钢结构分部工程质量控制.ppt

钢结构质量检查与评定,上课班级：07级建筑工程技术专业,钢结构的特点及应用,特点：重量轻、截面小、强度高、受力可靠、施工方便、施工周期短、密封性好、抗震性好、耐热性较好等优点缺点：价格相对较贵、耐锈蚀性差、耐火性差、低温冷脆,应用,1、普通钢结构：多层和高层钢结构建筑、钢结构住宅、工业厂房等。2、轻型钢结构：门式钢架、薄型拱壳等。3、空间钢结构：钢网架、网壳、薄膜、悬索膜结构等。4、组合钢结构：钢和混凝土组合结构、钢和混凝土混合结构。,钢结构的施工,一是钢构件、配件的制作与加工，一般在工厂生产；二是钢结构的拼装安装、连接，即现场施工。防腐、防火处理等。,钢结构施工的特点,1、对制作、加工精度、测量、定位、放线要求严格。2、焊接、紧固件连接工作量大。3、安装过程中对天气、温度等条件敏感。4、钢结构安装对机械设备要求高。5、防腐、防火要求严。6、钢结构构件多。7、钢结构工程队工人的技术水平要求高。8、施工具有连续性。9、超高层钢结构施工，对安全要求高。,授课内容,构件制作质量事故,安装质量事故,钢结构加固方法,钢材质量加工制作钢材锈蚀焊接质量,安装事故的特征预防措施,钢结构加固方法加固方案的注意问题加固施工注意问题,材料质量及加工中的事故,1、事故特征使用的钢材质量低劣材料本身存在的一些变形放样尺寸有偏差构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹,材料质量及加工中的事故,2、预防措施钢材应根据设计要求选用，并应具有质量证明书。钢材必须符合现行国家标准。钢材在下料前和拼接后的变形，进行矫正。放样、下料前要放足收缩余量。组装前，零件、部件应检查合格；要放足尺寸大样，对照足尺大样组装后再安装。,材料及成品管理,1、加强对材料的质量控制，材料进场必须按规定的技术条件进行检验，合格后方可入库和使用。2、钢材应按种类、材质、炉号、规格等分类平整堆放，并做好标记。3、焊材必须分类堆放，并有明显标志，不得混放，焊材库必须干燥通风，严格控制库内温度和湿度。4、高强度螺栓应防潮、防雨、防粉尘，并按规格、类型批号分类存放保管。5、油漆和耐火涂料属时效性物资，库存积压易过期失效。,焊条的化学成分与母材的化学成分相等或接近,焊条型号 药皮类型 焊接位置 电流种类 E43系列熔敷金属抗拉强度420Mpa(43kgf/mm2)E4300 特殊型 平、立、仰、横 交流或直流正、反接 E4301 钛铁矿型 E4303 钛钙型 E4310 高纤维素钠型 直流反接 E4311 高纤维素钾型 交流或直流反接 E4312 高钛钠型 平、立、仰、横 交流或直流正接 E4313 高钛钾型 交流或直流正、反接 E4315 低氢钠型 直流反接 E4316 低氢钾型 交流或直流反接 E4320 氧化铁型 平 交流或直流正、反接 平角焊 交流或直流正接 E4322 平 交流或直流正接 E4323 铁粉钛钙型 平、平角焊 交流或直流正、反接 E4324 铁粉钛型 E4327 铁粉氧化型 平 交流或直流正、反接 平角焊 交流或直流正接 E4328 铁粉低氢型 平、平角焊 交流或直流反接,焊条型号,E 43 15 表示焊条药皮为低氢钠型，采用直流反接焊接。表示焊条适用于全位置焊接。表示熔敷金属抗拉强度的最小值。表示焊条。,焊条牌号,碳钢焊条（用“J”表示）低合金高强钢焊条（用“J”表示）钼和铬耐热钢焊条（用“R”表示）低温钢焊条（用“W”表示）不锈钢焊条（用“G”或“A”表示）,二、焊接质量事故,1、事故特征焊接材料质量与设计要求不符焊缝有气孔、夹渣、不均匀焊缝长度、宽度、高度等不满足构造要求焊接变形,钢结构的连接,钢结构是由钢构件经连接而成的结构,因此连接在钢结构总占有很重要的位置,它直接关系钢结构的安全和经济。在受力过程中，连接应有足够的强度，被连接构件之间应保持正确的相互位置。,钢结构连接的种类及其特点,焊条与局部焊件熔化、冷却，凝结成焊缝。是现代钢结构最主要的连接方法。,3.2 焊缝连接,一、焊接方法,电弧焊,(1)手工电弧焊,(2)自动半自动埋弧电弧焊,(3)CO2气体保护焊以C02为保护气体，使被熔 化的金属不与空气接触。,(4)气焊(5)电阻焊,一、焊缝连接,3.1 钢结构的连接方法,优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；,缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。