新編鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

內(nèi)容介紹

本書(shū)共分為九章，其主要內(nèi)容包括：鋼結(jié)構(gòu)的材料、鋼結(jié)構(gòu)的連接、構(gòu)件的受力、建筑鋼結(jié)構(gòu)的工程技術(shù)應(yīng)用、鋼橋梁結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)以及鋼結(jié)構(gòu)的事故分析與處理等內(nèi)容。

2100433B

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公告 第1057號(hào) 關(guān)于發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《拱形鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的公告

現(xiàn)批準(zhǔn)《拱形鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為JGJ/T249-2011, ，自2012年5月1日 起實(shí)施。

本規(guī)范由我部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行。

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 2011年7月4日

鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)性能

保溫節(jié)能技術(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)為確保達(dá)到保溫效果，在建筑物的外墻和屋面中使用的保溫隔熱材料能長(zhǎng)期使用并能保溫隔熱。建筑輕鋼結(jié)構(gòu)住宅一般除了在墻的墻柱間填充玻璃纖維網(wǎng)格布外，在墻外側(cè)再貼一層保溫材料，有效隔斷了通過(guò)墻柱至外墻板的熱橋；樓層之間擱柵內(nèi)填充玻璃纖維，減少通過(guò)樓層的熱傳遞;所有內(nèi)墻墻體的墻柱之間均填充玻璃纖維，減少戶墻之間的熱傳遞。

防火技術(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題是防火技術(shù)的應(yīng)用， 輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的耐火等級(jí)為四級(jí)。建筑輕鋼結(jié)構(gòu)住宅在墻的兩側(cè)與樓蓋的天花處貼防火石膏板，對(duì)于普通防火墻和分戶墻用25.4毫米厚（1吋）石膏板保護(hù)，以達(dá)到1個(gè)小時(shí)的防火要求，另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對(duì)于防火與熱傳遞也起了積極的保護(hù)作用。

隔聲技術(shù)輕鋼結(jié)構(gòu)在內(nèi)外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉，有效阻止了通過(guò)空氣傳播的音頻部分，而對(duì)于通過(guò)固體傳播的沖擊聲，作如下構(gòu)造處理：對(duì)于分戶墻用二道墻柱構(gòu)成帶有中間空隙的二道墻體；而對(duì)于吊頂用的固定石膏板的小龍骨，用帶有小切槽的彈性構(gòu)造以有效減少樓層間的固體聲傳播。

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

連接方法

焊接連接

螺栓連接

鉚釘連接

重鋼結(jié)構(gòu)

1．廠房桁車(chē)起吊重量：≥25噸。

2．每平米用鋼量：≥50KG/㎡。

輕鋼結(jié)構(gòu)

指用圓鋼和小于L45×4和L56×36×4的角鋼制作的輕型鋼結(jié)構(gòu)。國(guó)家規(guī)范和技術(shù)文件都并沒(méi)有重鋼一說(shuō)。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ17-88已經(jīng)于2003年12月1日起廢除，現(xiàn)時(shí)實(shí)行的是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2017

設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)

設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)是指大型設(shè)備中的鋼結(jié)構(gòu)部分，根據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，以下結(jié)構(gòu)應(yīng)可劃入設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)范疇：架橋機(jī)的塔架鋼結(jié)構(gòu)、起重機(jī)的起重大梁、起重機(jī)車(chē)身、大型設(shè)備支架等，屬于對(duì)精密性、材質(zhì)、連接等要求較高的精密鋼結(jié)構(gòu)之一。對(duì)于成套設(shè)備來(lái)說(shuō)，是最主要的受力部分，在功能上起到結(jié)構(gòu)性作用。

鋼結(jié)構(gòu)制作

設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的加工制作與精密鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)似，介于普通結(jié)構(gòu)件（對(duì)加工要求不高）與精密機(jī)械加工（要求加工較精細(xì)）之間，采用焊接或者栓接的連接方式。

同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要有:用于廠房的排架結(jié)構(gòu)、用于多高層建筑的框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、框一筒結(jié)構(gòu)，用于大空間的平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和彎頂網(wǎng)充結(jié)構(gòu)等等。建筑功能不同，采用的結(jié)構(gòu)形式也不同。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)規(guī)范，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全實(shí)用、確保質(zhì)量。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作的時(shí)候要注意以下要求:

