钢结构

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第一章绪论

第二章材料的分类及进场验收

第三章钢结构制作及安装

第四章钢结构的防护

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第一章绪论

第一节钢结构的发展

第二节钢结构的特点与应用

第三节钢结构常见术语

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第一节钢结构的发展

新中国成立后，经济建设不断发展，钢结构曾发挥过重要作用。在第一个五年计划期间，建造了众多的钢结构厂房和桥梁。然而，由于受到钢产量的限制钢结构的特点，在之后的很长一段时间里，钢结构被限定只能在其他结构无法替代的重大工程项目中使用，这在一定程度上对钢结构的发展产生了影响。

1996 年我国的钢产量开始超过亿吨，在世界上处于首位。这为钢结构的发展奠定了物质基础。在钢材使用方面，已经从“节约使用”转变为“合理用钢”，并且开始“加大建筑用钢”的力度。

当今我国建筑业中发展最为迅速的是钢结构，在各类人才中最为稀缺的也是钢结构专业人才。大力发展钢结构，以此来带动其他相关产业的发展，已经成为建筑业发展过程中的一项重要任务。

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第二节钢结构的特点及应用

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1、钢结构的特点

①.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。

2、钢结构的应用

①.重型结构及大跨度钢结构；

②.多层、高层及超高层钢结构；

③.轻钢结构；

④.塔桅等高耸结构。

第三节钢结构常见术语

零件：组成部件或构件的最小单元，如节点板、翼缘板等。

部件：由若干零件组成的单元，如焊接H型钢、牛腿等。

构件：由零件或由零件和部件组成的钢结构基本单元，如梁、

柱、支撑等。

钢网架结构安装工程里，存在一种除散件以外的最小安装单元。这种单元一般有两种类型，分别是平面桁架和锥体。

在钢网架结构安装工程中，存在一种安装单元，它是由散件之外的最小安装单元所组成的。这种安装单元一般有两种类型，分别是条状和块状。

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高强度螺栓连接副：高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈的总称。

高强度螺栓连接中，连接件摩擦面产生滑动时的外力与垂直于摩擦面的高强度螺栓预拉力之和，与抗滑移系数存在比值关系。在高强度螺栓连接里，抗滑移系数就是这两者之和的比值。

预拼装：为检验构件是否满足安装质量要求而进行的拼装。

空间刚度单元：由构件构成的基本的稳定空间的体系。

焊钉（栓钉）的焊接过程如下：首先将焊钉（栓钉）的一端与板件（或管件）的表面相接触，接着通电引弧，当接触面熔化后，再给焊钉（栓钉）施加一定的压力，从而完成焊接。

环境温度：制作或安装时现场的温度。

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节点板是一种将钢梁结合在一起的零件。

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翼缘板是用于焊接不同规格尺寸轻型 H 型钢的专用材料。此产品对焊接 H 型钢的生产工艺进行了优化。它可以代替板材，这样就能节省剪切的费用。同时还能节省工时，并且节省钢材消耗。通过这些方式，大大降低了焊接 H 型钢的成本。

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牛腿也叫支撑座,它对钢结构起到支撑作用。

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杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而构成的结构在工程中被称为“桁架”。

特点：各杆件的受力主要是以单向的拉和压。通过对上下弦杆以及腹杆进行合理的布置，就能够适应结构内部的弯矩分布和剪力分布。

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第二章材料的分类及进场验收

第一节钢材的种类及进场验收

第二节连接件的种类及进场验收

第三节焊接材料的种类及进场验收

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1、钢材的基本要求

钢材的种类较为繁多，其规格以及用途也存在差异。对于钢结构用钢而言，主要在以下三个方面有要求。一是在性能方面，需满足特定的强度、韧性等要求；二是在尺寸规格上，要符合钢结构的搭建需求；三是在用途方面，要能适应不同的钢结构工程场景。

结构的承载力较大，这意味着所需的截面较小，同时结构的自重也会较轻。

②.具有较好的塑性和韧性：它的塑性良好，不容易出现脆性破坏；它的韧性也很好，有利于承受动力荷载。

良好的耐久性：具备耐腐性能。

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第一节钢材的种类及进场验收

2、钢材的种类

钢结构使用的钢材主要有热轧成型的钢板，还有热轧成型的型钢，另外还有冷弯成型的薄壁型钢等。

①.钢板

钢板包含薄钢板，其厚度在 0.35 至 4mm 之间；还有厚钢板，厚度为 4.5 至 60mm；以及特厚板，板厚大于 60mm；同时还有扁钢，厚度在 4 至 60mm 之间，宽度为 12 至 200mm。钢板用“—宽×厚×长”或者“—宽×厚”来表示，单位是 mm，例如“—450×8×3100”“—450×8”。