,三、螺栓连接,优点：连接刚度大，传力可靠；,分为：普通螺栓连接 高强度螺栓连接,二、铆钉连接,缺点：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差，施工速度慢。,一、钢结构常用焊接方法,1.手工电弧焊,A、焊条的选择：焊条应与焊件钢材相适应。,原理：利用电弧产生热量 熔化焊条和母材形 成焊缝。,3.2 焊接方法和焊接连接形式,Q390、Q420钢选择E55型焊条(E5500-5518),Q345钢选择E50型焊条(E5000-5048),B、焊条的表示方法：,E焊条(Electrode),第1、2位数字为熔融金属的最小抗拉强度（kgf/mm2),第3、4适用焊接位置、电流及药皮的类型。,不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。,缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。,优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；,Q235钢选择E43型焊条（E4300-E4328),C、优、缺点,2.埋弧焊（自动或半自动）,A、焊丝的选择应与焊件等强度。B、优、缺点：优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊接质量好。缺点：设备投资大，施工位置受限等。,送丝器,机器,3.气体保护焊,优、缺点：优点：焊接速度快，焊接质量好。缺点：施工条件受限制等。,2.焊缝形式,（1）对接焊缝,（2）角焊缝,c 对接接头 d T形接头,a 搭接接头 b 角接接头,3.焊缝位置,三、焊缝缺陷及焊缝质量检查,1.焊缝缺陷,2.焊缝质量检查,外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：检验内部缺陷。,内部检验主要采用超声 波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方法。还可以采用X射线或射线透照或拍片。,焊炬 割炬,d 未熔合 e 未焊透 f 夹渣和弧坑,g 焊接裂纹 h 焊接尺寸不符合要求和咬边 i 烧穿和气孔,a 气孔,b 夹渣 c 焊瘤,钢结构工程施工及验收规范规定：,焊缝按其检验方法和质量要求分为一级、二级和三级。,三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；,一、二级焊缝除外观检查外，尚要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准。,钢结构设计规范（GB50017-2003）中，对焊缝质量等级的选用有如下规定：,(1)需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。,3.焊缝质量等级及选用,(2)在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。,（）重级工作制和起重量 的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对接与角接组合焊缝，不应低于二级。,（）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷载且需要验算疲劳和起重量的中级工作制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。,4.焊缝代号,1、角焊缝的形式:,一、角焊缝的形式和受力分析,3.3 角焊缝的构造与计算,直角角焊缝、斜角角焊缝,（1）直角角焊缝,三、焊接变形,焊接变形包括：纵向收缩、横向收缩、弯曲变形、角变形和扭曲变形等，通常是几种变形的组合。,36 螺栓连接的构造,一、螺栓的种类,1.普通螺栓,C级-粗制螺栓，性能等级为4.6或4.8级；4表示fu400N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)13mm。