建筑施工技術(shù)教學(xué)課件-第九章 鋼結(jié)構(gòu)工程.ppt

第九章鋼結(jié)構(gòu)工程 2008年1月 9 1鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝 鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板 熱軋型鋼和冷加工成型的薄壁型鋼制造而成 與其他材料的結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 材料強(qiáng)度高 鋼材質(zhì)量輕 2 韌性 塑性好 2 材質(zhì)均勻 3 制造簡(jiǎn)單 施工周期短 4 密封性好 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有 1 耐熱但不耐火150攝氏度時(shí)強(qiáng)度無(wú)變化 600攝氏度時(shí)強(qiáng)度約為0 2 鋼材耐腐蝕性能差 維護(hù)費(fèi)用高 一 鋼結(jié)構(gòu)的加工制作 一 加工制作前的準(zhǔn)備工作1 加工制作圖 2 加工制作前的施工條件分析 3 鋼卷尺 同一把尺 4 上崗培訓(xùn) 操作考核 技術(shù)交底二 鋼結(jié)構(gòu)加工制作的工藝程序1 放樣放樣是鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道工序 其工作的準(zhǔn)確與否將直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量 至關(guān)重要 放樣工作包括如下內(nèi)容 核對(duì)圖紙的安裝尺寸和孔距 以1 1的大樣放出節(jié)點(diǎn) 核對(duì)各部分的尺寸 制作樣板和樣桿作為下料 彎制 銑 刨 制孔等加工的依據(jù)2 號(hào)料號(hào)料 也稱劃線 即利用樣板 樣桿或根據(jù)圖紙 在板料及型鋼上畫出孔的位置和零件形狀的加工界線 號(hào)料的一般工作內(nèi)容包括 檢查核對(duì)材料 在材料上劃出切割 銑 刨 彎曲 鉆孔等加工位置 打沖孔 標(biāo)注出零件的編號(hào)等 常采用以下幾種號(hào)料方法 集中號(hào)料法 套料法 統(tǒng)計(jì)計(jì)算法 余料統(tǒng)一號(hào)料法3 切割下料目的就是將放樣和號(hào)料的零件形狀從原材料上進(jìn)行下料分離 鋼材的切割可以通過(guò)切削 沖剪 摩擦機(jī)械力和熱切割來(lái)實(shí)現(xiàn) 常用的切割方法有 機(jī)械剪切 氣割和等離子切割三種方法 4 坡口加工5 開孔在鋼結(jié)構(gòu)制孔中包括鉚釘孔 普通螺栓連接孔 高強(qiáng)度螺栓孔 地腳螺栓孔等 制孔方法通常有沖孔和鉆孔兩種 6 組裝二 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗(yàn)收 運(yùn)輸 堆放 9 2鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊接 一 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件常用的焊接方法焊接結(jié)構(gòu)根據(jù)對(duì)象和用途大致可分為建筑焊接結(jié)構(gòu) 貯罐和容器焊接結(jié)構(gòu) 管道焊接結(jié)構(gòu) 導(dǎo)電性焊接結(jié)構(gòu) 主要焊接方法 手工電弧焊 氣體保護(hù)焊 自保護(hù)電弧焊 埋弧焊 螺柱焊 點(diǎn)焊 a 手工電弧焊 b 自動(dòng)電弧焊電弧焊1 電源 2 導(dǎo)線 3 夾具 4 焊條 5 電弧 6 焊件 7 焊縫 8 轉(zhuǎn)盤 9 漏斗 10 熔劑 11熔化的熔劑 12 移動(dòng)方向 二 質(zhì)量檢查1 焊前檢驗(yàn)2 焊接生產(chǎn)中的檢驗(yàn) 無(wú)損檢驗(yàn) 外觀檢查 致密性檢驗(yàn) 無(wú)損探傷 破壞性檢驗(yàn)3 成品檢驗(yàn) 9 3緊固件連接工程 螺栓作為鋼結(jié)構(gòu)連接緊固件 通常用于構(gòu)件間的連接 固定 定位等 鋼結(jié)構(gòu)中的連接螺栓一般分普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種 普通螺栓或高強(qiáng)度螺栓而不施加緊固力 該連接即為普通螺栓連接 高強(qiáng)度螺栓并對(duì)螺栓施加緊固力 該連接稱高強(qiáng)度螺栓連接 一 