施工技术6钢结构工程.pptx
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1、3/29/20241第六章第六章 钢结构工程钢结构工程v总体介绍总体介绍:v1.何为钢结构?何为钢结构?v指用钢板、型钢和圆钢通过焊接、铆接、指用钢板、型钢和圆钢通过焊接、铆接、螺栓连接等方式制造的结构。螺栓连接等方式制造的结构。v2.使用范围:使用范围:v大跨度结构、重工业厂房、高层建筑、大跨度结构、重工业厂房、高层建筑、高耸结构、容器和其他构筑物、移动结构等高耸结构、容器和其他构筑物、移动结构等方面。方面。3/29/202426-1钢桁架v3.特点:特点:v强度高,塑性和韧性较好;强度高,塑性和韧性较好;v 匀质性和同向性较好;匀质性和同向性较好;v 重量轻;重量轻;v 具有可焊性;具有可
2、焊性;v 耐腐蚀、耐火性较差。耐腐蚀、耐火性较差。3/29/202436-1钢桁架(目录)(目录)v一、钢桁架的几种类型一、钢桁架的几种类型5v1.三角形桁架三角形桁架5v2.体形桁架体形桁架6v3.平行弦桁架平行弦桁架7v4.多边形桁架多边形桁架8v二、轻型钢屋架的应用二、轻型钢屋架的应用9v1.圆钢、小角钢组成的屋架圆钢、小角钢组成的屋架9v2.芬克式屋架芬克式屋架10v3.三铰拱屋架三铰拱屋架11v4.梭形屋架梭形屋架143/29/20244 6-1钢桁架v一、钢桁架的几种类型一、钢桁架的几种类型(150)v1.三角形桁架三角形桁架3/29/20245 6-1钢桁架v2.梯形桁架3/29
3、/20246 6-1钢桁架v3.平行弦桁架3/29/20247 6-1钢桁架v4.多边形桁架3/29/20248 6-1钢桁架v二、轻型钢屋架的应用二、轻型钢屋架的应用(152)v1.圆钢、小角钢组成的屋架圆钢、小角钢组成的屋架v.特点:特点:v.适用于:适用于:3/29/20249 6-1钢桁架v2.芬克式屋架芬克式屋架(下图)(下图)v.特点:特点:v.适用于:适用于:3/29/202410 6-1钢桁架v3.三铰拱屋架(下图)3/29/202411 6-1钢桁架v.特点特点:v.杆件杆件:拉杆:圆钢或角钢;:拉杆:圆钢或角钢;v吊杆:圆钢。吊杆:圆钢。v.截面形式截面形式:平面桁架:平面
4、桁架v空间桁架空间桁架3/29/202412 6-1钢桁架v.稳定性要求稳定性要求:v斜梁高跨比斜梁高跨比1/18,常用,常用1/15;v 斜梁高跨比斜梁高跨比1/2.5,常用,常用1/2.0。v.适用情况适用情况:与芬克式相同。:与芬克式相同。3/29/202413 6-1钢桁架v4.梭形屋架(下图)3/29/202414 6-1钢桁架v.特点:特点:v截面重心位置较低,不容易倾覆,钢筋截面重心位置较低,不容易倾覆,钢筋混凝土屋面板安设后,屋面刚度较好,所以,混凝土屋面板安设后,屋面刚度较好,所以,梭形屋架可以不设或少设支撑,宜在无檩屋梭形屋架可以不设或少设支撑,宜在无檩屋盖中采用。盖中采用