1.首先根據(jù)建筑功能要求，采用相應(yīng)合理的結(jié)構(gòu)體系。做到技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)新穎、達(dá)到建筑和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。

2.鋼結(jié)構(gòu)（除容器外）多以桿件為主，故桿件尺寸盡可能模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化，便于機(jī)械化制造、運(yùn)送、安裝、提高生產(chǎn)率。

3.采用具有較高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高效鋼材。

4.鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)是至關(guān)重要的，要采用適當(dāng)?shù)倪B接方式，使節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)化模型相一致。以往的結(jié)構(gòu)破壞絕大多數(shù)發(fā)生在節(jié)點(diǎn)，所以對(duì)節(jié)點(diǎn)要精心設(shè)計(jì)，精心施工.采用先進(jìn)的、可靠的連接方法.

鋼結(jié)構(gòu)材料要求

鋼結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中會(huì)受到各種形式的作用（荷載、基礎(chǔ)不均勻沉降、溫度等），所以要求鋼材應(yīng)具有良好的機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）和加工性能（冷熱加工和焊接性能），以保證結(jié)構(gòu)安全可靠。鋼材的種類(lèi)很多，符合鋼結(jié)構(gòu)要求的只是少數(shù)幾種，如碳素鋼中的Q235，低合金鋼中的l6Mn，用于高強(qiáng)螺栓的20錳釩鋼（20MnV）等。

性能指標(biāo)

1、強(qiáng)度

鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)由彈性極限σe，屈服極限σy，和抗拉極限σu，設(shè)計(jì)時(shí)以鋼材的屈服強(qiáng)度為基礎(chǔ)，屈服強(qiáng)度高可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)省鋼材，降低造價(jià)?？估瓘?qiáng)度σu即是鋼材破壞前所能承受的最大應(yīng)力，此時(shí)的結(jié)構(gòu)因塑性變形很大而失去使用性能，但結(jié)構(gòu)變形大而不垮，滿足結(jié)構(gòu)抵抗罕遇地震時(shí)的要求?！襲/σy值的大小，可以看作鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的參數(shù)。

2、塑性

鋼材的塑性一般指應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)后，具有顯著的塑性變形而不斷裂的性質(zhì)。衡量鋼材塑性變形能力的主要指標(biāo)是伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ。

3、冷彎性能

鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)對(duì)產(chǎn)生裂紋的抵抗能力。鋼材的冷彎性能是用冷彎實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)鋼材承受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形性能。

4、沖擊韌性

鋼材的沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷載作用下，斷裂過(guò)程中吸收機(jī)械動(dòng)能的一種能力，是衡量鋼材抵抗沖擊荷載作用，可能因低溫、應(yīng)力集中，而導(dǎo)致脆性斷裂的一項(xiàng)機(jī)械性能。一般通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試件的沖擊試驗(yàn)來(lái)獲得鋼材的沖擊韌性指標(biāo)。

5、焊接性能

鋼材的焊接性能是指在—定的焊接工藝條件下，獲得性能良好的焊接接頭。焊接性能可分為焊接過(guò)程中的焊接性能和使用性能上的焊接性能兩種。焊接過(guò)程中的焊接性能是指焊接過(guò)程中焊縫及焊縫附近金屬不產(chǎn)生熱裂紋或冷卻不產(chǎn)生冷卻收縮裂紋的敏感性。 焊接性能好，是指在一定焊接工藝條件下，焊縫金屬和附近母材均不產(chǎn)生裂紋。使用性能上的焊接性能是指焊縫處的沖擊韌性和熱影響區(qū)內(nèi)延性性能，要求焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)鋼材的力學(xué)性能不低于母材的力學(xué)性能。我國(guó)采用焊接過(guò)程的焊接性能試驗(yàn)方法，也采用使用性使用性質(zhì)上的焊接性能試驗(yàn)方法。