普通螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓連接即將普通螺栓 螺母 墊圈機(jī)械地和連接件連接在一起形成的一種連接形式 普通螺栓的施工要求 1 連接要求 2 直徑和長(zhǎng)度選擇 3 螺栓緊固 二 高強(qiáng)螺栓連接高強(qiáng)度螺栓連接已經(jīng)發(fā)展成為與焊接并舉的鋼結(jié)構(gòu)主要連接形式之一 它具有受力性能好 耐疲勞 抗震性能好 連接剛度高 施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛地應(yīng)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)的工地連接中 高強(qiáng)度螺栓連接按其受力狀況 可分為摩擦型連接 摩擦 承壓型連接 承壓型連接和張拉型連接等幾種類型 其中摩擦型連接是目前廣泛采用的基本連接形式 1 高強(qiáng)度六角頭螺栓鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓 分為8 8和10 9兩種等級(jí) 一個(gè)連接副為一個(gè)螺栓 一個(gè)螺母和兩個(gè)墊圈 高強(qiáng)度螺栓連接副應(yīng)同批制造 保證扭矩系數(shù)穩(wěn)定 同批連接副扭矩系數(shù)平均值為0 110 0 150 其扭矩系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)不大于0 010 2 扭剪型高強(qiáng)度螺栓鋼結(jié)構(gòu)用扭剪型高強(qiáng)度螺栓一個(gè)螺栓連接副為一個(gè)螺栓 一個(gè)螺母和一個(gè)墊圈 它適用于摩擦型連接的鋼結(jié)構(gòu) 高強(qiáng)度螺栓施工只要包括以下幾個(gè)方面 1 施工的機(jī)具a 手動(dòng)扭矩扳手各種高強(qiáng)度螺栓在施工中以手動(dòng)緊固時(shí) 都要使用有示明扭矩值的扳手施擰 使達(dá)到高強(qiáng)度螺栓連接副規(guī)定的扭矩和剪力值 一般常用的手動(dòng)扭矩扳手有指針式 音響式和扭剪型三種 b 扭剪型手動(dòng)扳手這是一種緊固扭剪型高強(qiáng)度螺栓使用的手動(dòng)力矩扳手 配合扳手緊固螺栓的套筒 設(shè)有內(nèi)套筒彈簧 內(nèi)套筒和外套筒 這種扳手靠螺栓尾部的卡頭得到緊固反力 使緊固的螺栓不會(huì)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) 內(nèi)套筒可根據(jù)所緊固的扭剪型高強(qiáng)度螺栓直徑而更換相適應(yīng)的規(guī)格 緊固完畢后 扭剪型高強(qiáng)度螺栓卡頭在頸部被剪斷 所施加的扭矩可以視為合格 c 電動(dòng)扳手鋼結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度大六角頭螺栓緊固時(shí)用的電動(dòng)扳手有 NR 9000A NR 12和雙重絕緣定扭矩 定轉(zhuǎn)角電動(dòng)扳手等 是拆卸和安裝六角高強(qiáng)度螺栓機(jī)械化工具 可以自動(dòng)控制扭矩和轉(zhuǎn)角 適用于鋼結(jié)構(gòu)橋梁 廠房建設(shè) 化工 發(fā)電設(shè)備安裝大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工的初擰 終擰和扭剪型高強(qiáng)度螺栓的初擰 以及對(duì)螺栓緊固件的扭矩或軸力有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合 2 高強(qiáng)度螺栓的施工a 大六角頭高強(qiáng)度螺栓 a 扭矩法施工在采用扭矩法終擰前 應(yīng)首先進(jìn)行初擰 對(duì)螺栓多的大接頭 還需進(jìn)行復(fù)擰 初擰的目的就是使連接接觸面密貼 一般常用規(guī)格螺栓 M20 M22 M24 的初擰扭矩在200 300N m 螺栓軸力達(dá)到10 50kN即可 初擰 復(fù)擰及終擰一般都應(yīng)從中間向兩邊或四周對(duì)稱進(jìn)行 初擰和終擰的螺栓都應(yīng)做不同的標(biāo)記 避免漏擰 超擰等不安全隱患 同時(shí)也便于檢查人員檢查緊固質(zhì)量 b 轉(zhuǎn)角法施工轉(zhuǎn)角法就是利用螺母旋轉(zhuǎn)角度以控制螺桿彈性伸長(zhǎng)量來(lái)控制螺栓軸向力的方法 采用轉(zhuǎn)角法施工可避免較大的誤差 