扁钢

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②.型钢

钢结构常用的型钢包括角钢、槽钢、工字型钢等。其中有 H 型钢和钢管，H 型钢和钢管有热轧和焊接成型这两种方式。而除了 H 型钢和钢管之外的其余型钢，它们均为热轧成型。

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角钢规格表示方法：

等边角钢的两个边的宽度是相等的。它的规格是用边宽乘以边宽再乘以边厚的毫米数来表示的，例如“∠30×30×3”。

角钢的规格可以通过型号（号数）来表示。型号指的是边宽的厘米数，例如∠3#。

不等边角钢的两个边宽是不相等的。它的规格是用长边宽乘以短边宽再乘以边厚的毫米数来表示的，例如“∠32×20×3”。同时，也可以用型号来表示。

角钢的规格可以通过型号（号数）来表示。型号指的是边宽的厘米数。例如，∠3.2/2#这种表示方式，其中 3.2 就是边宽的厘米数。

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槽钢规格表示方法：

用其截面的主要轮廓尺寸（单位为毫米）来进行表示，也就是用腰高（h）、腿宽（b）、腰厚（d）的毫米数来表示，例如[120*53*5。

槽钢的规格能够用型号（号数）来进行表示，这个型号指的是腰高的厘米数，例如 12#。

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工字钢规格表示方法：

其规格通过腰高（h）、腿宽（b）、腰厚（d）的毫数来表示。例如“工 160*88*6”，这意味着腰高是 160 毫米，腿宽是 88 毫米，腰厚是 6 毫米的工字钢。工字钢的规格还能用型号来表示，型号表示腰高的厘米数，就像工 16#这种情况。

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H型钢规格表示方法：

其规格包含高度 H、宽度 B、腹板厚度 t1 和翼板厚度 t2。例如，H200×200×8×12 意味着高度为 200mm，宽度为 200mm，腹板厚度为 8mm，翼板厚度为 12mm 的宽翼缘 H 型钢。

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③.冷弯薄壁型钢

冷弯薄壁型钢是用薄钢板经冷轧制成的。其壁厚通常在 1.5 到 12 毫米之间。不过，承重结构受力构件的壁厚最好不要小于 2 毫米。薄壁型钢能够充分利用钢材的强度，从而达到节约钢材的目的，在轻钢结构中被广泛应用。常用的冷弯薄壁型钢截面型式包含等边角钢、卷边等边角钢、Z 型钢、卷边 Z 型钢、槽钢、卷边槽钢（C 型钢）以及钢管等。

注:工字钢和H型钢的区别

工字钢的翼缘是变截面的，其靠腹板部分较厚，而外部较薄；H 型钢的翼缘是等截面的。

工字钢的边长小，高度大，只能承受单方向的力。

而H型钢槽深，厚度大，可以承受两个方向的力。

工字钢主要用于横梁，而H型钢主要用于结构的承重柱。

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钢材的选用原则

钢材选用需遵循一定原则，既要确保结构安全可靠且能满足使用要求，又要尽可能节约钢材并降低造价。为保障承重结构的承载力以及防止在特定条件下可能出现的脆性破坏，应综合考量以下因素：结构的重要程度、荷载的特性、连接的方式、结构的工作环境以及钢材的厚度。

3、钢材进场验收

钢材的品种需符合现行国家产品标准，钢材的规格需符合现行国家产品标准钢结构的特点，钢材的性能需符合现行国家产品标准，钢材需符合设计要求。进口钢材产品的质量需符合设计规定标准，进口钢材产品的质量需符合合同规定标准。

检查数量：全数检查

检验方法：检查质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。

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1、连接件的种类

钢结构连接使用的紧固标准件有高强度大六角头螺栓连接副、扭剪型高强度螺栓连接副、钢网架用高强度螺栓等。还有普通螺栓、铆钉、自攻钉、拉铆钉、射钉、锚栓（包括机械型和化学试剂型）、地脚锚栓等。同时还有螺母、垫圈等标准配件。