6、耐久性

影響鋼材耐久性的因素很多。首先是鋼材的耐腐蝕性差，必須采取防護(hù)措施，防止鋼材腐蝕生銹。防護(hù)措施有：定期對(duì)鋼材油漆維護(hù)，采用鍍鋅鋼材，在有酸，堿，鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)條件下，采用特殊防護(hù)措施，如海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)采用“陽(yáng)極保護(hù)”措施防止導(dǎo)管架腐蝕，在導(dǎo)管架上固定上鋅錠，海水電解質(zhì)會(huì)自動(dòng)先腐蝕鋅錠，從而達(dá)到保護(hù)鋼導(dǎo)管架的功能。其次由于鋼材在高溫和長(zhǎng)期荷載作用下，其破壞強(qiáng)度比短期強(qiáng)度降低較多，故對(duì)長(zhǎng)期高溫作用下的鋼材，要測(cè)定持久強(qiáng)度。鋼材隨時(shí)間推移會(huì)自動(dòng)變硬、變脆、即“時(shí)效”現(xiàn)象。對(duì)低溫荷載作用下的鋼材要檢驗(yàn)其沖擊韌性。

鋼結(jié)構(gòu)要求

設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)通常會(huì)在以下方面提出特殊要求或者更高要求：

結(jié)構(gòu)件：材質(zhì)、表面粗糙度、公差、表面處理、直線度（或弧度）

連接：孔位偏差、螺栓等級(jí)；焊接方法、焊接標(biāo)準(zhǔn)、焊材；氣密性，要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)、液體滲透檢測(cè)等

整體結(jié)構(gòu)：垂直度、水平度等

包裝：包裝材料、包裝方法

倉(cāng)儲(chǔ)：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度

運(yùn)輸：裝卸、車(chē)內(nèi)擺放、集裝箱內(nèi)擺放，等等。

鋼結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)

指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過(guò)連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在全球范圍內(nèi)，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程領(lǐng)域中得到合理、廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)通常分為輕型鋼結(jié)構(gòu)、高層鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)五大子類(lèi)。

鋼結(jié)構(gòu)在各項(xiàng)工程建設(shè)中的應(yīng)用極為廣泛，如鋼橋、鋼廠房、鋼閘門(mén)、各種大型管道容器、高層建筑和塔軌機(jī)構(gòu)等。

鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)措施

鋼結(jié)構(gòu)也是有損壞的時(shí)候，我們要即時(shí)發(fā)現(xiàn)即時(shí)解決問(wèn)題，鋼結(jié)構(gòu)損壞的主要因素有：

1）由荷載變化，超期服役，規(guī)范和規(guī)程改變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足；

2）構(gòu)件由于各種意外產(chǎn)生變形、扭曲、傷殘、凹陷等，致使構(gòu)件截面削弱，桿件翹曲，連接開(kāi)裂等；

3）溫差作用下引起構(gòu)件或連接變形、開(kāi)裂和翹曲；

4）由于化學(xué)物質(zhì)的侵蝕而產(chǎn)生腐蝕以及電化學(xué)腐蝕致使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面削弱；

5）其它包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工中的失誤及服役期中的違規(guī)使用和操作等。

鋼結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)措施主要有三種：

1） 截面補(bǔ)強(qiáng)法：在局部或沿構(gòu)件全長(zhǎng)以鋼材補(bǔ)強(qiáng)，連成整體使之共同受力；

2） 改變計(jì)算簡(jiǎn)圖：增設(shè)附加支承，調(diào)整荷載分布情況，降低內(nèi)力水平，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)支座進(jìn)行強(qiáng)迫位移，降低應(yīng)力峰值；

3） 預(yù)應(yīng)力拉索法：利用高強(qiáng)拉索加固結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或提高結(jié)構(gòu)整體承載力、剛度和穩(wěn)度。

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

一、鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接前的準(zhǔn)備工作

試驗(yàn)鋼材包括Q345GJC-Z15（壁厚70mm）、Q345GJC-Z15（壁厚40mm）、Q345C（翼緣厚28mm），焊接位置為柱—柱橫焊、柱—梁平焊（包括桁架梁上下翼緣平焊）、T型角立焊。坡口形式及尺寸按設(shè)計(jì)要求。焊后外觀及超聲波檢查合格后取樣進(jìn)行了力學(xué)和物理試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果接頭的抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，接頭彎曲180°無(wú)裂紋。采用的焊接材料和焊接設(shè)備技術(shù)條件應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，性能優(yōu)良。清渣、氣刨、焊條烘干保溫等裝置應(yīng)齊全有效。

二、手工電弧焊及CO2氣保焊焊材和設(shè)備

（1）焊條應(yīng)在高溫烘干箱中烘干，焊條烘干次數(shù)不得超過(guò)兩次。

（2）焊絲包裝應(yīng)完好，如有破損而導(dǎo)致焊絲污染或彎折、紊亂時(shí)應(yīng)部分棄之。

（3）CO₂氣體純度應(yīng)不低于99.9%（體積比），含水量應(yīng)低于0.05%（重量比），瓶?jī)?nèi)高壓低于1MPa時(shí)應(yīng)停止使用。