轉(zhuǎn)角法施工分初擰和終擰兩步進(jìn)行 必要時(shí)需增加復(fù)擰 初擰的要求比扭矩法施工要嚴(yán) 因?yàn)槠鸪踹B接板間隙的影響 螺母的轉(zhuǎn)角大都消耗于板縫 轉(zhuǎn)角與螺栓軸力關(guān)系不穩(wěn)定 初擰的目的是為消除板縫影響 使終擰具有一致的基礎(chǔ) 轉(zhuǎn)角法施工在我國(guó)已有30多年的歷史 但對(duì)初擰扭矩尚沒有一定的標(biāo)準(zhǔn) 各個(gè)工程根據(jù)具體情況確定 一般地講 對(duì)于常用螺栓 初擰扭矩定在200 300N m比較合適 初擰應(yīng)該使連接板縫密貼為準(zhǔn) 終擰是在初擰的基礎(chǔ)上 再將螺母擰轉(zhuǎn)一定的角度 使螺栓軸向力達(dá)到施工預(yù)拉力 b 扭剪型高強(qiáng)度螺栓扭剪型高強(qiáng)度螺栓連接副緊固施工比大六角頭高強(qiáng)度螺栓連接副緊固施工要簡(jiǎn)便得多 正常的情況采用專用的電動(dòng)扳手進(jìn)行終擰 梅花頭擰掉標(biāo)志著螺栓終擰的結(jié)束 9 4單層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程 鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房一般由柱 柱間支撐 吊車梁 制動(dòng)梁 桁架 屋架 天窗架 上下支撐 檁條及墻體骨架等構(gòu)件組成 柱基通常采用鋼筋混凝土階梯或獨(dú)立基礎(chǔ) 安裝前的準(zhǔn)備工作核對(duì)進(jìn)場(chǎng)資料 質(zhì)量證明 設(shè)計(jì)變更 圖紙等技術(shù)資料落實(shí)深化施工組織設(shè)計(jì) 做好起吊前的準(zhǔn)備工作掌握安裝前后的外界環(huán)境 如風(fēng)力 溫度 風(fēng)雪 日照等圖紙的會(huì)審和自審基礎(chǔ)驗(yàn)收墊板設(shè)置灌筑砂漿采用無(wú)收縮微膨脹砂漿 且比基礎(chǔ)砼高一個(gè)等級(jí) 二 鋼柱子安裝設(shè)置標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)和中心線標(biāo)志 標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)與牛腿支承面為基準(zhǔn) 且便于觀察 無(wú)牛腿柱應(yīng)以柱頂端與桁架連接的最后一個(gè)安裝孔中心為基準(zhǔn) 中心線標(biāo)志應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定多節(jié)柱安裝時(shí) 宜將柱組裝后再整體吊裝 鋼柱吊裝后應(yīng)進(jìn)行調(diào)整 如溫差 陽(yáng)光側(cè)面照射等引起的偏差柱子安裝后允許偏差應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定屋架 吊車梁安裝后 進(jìn)行總體調(diào)整 然后再進(jìn)行固定連接 長(zhǎng)細(xì)比較大的柱子 吊裝后應(yīng)增加臨時(shí)固定措施 柱間支撐應(yīng)在柱子找正后再進(jìn)行安裝 三 吊車梁的安裝應(yīng)在柱子第一次校正的柱間支撐安裝后進(jìn)行 安裝順序從有柱間支撐的跨間開始 吊裝后的吊車梁應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)固定 吊車梁的校正應(yīng)在屋面系統(tǒng)構(gòu)件安裝并永久連接后進(jìn)行 其允許偏差應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定 其標(biāo)高的校正可通過(guò)調(diào)整柱底板下墊板厚度進(jìn)行 吊車梁下翼緣與柱牛腿的連接應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定 吊車梁與輔助桁架的安裝宜采用拼裝后整體吊裝 其側(cè)向彎曲 扭曲和垂直度應(yīng)符合規(guī)定 四 吊車軌道安裝五 屋面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝六 維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安裝七 平臺(tái) 梯子及欄桿的安裝 國(guó)家體育場(chǎng) 國(guó)家體育場(chǎng)建筑體形上像鳥巢 可容納8萬(wàn)人 平面為橢圓形 