钢结构的一般知识

1第一部分：钢结构工程的一般知识一、钢结构的特点1．钢结构自重较轻2．钢结构工作的可靠性较高3．钢材的抗振（震）性、抗冲击性好4．钢结构制造的工业化程度较高5．钢结构可以准确快速地装配6．钢结构室内空间大7．容易做成密封结构8．钢结构易腐蚀9．钢结构耐火性差10．钢结构可回收利用11．钢结构工期较短二、钢结构的基本介绍钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。中国是最早用铁制造承重结构的国家，远在秦始皇时代（公元前246-219年），就已经用铁做简单的承重结构，而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪，聪明勤劳的中国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是中国早期铁体承重结构的例子。三、钢结构的特性及用途钢结构是钢材制成的工程结构，通常有型钢和钢板等制成的梁.桁架.柱.板等构件组成，各部分之间用焊缝.螺栓.或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝绳或钢丝束，学习钢结构应注意它的特殊点。钢结构有下列优缺点：材质均匀可靠性高,钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，故可靠性较高。强度高重量轻,钢材强度较高，弹性模量也高，因而钢结构构件小而轻，在同样的受力情况下钢材自重较小，可以作成跨度较大的结构，由于杆件小，也便于安装和运输。塑性和韧性好,钢结构的塑性和韧性好，适于承受冲击和动力荷载，有较好的抗震性能。2具有可焊性,可焊性是指钢材在焊接过程中和焊接后，都能保持焊接部分不开裂的完整性的性质。由于焊接技术的发展，焊接结构的采用，使钢结构的连接大为简化。便于机械化制造钢结构由扎制型材和钢板在工厂中制成，便于机械化制造，生产效率高，速度快，成品精度较高，质量易于保证。安装方便施工期限短钢结构安装方便和施工期限短可以尽快的发挥投资的经济效益。密封性好钢结构的水密性和气密性都较好可作成常压和高压容器结构和大直径的管道。耐热性好实验证明钢材在常温到150度时性能变化不大，因而钢结构适用于热车间。耐火性差钢材表面温度达到300-400度以后，强度和弹性模量显著下降，600度时基本降为零，所以钢结构的的耐火性较差。耐腐蚀性较差在潮湿和腐蚀介质的环境中容易发生锈蚀，需要定期维护。四、钢结构如何防火轻钢结构一个最关键的问题是防火技术的应用，迈特建筑轻钢结构住宅的耐火等级为四级。迈特建筑轻钢结构住宅在墙的两侧与楼盖的天花处贴防火石膏板，对于普通防火墙和分户墙用25.4毫米厚(1吋)石膏板保护，以达到1个小时的防火要求，另外在墙体墙柱间与楼盖搁栅间填充的玻璃纤维对于防火与热传递也起了积极的保护作用。五、什么是轻钢结构轻钢也是一个比较含糊的名词，一般可以有两种理解。一种是现行《钢结构设计规范》（GBJ17－88）中第十一章“圆钢、小角钢的轻型钢结构”，是指用圆钢和小于L45×4和L56×36×4的角钢制作的轻型钢结构，主要在钢材缺乏年代时用于不宜用钢筋混凝土结构制造的小型结构，现已基本上不大采用，所以这次钢结构设计规范修订中已基本上倾向去掉。另一种是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》所规定的具有轻型屋盖和轻型外墙（也可以有条件地采用砌体外墙）的单层实腹门式刚架结构，这里的轻型主要是指围护是用轻质材料。既然前一种已经快取消，所以现在的轻钢含义主要是指后一种。另外，还有一些参考值：如每平米造价，最大构件重量，最大跨度，结构形式，檐高等，以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据，当然现在很多建筑都是轻、重钢都有。国家规范和技术文件都并没有重钢一说，为区别轻型房屋钢结构，也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广，可以包含各种钢结构，不管荷载大小，甚至包括轻型钢结构的许多内容，轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容，而且范围只局限在单层门式刚架。