（4）焊機(jī)電壓應(yīng)正常，地線壓緊牢固，接觸可靠，電纜及焊鉗無(wú)破損，送絲機(jī)應(yīng)能均勻送絲，氣管應(yīng)無(wú)漏氣或堵塞。

三、安裝焊接程序及一般規(guī)定

焊接的一般順序?yàn)椋汉盖皺z查 →預(yù)熱除銹 → 裝焊墊板和引弧板→ 焊接 → 檢驗(yàn)

1．焊前檢查坡口角度、鈍邊、間隙及錯(cuò)口量，坡口內(nèi)和兩側(cè)的銹斑、油污、氧化鐵皮等應(yīng)清除干凈。

2．預(yù)熱。焊前用氣焊或特制烤槍對(duì)坡口及其兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)的母材均勻加熱，并用表面測(cè)溫計(jì)測(cè)量溫度，防止溫度不符合要求或表面局部氧化，預(yù)熱溫度。

3．重新檢查預(yù)熱溫度，如溫度不夠應(yīng)重新加熱，使之符合要求。

4．裝焊墊板及引弧板，其表面清潔程度要求與坡口表面相同，墊板與母材應(yīng)貼緊，引弧板與母材焊接應(yīng)牢固。

5．焊接：第一層的焊道應(yīng)封住坡口內(nèi)母材與墊板的連接處，然后逐道逐層累焊至填滿坡口，每道焊縫焊完后，都必須清除焊渣及飛濺物，出現(xiàn)焊接缺陷應(yīng)及時(shí)磨去并修補(bǔ)。

6．一個(gè)接口必須連續(xù)焊完，如不得已而中途停焊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行保溫緩冷處理，再焊前，應(yīng)重新按規(guī)定加熱。

7．遇雨、雪天時(shí)應(yīng)停焊，構(gòu)件焊口周?chē)吧戏綉?yīng)有擋風(fēng)、雨棚，風(fēng)速大于5m/s時(shí)應(yīng)停焊。環(huán)境溫度低于零度時(shí)，應(yīng)按規(guī)定采取預(yù)熱和后熱措施施工。

8．碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度、低合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在完成24h以后，進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。

9．焊工和檢驗(yàn)人員要認(rèn)真填寫(xiě)作業(yè)記錄表。

四、典形節(jié)點(diǎn)的焊接順序和工藝參數(shù)

（1）上下柱無(wú)耳板側(cè)由兩名焊工在兩側(cè)對(duì)稱(chēng)焊至板厚的1/3處時(shí)，切去耳板。

（2）然后在切去耳板側(cè)由兩名焊工在兩側(cè)對(duì)稱(chēng)焊至板厚的1/3處。

（3）再由兩名焊工分別承擔(dān)相鄰兩面的焊接。

（4）每?jī)蓪又g焊道的接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，兩名焊工焊接的焊道接頭也要注意每層錯(cuò)開(kāi)，焊接過(guò)程中要注意檢測(cè)層間溫度。

（5）焊接工藝參數(shù)：

CO2氣保焊：焊絲直徑Φ1.2mm，電流280～320A，焊速350～450mm/min

焊絲伸出長(zhǎng)度：約20mm，氣體流量25～80L/min，

電壓29～34V，層間溫度120～150℃

五、柱—梁、梁—梁節(jié)點(diǎn)

（1）先焊梁的下翼緣，梁腹板兩側(cè)的翼緣焊道要保持對(duì)稱(chēng)焊接。

（2）待下翼緣焊完，然后焊接上翼緣。

（3）如翼緣板厚大于30mm時(shí)，宜上下翼緣輪換施焊。

（4）焊接工藝參數(shù)：

CO2氣保焊：焊絲直徑φ1.2mm，電流280～360A，焊速300～500mm/min

焊絲伸出長(zhǎng)度約20 mm，氣體流量20～80L/mm

電壓30～38V，層間溫度120～150℃

《實(shí)用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)》是一本全面介紹建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的參考書(shū)，涵蓋了建筑鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)、制造和安裝全過(guò)程的技術(shù)內(nèi)容。