50mm，粒状表面，密度较小、热导率低，耐火极限可达0.5~3h。
2、主要施工工艺流程：
基层处理 调配涂料 涂装施工 检查验收
3、涂装施工常用方法：通常采用喷涂方法施涂，对于薄涂型钢结构防火涂料的面装饰涂装也可采用刷涂或滚涂等方法施涂。
4、涂料种类、涂装层数和涂层厚度等应根据防火设计要求确定。施涂时，在每层涂层基本干燥或固化后，方可继续喷涂下一层涂料，通常每天喷涂一层。
（三）防腐涂料和防火涂料的涂装
防腐涂料和防火涂料的涂装油漆工属于特殊工种。施涂时，操作者必须有特殊工种作业操作证（上岗证）。
施涂环境温度、湿度，应按产品说明书和规范规定执行，要做好施工操作面的通风，并做好防火、防毒、防爆措施。
防腐涂料和防火涂料应具有相容性。
五、钢结构单层厂房安装
（一）安装准备工作
包括技术准备、机具准备、构件材料准备、现场基础准备和劳动力准备等。
（二）安装方法和顺序
单层钢结构安装工程施工时，对于柱子、柱间支撑和吊车梁一般采用单件流水法吊装，即一次性将柱子安装并校正后再安装柱间支撑、吊车梁等，此种方法尤其适合移动较方便的履带式起重机；对于采用汽车式起重机时，考虑到移动不方便，可以以2~3个轴线为一个单元进行节间构件安装。
对于屋盖系统安装通常采用“节间综合法”吊装，即吊车一次安装完成一个节间的全部屋盖构件后，在安装下一个节间的屋盖构件。
（三）钢柱安装
一般钢柱的刚性较好，吊装时通常采用一点起吊。常用的吊装方法有旋转法、滑行法和递送法。对于重型钢柱也可采用双机抬吊。
钢柱吊装回直后，慢慢插进地脚锚固螺栓找正平面位置。经过平面位置小郑，垂直度初校、柱顶四面拉上临时缆风钢丝绳，地脚锚固螺栓临时固定后，起重机方可脱钩。再次对钢柱进行复校，具体可优先采用缆风绳校正；对于不便采用缆风绳校正的钢柱，可采用跳撑杆或千斤顶校正。在复校的同时柱脚地板与基础间间隙垫紧垫板，复校后拧紧锚固螺栓，并将垫铁电焊固定，并拆除缆风绳。
（四）钢屋架安装
钢屋架侧向刚度较差，安装前需进行吊装稳定性验算，稳定性不足时应进行吊装临时加固，通常可在钢屋架上下弦处绑扎杉木杆加固。
钢屋架吊点必须选择在上弦节点处，并符合设计要求。吊装就位时，应以屋架下弦两端的定位标记和柱定的轴线标记严格定位并临时固定。为使屋架起吊后不致发生摇摆，碰撞其他构件，起吊前宜在离支座节间附近用麻绳系牢，随吊随放松，控制屋架位置。第一榀屋架吊装就位后，应在屋架上弦两侧对称设缆风绳固定；第二榀屋架就位后，每坡宜用一个屋架间调正器，进行屋架垂直度校正。在固定两端支座，并安装屋架间水平及垂直支撑、檩条及屋面板等。
如果吊装机械允许，屋面系统结构可采用扩大拼装后进行组合吊装，即在地面上将两榀屋架及其上的天窗架、檩条、支撑等拼装成整体后一次性吊装。
六、高层钢结构的安装
1、准备工作：包括钢构件预检和配套、定位轴线及标高和地脚螺栓的检查、钢构件现场堆放、安装机械的选择、安装流水段的划分和安装顺序的确定、劳动力的进场等。
2、多层及高层钢结构吊装，在分片区的基础上，多采用综合吊装法，其吊装程序一般是：平面从中间或某一对称节间开始，以一个柱间的柱网为一个吊装单元，按钢柱 钢梁 支撑 顺序吊装，并向四周扩展；垂直方向由下至上组成稳定结构，同节柱方位内的横向构件，通常由上至下逐层安装。采取对称安装、对称固定的工艺，有利于将安装误差积累和节点焊接变形降低到最小。
安装时，一般按吊装程序先划分吊装作业区域，按划分的区域、平等顺序同时进行。当一片区吊装完成后，即进行测量、校正、高强度螺栓初拧等工序，待几个片区安装完成后，再对整体结构进行测量、校正、高强度螺栓终拧、焊接。接着，进行下一节钢柱的吊装。
3、高层建筑的钢柱通常以2~4层为一节，吊装一般采用一点正吊。钢柱安装到位、对准轴线、校正垂直度、临时固定牢固后才能松开吊钩。
安装时，每节钢柱的定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上。在每一节柱子范围内的全部构件安装、焊接、栓接完成并验收合格后，再能从地面控制轴线引测上一节柱子的定位轴线。
4、同一节柱、同一跨范围内的钢梁，宜从上向下安装。钢梁安装完成后，宜立即安装本节柱范围内的各层楼梯及楼面压型钢板。
5、结构安装时，应注意日照、焊接等温度变化引起的热影响对构件伸缩和弯曲引起的变化，并应采取相应措施。
6