,A、B级-精制螺栓，性能等级为5.6或8.8级;5或8表示fu500或800N/mm2,0.6或0.8表示fy/fu=0.6或0.8；类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)0.30.5mm。,按其加工的精细程度和强度分为:A、B、C三个级别。,2.高强度螺栓,由45号、40B和20MnTiB钢加工而成，并经过热处理,45号8.8级；40B和20MnTiB10.9级,扭剪型高强度螺栓,单击图片播放,二、螺栓的排列,1.并列简单、整齐、紧凑所用连接板尺寸小，但构 件截面削弱大；,2.错列排列不紧凑，所用连接板尺寸大，但构件截 面削弱小；,3.螺栓排列的要求,（1）受力要求:垂直受力方向：为了防止螺栓应力集中相互影响、截面削弱过多而降低承载力，螺栓的边距和端距不能太小；顺力作用方向：为了防止板件被拉断或剪坏，端距不能太小；对于受压构件：为防止连接板件发生鼓曲，中距不能太大。（2）构造要求；螺栓的边距和中距不宜太大，以免板件间贴合不密，潮气侵入腐蚀钢材。,（3）施工要求,为了便于扳手拧紧螺母，螺栓中距应不小于3do。根据以上要求，规范给定了螺栓的容许间距。,三、螺栓连接的构造要求,为了保证连接的可靠性，每个杆件的节点或拼接接头一端不宜少于两个永久螺栓，但组合构件的缀条除外；直接承受动荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽，或其他措施以防螺帽松动；C级螺栓宜用于沿杆轴方向的受拉连接，以下情况可用于抗剪连接：1、承受静载或间接动载的次要连接；2、承受静载的可拆卸结构连接；3、临时固定构件的安装连接。型钢构件拼接采用高强螺栓连接时，为保证接触面紧密，应采用钢板而不能采用型钢作为拼接件；,37 普通螺栓连接计算,一、螺栓连接的受力形式,A 只受剪力,B 只受拉力,C 剪力和拉力共同作用,二、普通螺栓抗剪连接,（一）工作性能和破坏形式 1.工作性能 对图示螺栓连接做抗剪试验,即可得到板件上a、b两点相对位移和作用力N的关系曲线,该曲线清楚的揭示了抗剪螺栓受力的四个阶段,即：(1)摩擦传力的弹性阶段(01段)直线段连接处于弹性状态；该阶段较短摩擦力较小。,(2)滑移阶段(12段)克服摩擦力后，板件间突然发生水平滑移，最大滑移量为栓孔和栓杆间的距离，表现在曲线上为水平段。,(3)栓杆传力的弹性阶段(23段)该阶段主要靠栓杆与孔壁的接触传力。栓杆受剪力、拉力、弯矩作用，孔壁受挤压。由于材料的弹性以及栓杆拉力增大所导致的板件间摩擦力的增大，N-关系以曲线状态上升。,(4)弹塑性阶段(34段)达到3后，即使给荷载以很小的增量，连接的剪切变形迅速增大，直到连接破坏。4点（曲线的最高点）即为普通螺栓抗剪连接的极限承载力Nu。,2.破坏形式,（1）螺栓杆被剪坏 栓杆较细而板件较厚时（2）孔壁的挤压破坏 栓杆较粗而板件较薄时（3）板件被拉断 截面削弱过多时,（4）板件端部被剪坏(拉豁)端矩过小时；端矩不应小于2dO,（5）栓杆弯曲破坏 螺栓杆过长；栓杆长度不应大于5d,单层钢结构安装工程,钢结构单层工业厂房一般由柱、柱间支撑、吊车梁、制动梁（桁架）屋架、天窗架、上下支撑、檩条及墙体骨架等构件组成。柱基通常采用钢筋混凝土阶梯或独立基础。,单层钢结构安装工程,安装前的准备工作核对进场资料、质量证明、设计变更、图纸等技术资料落实深化施工组织设计，做好起吊前的准备工作掌握安装前后的外界环境，如风力、温度、风雪、日照等图纸的会审和自审基础验收垫板设置灌筑砂浆采用无收缩微膨胀砂浆，且比基础砼高一个等级,单层钢结构安装工程,二、钢柱子安装 设置标高观测点和中心线标志，标高观测点的设置应与牛腿支承面为基准，且便于观察，无牛腿柱应以柱顶端与桁架连接的最后一个安装孔中心为基准。中心线标志应符合相应规定 多节柱安装时，宜将柱组装后再整体吊装。钢柱吊装后应进行调整，如温差、阳光侧面照射等引起的偏差柱子安装后允许偏差应符合相应规定 屋架、吊车梁安装后，进行总体调整，然后再进行固定连接。长细比较大的柱子，吊装后应增加临时固定措施。柱间支撑应在柱子找正后再进行安装。,单层钢结构安装工程,三、吊车梁的安装应在柱子第一次校正的柱间支撑安装后进行，安装顺序从有柱间支撑的跨间开始，吊装后的吊车梁应进行临时固定。吊车梁的校正应在屋面系统构件安装并永久连接后进行，其允许偏差应符合相应规定。其标高的校正可通过调整柱底板下垫板厚度进行。