由此可见，轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重，而在所承受的围护材料的轻重，而在结构设计概念上还是一致的.钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。我国是最早用铁制造承重结构的国家，远在秦始皇时代(公元前246-219年)，3就已经用铁做简单的承重结构，而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪，聪明勤劳的我国人民就用铁链修建铁索悬桥，著名的四川泸定大渡河铁索桥，云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例子。我国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平，掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术，在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等，我国的人民大会堂钢屋架，北京和上海等地的体育馆的钢网架，陕西秦始皇兵马俑陈列馆的三铰钢拱架和北京的鸟巢等。《钢结构设计规范》GBJ17-88已经于2003年12月1日起废除，现时实行的是《钢结构设计规范》。六、钢材的种类、品种、规格和牌号（一）、我国目前常用钢材品种：碳素钢、不锈钢、〈1、板材，２、型材，３、管材，4、线材，〉１、钢板：（１）热轧钢板和钢带（ＧＢ７０９）：钢板厚度０．５～２００ｍｍ，宽度６００～２００ｍｍ，相应长度１２００～６０００ｍｍ；钢带宽度６００～１９００ｍｍ，厚度１．２～２５．０ｍｍ。（２）冷轧钢板和钢带（ＧＢ７０８）：厚度０．２～５．０ｍｍ，宽度６００～２０００ｍｍ，长度１２００～２３００ｍｍ；钢带宽度不小于６００ｍｍ，成卷交货。（３）花纹钢板（ＧＢ／Ｔ３２７７）：基本厚度２．５～８．０ｍｍ。（４）高层建筑结构用钢板（ＹＢ４１０４－２０００）：适宜于高层建筑钢结构或其他重要钢结构，厚６～１００ｍｍ，为最新制订专用标准。其牌号为Ｑ２３５ＧＪ、Ｑ３４５ＧＪ、Ｑ２３５ＧＺ、Ｑ３４５ＧＪＺ，均为Ｃ、Ｄ、Ｅ质量等级。２、型钢：（１）热轧等边角钢（ＧＢ９７８７）：边长２０～２００ｍｍ，厚度３～２４ｍｍ（２）热轧不等边角钢（ＧＢ９７８８）：边长２５×１６～２００×１６０，厚度３～１８ｍｍ。（３）热轧工字钢（ＧＢ７０６）：截面高度１００～６３０ｍｍ，自高度２００及２００ｍｍ以上，截面有加重型。4（４）热轧轻型工字钢（ＹＢ１６３－６３）：截面高度１００～７００ｍｍ，重量较工字钢轻，但已极少生产，工程中不宜再选用。（５）热轧槽钢（ＧＢ７０７）：截面高度５０～４００ｍｍ，自１６０及１６０ｍｍ高度以后亦有加重型截面。（６）热轧轻型槽钢（ＹＢ１６４－６３）：截面高度５０～４００ｍｍ，重量轻槽钢轻，但已极少生产，工程中不宜再选用。（７）普通及轻型焊接Ｈ型钢（Ｂ３３０１、３３０２）：截面高度×宽度为１００×５０～１２００×６００，翼缘厚度５～３６ｍｍ，腹板厚度３．５～１６ｍｍ。（８）热轧Ｈ型钢和部分Ｔ型钢（ＧＢ／Ｔ１１２６３－１９９８）：Ｈ型钢分为宽翼缘（ＨＷ），中翼缘（ＨＭ），窄翼缘（ＨＮ）及桩用（ＨＰ）４个系列，截面高度１００～７００ｍｍ；部分Ｔ型钢为由Ｈ型钢中间沿腹板剖分开的Ｔ型截面钢。３、钢管：（１）无缝钢管（ＧＢ８１６２）：规格３２×２．５～４８０×１６；（２）电焊钢管（ＹＢ２４２～２６３）：规格３２×２～１５２×５．５；（３）螺旋焊管（ＧＢ９７１１）：规格２１９×５～１４２０×１６mm。4、线材：线材主要用于混凝土结构方面等第二部分：钢结构工程的制造一、钢结构工程制作与安装单位应具备的条件（1）应具有国家认可的企业资质和焊接质量管理体系。（2）应具有相应资格的焊接技术责任人员、焊接质检人员、无损探伤人员、焊工、焊接预热和后热处理人员。