高强度大六角头螺栓连接副

普通螺栓

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第二节 连接件的种类及进场验收

自攻钉

拉铆钉

射钉

地脚锚栓

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垫圈等标准配件，其品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。高强度大六角头螺栓连接副出厂时应随箱带有扭矩系数的检验报告，扭剪型高强度螺栓连接副出厂时应随箱带有紧固轴力（预拉力）的检验报告。

检查数量：部分(全数)检查。

检验的方法是检查产品的相关文件，包括质量合格证明文件、中文标志以及检验报告等。

2、连接件进场验收

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Q235 钢制作的重级工作制吊车梁或类似结构，适宜使用 E4315、E4316 型焊条；其他结构则适宜使用 E4300～E4313 型焊条。

16Mn 钢制作的重级工作制吊车梁或类似结构，适宜采用 E5015 型焊条以及 E5016 型焊条；其他结构则适宜采用 E5001 型焊条到 E5014 型焊条。

1、焊接材料的种类及选用原则

钢结构中焊接材料的选用，要适应焊接场地，包括工厂焊接和工地焊接；要适应焊接方法；要适应焊接方式，像连续焊缝、断续焊缝或局部焊缝；尤其要与焊件钢材的强度相适应，也要与焊件钢材的材质要求相适应。

第三节 焊接材料的种类及进场验收

①.手工焊接用焊条

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焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷；焊剂不应受潮结块。

检查数量：按量抽查1%，且不应少于10包。

检验方法包括观察检查，同时要查看焊接材料的质量合格证明文件、中文标志以及检验报告等。

焊条和焊剂若保管不当，就容易受潮。受潮后，一方面会影响操作的工艺性能，另一方面会对接头的理化性能产生不利影响。对于外观不符合要求的焊接材料，不能在工程中使用。

2、焊接材料的进场验收

对于 Q235 钢，会使用 H08、H08A、H08E 焊丝，并且搭配中锰型、高锰型焊剂；同时也会采用 H08Mn、H08MnA 焊丝，搭配无锰型、低锰型焊剂。

对于 16Mn 钢和 16Mnq 钢，会使用 H08A、H08E 与高锰型焊剂相配合；也会使用 H08Mn、H08MnA 与中锰型或高锰型焊剂相配合；还会使用 H10Mn2 与无锰型或低锰型焊剂相配合。

②.自动及半自动埋弧焊用的焊丝及焊剂

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第三章 钢结构制作及安装

第一节钢结构构件的制作

第二节钢结构拼装与安装

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第一节钢结构构件的制作

1.钢材的除锈

①.手工和动力工具除锈

手工除锈这种方法只有在其他方法不适合使用的时候才会被采用。常用的工具包括：铲刀或者刮刀，砂布或者砂纸，钢丝刷或者钢丝束等。

铲刀

刮刀

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砂布

砂纸

钢丝刷

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动力工具除锈是目前较为常用的除锈方法。常用的动力工具有：气动端型平面砂磨机，还有气动角向平面砂磨机，以及电动角向平面砂磨机，直柄砂轮机也在其中，另外有风动钢丝刷、风动打锈锤、风动齿形旋转式除锈器和风动气铲等。

气动端型平面砂磨机

风动气铲

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直柄砂轮机

③.喷射或抛射除锈

喷射除锈会把磨料以高速喷向钢的表面，从而把氧化皮、铁锈以及污物等除掉，让表面获得一定的粗糙度。这种方法可以人工进行操作，成本较低，并且质量较好，是一种较为常用的除锈方法。然而，它对环境污染比较大；适合在没有固定加工场地的情况下进行除锈。

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抛射除锈让磨料以高速进行冲击和摩擦，从而除去钢材表面的铁锈、氧化皮以及污物等。抛射除锈能够改善钢材的疲劳强度以及抗腐蚀应力，并且对钢材表面粗糙度也有着不同程度的提升。它的效率高且质量好，然而需要一定的设备以及喷射用的磨料，费用相对较高。通常用于钢结构制作加工厂。

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抛丸工艺与喷砂工艺的根本区别在于抛射，而非喷射。抛射使用的不是砂，而是钢丸。钢丸的直径比喷砂直径大很多。其原理是依据具体要求，把不同粒径的钢丸高速射到板材表面，冲击力巨大的钢丸能迅速将板材表面剥蚀成具有很强立体感的表层。通过这种方法加工出来的产品，质量稳定，外表美观且没有盲区，同时加工速度快，成本低。