吊车梁下翼缘与柱牛腿的连接应符合相应规定。吊车梁与辅助桁架的安装宜采用拼装后整体吊装，其侧向弯曲、扭曲和垂直度应符合规定。四、吊车轨道安装五、屋面系统结构安装六、维护系统结构安装七、平台、梯子及栏杆的安装,单层钢结构安装工程,国家体育场,国家体育场建筑体形上像鸟巢。可容纳8万人。平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间有一个146m76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达16万t。,单层钢结构安装工程,多层及高层钢结构安装工程,用于钢结构高层建筑的体系有：框架结构、框架-剪力墙结构、框筒结构、组合筒体系及交错钢桁架体系等。钢结构具有强度高、抗震性能好、施工速度快的优点，所以在高层建筑中得到广泛应用。但同时对钢量大、造价高、防火要求高。钢屋架网架、网壳结构悬索结构拱架结构桥梁结构大跨度钢结构,天津奥林匹克体育场俯瞰效果图,“绿色奥运”、“科技奥运”、“人文奥运”建筑底面面积为80,000m2，屋顶面积76,719m2，地上层数6层，最高点高度53.00m，可容纳观众数60,000。屋顶结构采用钢桁架悬挑结构。屋面桁架落地，形似露珠。,多层及高层钢结构安装工程,国家大剧院,多层及高层钢结构安装工程,位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳部分设计与施工验收审查会议。该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口均设在水下。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。,多层及高层钢结构安装工程,（2）重型厂房结构 西安变压器厂（400t吊车）,多层及高层钢结构安装工程,上海环球金融中心,由日本森大厦株式会社的全额子公司森海外株式会社及日本具有代表性的银行、保险公司、商社等36家企业，偕同政府系统机构日本海外经济协力基金(OECF)联合投资的上海环球金融中心，总投资逾750亿日元。位于陆家嘴金融贸易区，建筑总面积335,420平方米，地下3层，地上94层。建成后的高度达460米。总用钢量26000t，钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱，目前正在施工基础。,多层及高层钢结构安装工程,上海金茂大厦,金茂大厦是由中国上海对外贸易中心股份有限公司独家投资5.6亿美元建设的一座88层的超高层大厦，建筑高度420.5米，建筑面积28.9万平方米，于1998年8月28日竣工。总用钢量14000t，钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱。设计者为美国事务所。,多层及高层钢结构安装工程,央视新台址,央视新台址建设工程位于北京朝阳区东三环中路、北京商务中心区的核心地段，占地面积18.7万平方米，总建筑面积55万平方米,230m。央视新台址建设工程总投资约50亿元人民币，2003年10月开工建设，2008年正式运行。,7.5 多层及高层钢结构安装工程,台北101,长宽各150m，总面积30277m2，塔高508m，世界第一高，26层以上以8层为一单元。主要由巨柱、核心系统及外伸桁架梁。巨柱自地下5层至地上90层，最大尺寸为2.4mx3m。,直径5.5m，中670t的阻尼器,7.5 多层及高层钢结构安装工程,（4）高耸建筑 电视塔、微波塔、通讯塔等,东方明珠电视塔,东方明珠广播电视塔座落在上海浦东新区黄浦江畔，以其468米的高度成为亚洲第一高 塔。她于1991年3月开始建造，1994年11 月完工，总重量达12万吨，总投资8.3亿元人民币。东方明珠塔由三根直径为九米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。,多层及高层钢结构安装工程,一、安装前的准备工作检查并标注定位轴线及标高的位置检查钢柱基础，包括基础的中心线、标高、地角螺栓等确定流水方向，划分施工段安排钢构件在现场的堆放位置选择起重机械选择吊装方法：分件吊装、综合吊装等轴线、标高、螺栓允许偏差应符合相应规定。二、安装与校正（一）钢柱的吊装与校正,多层及高层钢结构安装工程,钢柱吊装：选用双机抬吊（递送法）或单机抬吊（旋转法），并做好保护。