（3）对焊接技术难或较难的大型及重型钢结构、特殊钢结构工程，施工单位的焊接技术责任人员应由中、高级焊接技术人员担任。（4）应具备与所承担工程的焊接技术难易程度相适应的焊接方法、焊接设备、检验和试验设备。5（5）属计量器具的仪器、仪表应在计量检定有效期内。（6）应具有与所承担工程的结构类型相适应的企业钢结构焊接规程、焊接作业指导书、焊接工艺评定文件等技术文件。（7）特殊结构或采用屈服强度等级超过390Mpa的钢材、新钢种、特厚材料及焊接新工艺的钢结构工程的焊接制作与安装企业应具备焊接工艺试验室和相应的试验人员。二、钢结构工程制作1.施工程序2.钢结构的制作（1）钢材的检查、矫正、号料和切割A.钢结构所用的钢材、焊接材料和连接材料均应做外观检查，其型号、规格应符合设计文件的规定，并不得有严重的变形、锈蚀和损伤。B.普通碳素结构钢的工作环境温度低于－16℃，低合金结构钢的工作环境温度低于－12℃时，不得进行冷矫正和冷弯曲。矫正后的钢材表面应无明显的凹面和损伤，其划痕深度不宜大于0.5毫米。C.矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面或损伤,划痕深度不得大于0.5mm，且不大于该钢材厚度允许负偏差的1/2。D.普通碳素结构钢和低合金结构钢可加热矫正，但加热温度严禁超过正火温度(900℃)。加热矫正后的低合金结构钢必须缓慢冷却。E.钢材号料应留出切割、刨边等加工余量和焊接收缩余量。F.钢材号料和切割的偏差应符合下列规定：a.型钢号料的尺寸允许偏差为±2毫米；b.钢板号料的长度和宽度尺寸允许偏差为±2毫米，两对角线尺寸之差不应大于3毫米；c.节点板和加强板宜做1∶1样板号料，样板尺寸允许偏差为±0.5毫米；材料检验钢结构预制钢结构焊接钢结构安装管架、管板、砖架和锚固件安装炉管组焊炉管胀接炉管安装和试压配件安装交工6d.钢材切割后的边缘与号料线的允许偏差为±2毫米。G.普通碳素结构钢的工作环境温度低于－20℃，低合金结构钢的工作环境温度低于－15℃时，不得进行剪切和冲孔。H.切割前，应清除钢材表面切割区域内的铁锈、油污；切割后，断口处不得有裂纹、分层等缺陷，并应清除其毛刺、熔渣和附近表面上的飞溅物等。3.钢结构预制(1)型钢允许用焊接方法接长，其接头型式应符合钢结构有关标准的规定。型钢接头的位置应错开节点区300毫米以上。但主要承重梁、柱应选用整料，如需拼接，必须取得设计单位的同意，并应确定接头位置。(2)构件在煨制过程中，其减薄量不得超过构件原厚度的10％。(3)构件煨制时，加热温度应控制在1000～1100℃，普通碳素结构钢温度下降到500～550℃，低合金结构钢温度下降到800～850℃应结束加工，并应使构件缓慢冷却。(4)圆形或弧形构件煨制后，当构件弦长大于或等于1500毫米时，应用弦长不小于1500毫米的弧形样板进行检查；当构件弦长小于1500毫米时，应用与构件弦长相等的弧形样板进行检查，其间隙均不应大于2毫米。构件的翘曲度不应大于5毫米。(5)圆形构件的椭圆度不应大于直径的0.4％，且不应大于20毫米。(6)圆形构件的周长偏差不应大于周长的0.25％，且不应大于12毫米。(7)箱式炉框架预制后的偏差应符合下列规定：A.立柱长度的允许偏差为±3毫米；B.立柱的不平直度不应大于长度的0.1％，且当柱长小于或等于16米时，不应大于10毫米；当柱长大于16米时，不应大于15毫米；C.梁的不平直度不应大于长度的0.1％，且不应大于8毫米；D.顶梁和底梁位置的允许偏差分别为±6毫米和±2毫米；中间横梁位置的允许偏差为±3毫米；E.两立柱轴线距的允许偏差为±3毫米；F.框架两对角线之差不应大于对角线长度的0.1％，且不应大于12毫米。(8)构件上所有螺栓孔均应采用机械方法加工。成孔后同一组孔内的任何相邻两孔间距的允许偏差为±1毫米；任何两孔间距的允许偏差为±1.5毫米。4.钢结构焊接及焊接检验(1)焊条的选用根据钢结构相应材料选取。(2)钢结构所有的对接焊缝均为Ⅱ级焊缝，其余焊缝为Ⅲ级焊缝。7(3)焊工应经过考试并取得合格证后方可从事焊接工作。合格证应注明施焊条件、有效期限。（4）焊接时,不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条。