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酸洗除锈

酸洗除锈也被称作化学除锈。它的污染情况较为严重。经过酸洗除锈后的工件，如果清洗不干净，就会继续腐蚀并且降低钢材的性能。这种方法主要是用于不锈钢的除锈。

钢材表面锈蚀和除锈等级标准

根据《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（ＧＢ８９２３－８８）标准，锈蚀等级被订有四个，分别用 A、B、C、D 来表示。

Ａ. 全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面。

Ｂ.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面。

氧化皮因锈蚀而剥落的钢材表面，或者可以刮除且有少量点蚀的钢材表面。

氧化皮因锈蚀全面剥落了，钢材表面普遍发生了点蚀。

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2.钢结构构件的制作

放样的意思是，依据技术部门审核通过的施工图，以 1:1 的比例在样板上弹出实样，从而求取实长，再依据实长制作样板。

钢结构构件的加工制作通常需要进行放样。在进行放样之前，应当核对施工图纸，并且要熟悉加工工艺的要求。对于施工图中结构或构件的那些重要节点尺寸，既可以放实样，也可以进行计算校核。

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钢材加工前需进行矫正，使其达到平直状态，这样能避免对制作精度产生影响。当碳素结构钢的温度低于－１６℃，低合金结构钢的环境温度低于－１２℃时，不可以进行冷矫正和冷弯曲操作。在对碳素结构钢和低合金结构钢进行加热矫正时，要根据钢材的性能来选定加热温度，并且加热温度不能超过９００℃ 。低合金结构钢在加热矫正之后，应该缓慢地进行冷却。矫正后的钢，其表面不应存在明显的凹凸面以及损伤情况。表面的划痕深度不能大于 0.5 毫米，并且要符合国家现行的有关标准的规定。钢结构矫正之后所允许的情况是……

许偏差，应符合表１２－２规定。

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号料：以样板作为依据，在原材料之上划出实际的样型，并且打上各种用于加工的记号。

构件制作过程中，设计图纸所呈现的构件尺寸和构件制作实际需要的材料尺寸或许存在差异。在进行号料工作时，需要将各项加工余量考虑在内。

钢构件的放样和号料需要根据工艺要求进行操作。要预留制作时的焊接收缩余量，还要预留安装时的焊接收缩余量。同时，也要预留切割、刨边和铣平等加工余量。

号料之前需要核对钢材的规格、材质以及批号。同时，要清除钢材表面的油污和泥土等脏物。并且，钢材还应进行矫正，其表面质量要符合表 12 - 2 的规定。

钢材用划针进行划线号料时，其划线宽度最好不要超过 0.3 毫米。对于较长的直线，适宜使用 0.8 毫米的弹簧钢丝，同时配合直尺和角尺一起进行联合划线。

板材号料需要号出基准检查线和定孔线。号料工作完成后，要在零件上标注生产号、零件号、数量以及加工方法等信息。并且，还应依据零件不同的材质，使用不同颜色来进行标注。

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构件制作的工序及操作要点

原材料经过放样和矫正，并且完成号料之后，就可以开始进行构件的制作加工了。钢构件的制作工序包含以下这些：进行切割操作；对构件进行矫正和成型处理；进行边缘加工等。

④.切割

厚度为 8MM 及以上的板材可使用自动或半自动气割；厚度小于 12MM 的板材可利用剪板机进行剪切；大于或等于∟90×10 的角钢或其他钢材可以用锯床来切割；小于或等于∟90×10 的角钢可采用剪切的方式。手工气割适宜借助靠模、圆规等辅助工具；型材进行手工气割时，其切割面需用砂轮进行打磨处理。吊车梁或Ｈ 型钢的翼缘板应采用精密切割方法切割。

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碳素结构钢在环境温度处于低于-20℃的状态时，不得进行剪切和冲孔操作；低合金结构钢在环境温度处于低于-15℃的状态时，也不得进行剪切和冲孔操作。

气割时，氧气的纯度需在 99.5％以上，同时乙炔的纯度要在 96.5％以上，并且丙炔的纯度应在 98％以上。

板材气割需在专用平台上开展。平台与板材的接触方式为线状或者点状接触。

切割前需把钢材表面距离切割边缘大概 50MM 范围内的铁锈、油污等清理干净。对于高强度大厚度钢板的切割，若环境温度较低，就应当进行预热。切割之后断口不能有裂纹，并且要清除边缘上的熔瘤和飞溅物。