5、。3/29/202415 6-1钢桁架v.适用于:适用于:v屋面坡度为屋面坡度为1/15 1/10,跨度为,跨度为1215的结构中采用。的结构中采用。v.形式:形式:平面桁架式;平面桁架式;v空间桁架式。空间桁架式。3/29/20241662薄壁型钢屋架(目录)(目录)v一、薄壁型钢屋架的概况18v二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点21v三、薄壁型钢屋架的制作与维护三、薄壁型钢屋架的制作与维护25v 1.制作与维护要求制作与维护要求25v 2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构不宜采用薄壁型钢屋架的结构27v 3.型钢的性能及其规格型钢的性能及其规格29v .角钢角钢30
6、30v .工字钢工字钢3131v .槽钢槽钢3333v 4.焊接工艺焊接工艺35v 钢结构的连接方式钢结构的连接方式v 焊接的特点焊接的特点v 焊条焊条3636v 5.焊缝的形式与构造焊缝的形式与构造413/29/20241762薄壁型钢屋架v一、薄壁型钢屋架的概况(153)3/29/202418 62薄壁型钢屋架v对于不受强烈侵蚀作用的工业与民对于不受强烈侵蚀作用的工业与民用房屋,采用薄壁型钢屋架是安全可靠用房屋,采用薄壁型钢屋架是安全可靠又经济的,中小跨度的屋架且为轻屋面又经济的,中小跨度的屋架且为轻屋面材料时,采用薄壁型钢屋架,其经济效材料时,采用薄壁型钢屋架,其经济效果最好,用钢量果最
7、好,用钢量2/4/,结构自重只有钢筋混凝土屋架的结构自重只有钢筋混凝土屋架的1015。3/29/202419 62薄壁型钢屋架vv.总体形式:平面桁架、刚架、网架。总体形式:平面桁架、刚架、网架。v.单个形状:三角形、五角形、梯形。单个形状:三角形、五角形、梯形。v.屋面常为有檩轻屋面:石棉瓦、钢丝网波屋面常为有檩轻屋面:石棉瓦、钢丝网波形瓦、预应力槽形瓦。形瓦、预应力槽形瓦。3/29/202420 62薄壁型钢屋架v二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点二、薄壁型钢屋架的计算和构造要点(154)v1.需要注意的需要注意的3个要点个要点:v2.弦杆、腹杆均为弦杆、腹杆均为方管截面方管截面时:时:v如
8、它们宽度相差不多,可以将腹杆的端部直如它们宽度相差不多,可以将腹杆的端部直接焊于弦杆上;但如果他们的宽度相差大于接焊于弦杆上;但如果他们的宽度相差大于20时,则在腹杆的端部加一块垫板来增加节点刚时,则在腹杆的端部加一块垫板来增加节点刚度,避免弦杆产生局部变形,而使传力可靠。度,避免弦杆产生局部变形,而使传力可靠。3/29/202421 62薄壁型钢屋架v3.圆管构件:圆管构件:v一般不会产生局部失稳现象,受压时,其截一般不会产生局部失稳现象,受压时,其截面全部有效,所以圆管屋架的用钢量最省,传力面全部有效,所以圆管屋架的用钢量最省,传力性能好,但当弦杆也采用圆管时,腹杆端部的切性能好,但当弦杆
9、也采用圆管时,腹杆端部的切割比较费工,制作精度要求较高,圆管屋架的节割比较费工,制作精度要求较高,圆管屋架的节点,一般都采用直接连接。点,一般都采用直接连接。3/29/202422 62薄壁型钢屋架v4.开口与闭口:开口与闭口:v闭口杆件时闭口杆件时,在端部焊上封板或将端部打扁,在端部焊上封板或将端部打扁,避免锈蚀。避免锈蚀。v开口杆件时开口杆件时,应将开口朝下放置,以免积灰、,应将开口朝下放置,以免积灰、积水而引起锈蚀。积水而引起锈蚀。3/29/202423 62薄壁型钢屋架v5.上弦杆为开口截面时,可以在弦杆的开口边焊上弦杆为开口截面时,可以在弦杆的开口边焊上一块垫板,将腹杆焊于垫板上。上
