5.1.4 钢结构工程施工

钢结构构件制作一般在工厂进行，包括放样、号料、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。

                   钢管柱                       钢桁架

1.构件的制作

               H型钢                            槽型钢

             Z型钢                     钢楼承板           预埋锚栓

放样

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。

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

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。

气割法是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，将氧化物吹除而形成一条狭小而整齐的割缝。

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。

直线气割机

                 气割下料                    CNC电脑切割生产线

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     

弯卷成型

（1）钢板卷曲

                               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板发生初步的弯曲，然后来回滚动而卷曲。

（2）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。

                             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

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。

弯曲折边利用折边机进行。

                            液压板料折弯机

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。         

                             数控三维钻孔机

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          H型钢翼缘矫正机          钢管矫直机

（1） 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、加热的温度。

火焰矫正加热的温度：对于低碳钢和普通低合金钢为600～8000℃。

                               火焰矫正

（2） 机械矫正

是通过专用矫正机使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。

（3）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。

锤击法--钢板焊接应力变形校正

除锈、防腐与涂饰

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。

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

    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

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。  

                             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

钢结构构件焊接

                           钢结构常用焊接方法、特点及适用范围

普通螺栓连接

（1） 普通螺栓的种类和用途

普通螺栓按外形有：六角螺栓、双头螺栓和地脚螺栓。

1） 六角螺栓：按质量和产品等级分为A、B、C三种。

      A级螺栓——精制螺栓；

      B级螺栓——半精制螺栓；

      C级螺栓——粗制螺栓。

A、B级螺栓适用于连接部位需传递较大剪力的重要结构的安装，C级螺栓适用于钢结构安装中的临时固定。

                             六角螺栓

（2）连接要求

※ 螺栓头和螺母的下面应放置平垫圈。螺母下面的垫圈不应多于2个，螺栓头部下面的垫圈不应多于1个。

※ 螺栓头和螺母应与结构构件的表面及垫圈密贴。

※ 倾斜面的螺栓连接，放置斜垫片垫平。

※ 动荷载或重要部位的螺栓，应放置弹簧垫圈。

※ 螺栓伸出螺母的长度应不小于两个完整螺纹的长度。

（3）紧固轴力

螺栓紧固必须从中心开始，对称施拧；大型接头采用复拧，即“两次紧固法”。

施拧时的紧固轴力应不超过相应的规定。永久螺栓拧紧质量检验采用锤敲或用力矩扳手检验，要求螺栓不颤动和偏移，拧紧的真实性用塞尺检查，对接表面高差(不平度)不应超0.5毫米。

                       南京大胜关长江大桥高强螺栓终拧       

高强螺栓连接

（1）高强螺栓的种类和用途

高强螺栓就是高强度的螺栓，是一种标准件。是继铆接连接后的新型钢结构连接形式，是目前钢结构连接的主要手段。

高强螺栓从外形上可分为扭剪型高强螺栓和大六角头高强螺栓。

              扭剪型高强螺栓                  大六角头高强螺栓

（2）高强螺栓施工的机具

1）手动扭矩扳手：高强螺栓以手动紧固时，要使用有示明扭矩值的扳手施拧，以达到高强螺栓连接副规定的扭矩和剪力值。常用的手动扭矩扳手有指针式、音响式和扭剪型三种。  

                              手动扭矩扳手

               响声式扭矩扳手                 德国Wera可调控扭力扳手

2）电动扳手  

定扭矩、定转角电动扳手适用于大六角头高强螺栓的紧固，可自动控制扭矩和转角，适用于钢结构桥梁、厂房建设安装大六角头高强螺栓施工的初拧、终拧和扭剪型高强螺栓的初拧。

扭剪型电动扳手适用于扭剪型高强度螺栓的终拧紧固，常用的扭剪型电动扳手有6922型和6924型两种。

                              定扭矩电动扳手     

自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉连接

连接薄钢板用的自攻螺栓、钢拉铆钉、射钉等其规格尺寸与连接钢板相匹配，紧固密贴，其间距、边距符合设计要求。

3.构件的组装

受运输、吊装等条件的限制，钢构件可按部件组装、构件组装后出厂，对于复杂构件为验证其安装质量，还要进行工厂预拼装。

除管结构为立体预拼装，并可设卡、夹具外，其它结构一般均为平面拼装，且构件应处于自由状态，不得强行固定。

             平面桁架的工厂预拼装             钢管桁架的工厂预拼装