長(zhǎng)軸340m短軸292m 屋蓋中間有一個(gè)146m 76m的開口 這部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋 采用加肋薄壁箱形截面 總用鋼量達(dá)16萬(wàn)t 9 5多層及高層鋼結(jié)構(gòu)安裝工程 用于鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的體系有 框架結(jié)構(gòu) 框架 剪力墻結(jié)構(gòu) 框筒結(jié)構(gòu) 組合筒體系及交錯(cuò)鋼桁架體系等 鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高 抗震性能好 施工速度快的優(yōu)點(diǎn) 所以在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用 但同時(shí)對(duì)鋼量大 造價(jià)高 防火要求高 大跨度鋼結(jié)構(gòu)鋼屋架網(wǎng)架 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)拱架結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu) 天津奧林匹克體育場(chǎng)俯瞰效果圖 綠色奧運(yùn) 科技奧運(yùn) 人文奧運(yùn) 建筑底面面積為80 000m2 屋頂面積76 719m2 地上層數(shù)6層 最高點(diǎn)高度53 00m 可容納觀眾數(shù)60 000 屋頂結(jié)構(gòu)采用鋼桁架懸挑結(jié)構(gòu) 屋面桁架落地 形似露珠 國(guó)家大劇院 位于北京人民大會(huì)堂西側(cè) 西長(zhǎng)安街以南 總占地面積近12公頃 總建筑面積近15萬(wàn)平方米 總投資26 88億元 目前已進(jìn)行過(guò)網(wǎng)殼部分設(shè)計(jì)與施工驗(yàn)收審查會(huì)議 該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼 是半橢圓球形 東西長(zhǎng)軸212 2m 南北短軸143 64m 總高度46 285 內(nèi)設(shè)歌劇院 2416席 音樂廳 2017席 及戲劇院 1040席 及公共大廳等 屋面采用鈦金屬板 整個(gè)網(wǎng)殼外環(huán)繞人工湖 35500m2 各種通道及入口均設(shè)在水下 設(shè)計(jì)為法國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)公司安德魯建筑師 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院參與主體設(shè)計(jì) 整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)6750t 195kg m 2 重型廠房結(jié)構(gòu)西安變壓器廠 400t吊車 上海環(huán)球金融中心 由日本森大廈株式會(huì)社的全額子公司森海外株式會(huì)社及日本具有代表性的銀行 保險(xiǎn)公司 商社等36家企業(yè) 偕同政府系統(tǒng)機(jī)構(gòu)日本海外經(jīng)濟(jì)協(xié)力基金 OECF 聯(lián)合投資的上海環(huán)球金融中心 總投資逾750億日元 位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū) 建筑總面積335 420平方米 地下3層 地上94層 建成后的高度達(dá)460米 總用鋼量26000t 鋼筋混凝土核心筒 外框鋼骨混凝土及鋼柱 目前正在施工基礎(chǔ) 上海金茂大廈 金茂大廈是由中國(guó)上海對(duì)外貿(mào)易中心股份有限公司獨(dú)家投資5 6億美元建設(shè)的一座88層的超高層大廈 建筑高度420 5米 建筑面積28 9萬(wàn)平方米 于1998年8月28日竣工 總用鋼量14000t 鋼筋混凝土核心筒 外框鋼骨混凝土及鋼柱 設(shè)計(jì)者為美國(guó)S O M事務(wù)所 央視新臺(tái)址 央視新臺(tái)址建設(shè)工程位于北京朝陽(yáng)區(qū)東三環(huán)中路 北京商務(wù)中心區(qū)的核心地段 占地面積18 7萬(wàn)平方米 總建筑面積55萬(wàn)平方米 230m 央視新臺(tái)址建設(shè)工程總投資約50億元人民幣 2003年10月開工建設(shè) 2008年正式運(yùn)行 臺(tái)北101 