钢柱校正：对垂直度、轴线、牛腿面标高进行初验，柱间间距用液压千斤顶与钢楔或倒链与钢丝绳校正。柱底灌浆：先在柱脚四周立模板、将基础上表面清除干净，用高强聚合砂浆从一侧自由灌入至密实。（二）钢梁的吊装与校正钢梁吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距，并应在梁上装好扶手和扶手绳，以便待主梁吊装就位后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。钢梁一般可在钢梁的翼缘处开孔为吊点，其位置取决于钢梁的跨度。为减少高空作业，保证质量，并加快吊装进度，可将梁、柱在地面组装成排架后进行整体吊装。要反复校正，符合要求。,多层及高层钢结构安装工程,三、构件间的连接钢柱间的连接常采用坡口焊连接，主梁与钢柱的连接一般上、下翼缘用坡口焊连接，而腹板用高强螺栓连。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口焊连接。柱与梁的焊接顺序，先焊接顶部柱、梁节点，再焊接底部柱、梁结点，最后焊接中间部分的柱、梁节点。高强螺栓连接两个连接构件的紧固顺序是：先主要构件，后次要构件。工字形构件的紧固顺序是：上翼缘、下翼缘、腹板。同一节柱上各梁柱节点的紧固顺序：柱子上部的梁柱节点、柱子下部的梁柱节点、柱子中部的梁柱节点。,多层及高层钢结构安装工程,钢网架结构安装工程,网架结构是由多根杆件按照一定的规律布置，通过结点连接而成的网格状杆系结构。具有空间受力特点网架结构的整体性好，能有效地承受各种非对称荷载、集中荷载、动力荷载。其构件和节点可定型化，适用于工厂成批生产，现场拼装。网架结构安装方法：高空拼装法、整体安装法、高空滑移法,一、高空拼装法 先在地面上搭设拼装支架，然后用起重机把网架构件分件或分块吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装的方法。网架的总的拼装顺序是从建筑物的一端开始向另一端以两个三角形同时推进，待两个三角形相反后，则按人字形逐渐向前推进，最后在另一端的正中闭合。每榀块体的安装顺序，在开始的两个三角形部分是由屋脊部分开始分别向两边拼装，两个三角形相交后，则由交点开始同时向两边推进。,钢网架结构安装工程,二、整体安装法 1.多机抬吊法 准备工作简单，安装快速方便，适用于跨度40m左右、高度在25m左右的中小型网架屋盖吊装。2.提升机提升法 在结构柱上安装升板工程用的电动穿心式提升机，将地面正位拼装的网架直接整体提升到柱顶横梁就位。本方法不需大型吊装设备，机具和安装工艺简单，提升平稳，劳动强度底，工效高，施工安全，但准备工作量大。适用于跨度5070m左右、高度在40m以上、重复较大的大、中型周边支承网架屋盖吊装。,钢网架结构安装工程,3.桅杆提升法网架在地面错位拼装，用多根独脚桅杆将其整体提升到柱顶以上，然后进行空中旋转和移位，落下就位安装，本法起重量大，可达10002000kN，桅杆高度可达5060m，但所需设备数量大、准备工作的操作较复杂，适用于安装高、重、大（跨度80100m）的大型网架屋盖吊装。4.千斤顶顶升法是利用支承结构和千斤顶将网架整体顶升到设计位置。其设备简单，不用大型吊装设备；顶升支承结构可利用永久性支承，拼装网架不需要搭设拼装支架，可节省费用，降低施工成本，操作简便安全。但顶升速度较慢，且对结构顶升的误差控制要求严格，以防失稳。适用于安装多支点支承的各种四角锥网架屋盖。,钢网架结构安装工程,三、高空滑移法不需大型设备；可与室内其他工种作业平等进行，缩短总工期；用工省，减少高空作业；施工速度快。适用于场地狭小或跨越其他结构、起重机无法进入网架安装区域的中小型网架。,钢网架结构安装工程,Click to edit Master title style,Have fun with PowerPoint-Acoolsoft,Learn More,Convert PowerPoint to video such as AVI,MP4,WMV,MOV and so on,Learn More,Burn PowerPoint to DVD,and watch your PowerPoint 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