10、一块垫板,将腹杆焊于垫板上。v6.压杆接长采用隔板焊接,但如果压杆偏心受力压杆接长采用隔板焊接,但如果压杆偏心受力而出现拉力时,则应改用螺栓连接。而出现拉力时,则应改用螺栓连接。3/29/202424 62薄壁型钢屋架v三、薄壁型钢屋架的制作与维护三、薄壁型钢屋架的制作与维护(155)v1.制作与维护要求制作与维护要求v.校正时,防止产生局部变形;校正时,防止产生局部变形;v.焊接时选用直径小的焊条;焊接时选用直径小的焊条;v.运输和安装过程中,注意避免杆件撞瘪运输和安装过程中,注意避免杆件撞瘪和防止产生过大的弯扭变形、局部变形;和防止产生过大的弯扭变形、局部变形;3/29/202425 62
11、薄壁型钢屋架v.除锈和油漆的要求比普通钢屋架高,一除锈和油漆的要求比普通钢屋架高,一般采用酸洗和喷砂除锈,并涂以防锈性能较好般采用酸洗和喷砂除锈,并涂以防锈性能较好的涂料。的涂料。v 对于特别重要的结构或者长期处于露天对于特别重要的结构或者长期处于露天环境而维护又比较困难的结构,可以考虑采用环境而维护又比较困难的结构,可以考虑采用镀锌除锈。镀锌除锈。3/29/202426 62薄壁型钢屋架v2.不宜采用薄壁型钢屋架的结构不宜采用薄壁型钢屋架的结构vv.薄壁型钢屋架由于型材生产不多薄壁型钢屋架由于型材生产不多,因而使因而使用还受到一定的限制。用还受到一定的限制。v 特别是对于直接承受动力荷载的承
12、重结构,特别是对于直接承受动力荷载的承重结构,例如吊车梁或设有悬挂吊车的屋架;例如吊车梁或设有悬挂吊车的屋架;3/29/202427 62薄壁型钢屋架v.设有较大煅锤和空气压缩机的车间,目设有较大煅锤和空气压缩机的车间,目前还缺乏使用经验,试验研究经验也不多,暂时前还缺乏使用经验,试验研究经验也不多,暂时还不宜采用;还不宜采用;v.受有强烈侵蚀作用的建筑物中也不宜采受有强烈侵蚀作用的建筑物中也不宜采用薄壁型钢屋架。用薄壁型钢屋架。3/29/202428 62薄壁型钢屋架v3.型钢的性能及其规格型钢的性能及其规格v型钢的截面形式合理,材料在截面上的分布型钢的截面形式合理,材料在截面上的分布对受力
13、最为有利。由于其外形比较简单,种类较对受力最为有利。由于其外形比较简单,种类较少,尺寸与级差不多,所以便于扎制和构件间的少,尺寸与级差不多,所以便于扎制和构件间的连接。连接。v 型钢是钢结构中采用的主要钢材。型钢是钢结构中采用的主要钢材。v钢结构中常用型钢有钢结构中常用型钢有三个种类三个种类:v角钢、工字钢、槽钢角钢、工字钢、槽钢。3/29/202429 62薄壁型钢屋架v.角钢:角钢:v角钢可以作受力构件,也可以作连接杆件。角钢可以作受力构件,也可以作连接杆件。v角钢有两种:等肢角钢、不等肢角钢。角钢有两种:等肢角钢、不等肢角钢。v.等肢角钢:表示方式:等肢角钢:表示方式:肢宽肢宽肢厚,肢厚
14、,如:如:1001010010。v.不等肢角钢:表示方式:不等肢角钢:表示方式:长肢宽长肢宽短短肢宽肢宽肢厚,如:肢厚,如:100808100808。3/29/202430 62薄壁型钢屋架v.工字钢:工字钢:v主要用于在腹板面内受弯的构件,由于它两主要用于在腹板面内受弯的构件,由于它两个方向的惯性距相差较大,单独用作受压构件或个方向的惯性距相差较大,单独用作受压构件或斜弯构件是不适宜的。斜弯构件是不适宜的。v工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢。工字钢分为普通工字钢和轻型工字钢。v同样高度的轻型工字钢的翼缘比普通工字钢同样高度的轻型工字钢的翼缘比普通工字钢宽而薄。宽而薄。3/29/202431