長(zhǎng)寬各150m 總面積30277m2 塔高508m 世界第一高 26層以上以8層為一單元 主要由巨柱 核心系統(tǒng)及外伸桁架梁 巨柱自地下5層至地上90層 最大尺寸為2 4mx3m 直徑5 5m 中670t的阻尼器 4 高聳建筑電視塔 微波塔 通訊塔等 東方明珠電視塔 東方明珠廣播電視塔座落在上海浦東新區(qū)黃浦江畔 以其468米的高度成為亞洲第一高塔 她于1991年3月開始建造 1994年11月完工 總重量達(dá)12萬(wàn)噸 總投資8 3億元人民幣 東方明珠塔由三根直徑為九米的擎天立柱 太空艙 上球體 下球體 五個(gè)小球 塔座和廣場(chǎng)組成 一 安裝前的準(zhǔn)備工作檢查并標(biāo)注定位軸線及標(biāo)高的位置檢查鋼柱基礎(chǔ) 包括基礎(chǔ)的中心線 標(biāo)高 地角螺栓等確定流水方向 劃分施工段安排鋼構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)的堆放位置選擇起重機(jī)械選擇吊裝方法 分件吊裝 綜合吊裝等軸線 標(biāo)高 螺栓允許偏差應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定 二 安裝與校正 一 鋼柱的吊裝與校正鋼柱吊裝 選用雙機(jī)抬吊 遞送法 或單機(jī)抬吊 旋轉(zhuǎn)法 并做好保護(hù) 鋼柱校正 對(duì)垂直度 軸線 牛腿面標(biāo)高進(jìn)行初驗(yàn) 柱間間距用液壓千斤頂與鋼楔或倒鏈與鋼絲繩校正 柱底灌漿 先在柱腳四周立模板 將基礎(chǔ)上表面清除干凈 用高強(qiáng)聚合砂漿從一側(cè)自由灌入至密實(shí) 二 鋼梁的吊裝與校正鋼梁吊裝前 應(yīng)于柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子間距 并應(yīng)在梁上裝好扶手和扶手繩 以便待主梁吊裝就位后 將扶手繩與鋼柱系牢 以保證施工人員的安全 鋼梁一般可在鋼梁的翼緣處開孔為吊點(diǎn) 其位置取決于鋼梁的跨度 為減少高空作業(yè) 保證質(zhì)量 并加快吊裝進(jìn)度 可將梁 柱在地面組裝成排架后進(jìn)行整體吊裝 要反復(fù)校正 符合要求 三 構(gòu)件間的連接鋼柱間的連接常采用坡口焊連接 主梁與鋼柱的連接一般上 下翼緣用坡口焊連接 而腹板用高強(qiáng)螺栓連 次梁與主梁的連接基本上是在腹板處用高強(qiáng)螺栓連接 少量再在上 下翼緣處用坡口焊連接 柱與梁的焊接順序 先焊接頂部柱 梁節(jié)點(diǎn) 再焊接底部柱 梁結(jié)點(diǎn) 最后焊接中間部分的柱 梁節(jié)點(diǎn) 高強(qiáng)螺栓連接兩個(gè)連接構(gòu)件的緊固順序是 先主要構(gòu)件 后次要構(gòu)件 工字形構(gòu)件的緊固順序是 上翼緣 下翼緣 腹板 同一節(jié)柱上各梁柱節(jié)點(diǎn)的緊固順序 柱子上部的梁柱節(jié)點(diǎn) 柱子下部的梁柱節(jié)點(diǎn) 柱子中部的梁柱節(jié)點(diǎn) 9 6鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝工程 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由多根桿件按照一定的規(guī)律布置 通過(guò)結(jié)點(diǎn)連接而成的網(wǎng)格狀桿系結(jié)構(gòu) 具有空間受力特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體性好 能有效地承受各種非對(duì)稱荷載 集中荷載 動(dòng)力荷載 其構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)可定型化 適用于工廠成批生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)拼裝 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝方法 高空拼裝法 整體安裝法 高空滑移法 一 高空拼裝法先在地面上搭設(shè)拼裝支架 然后用起重機(jī)把網(wǎng)架構(gòu)件分件或分塊吊至空中的設(shè)計(jì)位置 在支架上進(jìn)行拼裝的方法 網(wǎng)架的總的拼裝順序是從建筑物的一端開始向另一端以兩個(gè)三角形同時(shí)推進(jìn) 待兩個(gè)三角形相反后 則按人字形逐漸向前推進(jìn) 最后在另一端的正中閉合 每榀塊體的安裝順序 在開始的兩個(gè)三角形部分是由屋