15、62薄壁型钢屋架v工字钢的号码以其腹板的高度来表示,工字工字钢的号码以其腹板的高度来表示,工字钢按腹板厚度的不同分为、三类,一般钢按腹板厚度的不同分为、三类,一般应该尽量采用类。如:应该尽量采用类。如:2020表示高度为表示高度为2020的类工字钢。的类工字钢。v 我国生产的工字钢最大号码为我国生产的工字钢最大号码为6363号,轻型号,轻型工字钢为工字钢为7070号。工字钢长度为号。工字钢长度为5 51919。3/29/202432 62薄壁型钢屋架v.槽钢:槽钢:槽钢的伸出肢比工字钢大,所以斜向弯曲的槽钢的伸出肢比工字钢大,所以斜向弯曲的构件宜采用槽钢。槽钢安装螺栓或铆接比工字钢构件宜采用槽
16、钢。槽钢安装螺栓或铆接比工字钢容易,但槽钢的腹板较厚,所以用槽钢组成的构容易,但槽钢的腹板较厚,所以用槽钢组成的构件用钢量较大。件用钢量较大。槽钢的编号同工字钢类似。我国生产的槽钢槽钢的编号同工字钢类似。我国生产的槽钢最大号码为最大号码为40号,长度为号,长度为519。3/29/202433 62薄壁型钢屋架v另外,还有薄壁型钢,它用薄钢板模另外,还有薄壁型钢,它用薄钢板模压或弯曲而成。由于壁薄(压或弯曲而成。由于壁薄(1.55),),因而特别经济。但承重结构的受力杆件的因而特别经济。但承重结构的受力杆件的壁厚不宜壁厚不宜2,成型后的钢材不得有裂,成型后的钢材不得有裂纹。纹。钢结构也常用无缝钢
17、管或水煤气输送钢结构也常用无缝钢管或水煤气输送钢管。无缝钢管的外径为钢管。无缝钢管的外径为70219,壁,壁厚厚430。由于无缝钢管的壁较厚,不。由于无缝钢管的壁较厚,不经济,常用水煤气输送管。经济,常用水煤气输送管。3/29/202434 62薄壁型钢屋架v4.焊接工艺焊接工艺v钢结构的连接方式:钢结构的连接方式:v铆接、焊接、螺栓连接。铆接、焊接、螺栓连接。v焊接的特点:焊接的特点:v优点:优点:构造简单、用钢省、加工简便、构造简单、用钢省、加工简便、密封性好、刚度大、生产效率高等。密封性好、刚度大、生产效率高等。v缺点:缺点:焊件会产生残余应力和残余变形、焊件会产生残余应力和残余变形、焊
18、接结构对裂纹敏感、局部裂纹会扩大到整焊接结构对裂纹敏感、局部裂纹会扩大到整个截面、焊缝附件材质变脆等。个截面、焊缝附件材质变脆等。3/29/202435 62薄壁型钢屋架v焊条焊条(156156)v.光焊条光焊条(无药皮的焊条)(无药皮的焊条)v.药皮的作用药皮的作用:v提高电弧燃烧的稳定性、形成保护性气体和提高电弧燃烧的稳定性、形成保护性气体和熔渣、脱氧以及向焊缝金属中掺入必要的合金元熔渣、脱氧以及向焊缝金属中掺入必要的合金元素成分。素成分。3/29/202436 62薄壁型钢屋架v.钢结构中常用焊条钢结构中常用焊条:v43、55和和55型。型。v焊条大体分为两类:碳钢焊条、低合金钢焊焊条大
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