1、 第1章 绪论2 1、什么是钢结构？、什么是钢结构？一些典型的钢结构建筑一些典型的钢结构建筑 钢结构是钢结构是钢材（热轧型钢、钢板、钢管或冷加工的薄钢材（热轧型钢、钢板、钢管或冷加工的薄 壁型钢）壁型钢）经过经过设计设计、加工，加工，形成各种基本构件，如拉形成各种基本构件，如拉 杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然杆（有时还包括钢索）、压杆、梁、柱及桁架等，然 后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓连接后将这些基本构件按一定的方式通过焊接和螺栓连接 组成的组成的工程结构形式工程结构形式。 五大结构形式五大结构形式： 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 砌体结构砌体结构 木结构木结构 钢
2、结构钢结构 组合结构组合结构 钢结构应用种类繁多，造型新颖，规模宏大。按功能分主 要应用有： 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 上海新国际博览中心 湖南国际会展中心 广州会展中心 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 2008奥运会国家体育场 上海虹口足球场 上海八万人体育场 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 浦东国际机场 首都
3、机场 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 上海大剧院国家大剧院 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 金茂大厦 1998年建成 88层 420m 混凝土核心 筒，钢巨型 外伸桁架,钢 骨混凝土巨 型柱 上海环球金融中心 原方案（97年打 桩），浦东陆家嘴， 460m，97层 停工5年后，于2003 年推出新方案，高 492m，101层，37万 多m2。 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 输电塔 电视塔 通讯塔 会展场馆 体
4、育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 轻钢厂房 大众汽车三期工程山东省日照市双禾家纺轻钢车间 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 大连北良国储粮库 净跨60m 嘉兴电厂干煤棚 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 杨浦大桥 卢浦大桥 会展场馆 体育建筑 机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 会展场馆 体育建筑
5、机场 剧院 高层建筑 塔桅结构 厂房 仓储 住宅 桥梁 储罐 其他构筑物 2 2、结构形式及应用、结构形式及应用 （1 1）桁架）桁架 平面桁架平面桁架 空间桁架空间桁架 （2 2）框架）框架 （3 3）拱架）拱架 （4 4）索）索 （5 5）壳体）壳体 钢构件工厂加工制作钢构件工厂加工制作编制钢结构安装方案编制钢结构安装方案 钢构件运输进场钢构件运输进场 钢构件现场安装钢构件现场安装 临时安装支架、结临时安装支架、结 构安装总顺序、吊构安装总顺序、吊 机的停机点及吊次机的停机点及吊次 安排、吊装施工安安排、吊装施工安 全措施等全措施等 钢结构施工工艺流程钢结构施工工艺流程 放样、号料、切割、
6、放样、号料、切割、 制孔、边缘加工、小制孔、边缘加工、小 装配、总装配、端部装配、总装配、端部 处理和摩擦面处理、处理和摩擦面处理、 涂装、发运涂装、发运 吊机进退场方案、构吊机进退场方案、构 件吊装方案、现场拼件吊装方案、现场拼 接方案、安装质量检接方案、安装质量检 查方案查方案 钢结构工程图纸分为设计图和施工详图，施工详图（常称为深化钢结构工程图纸分为设计图和施工详图，施工详图（常称为深化 设计图）由钢结构制造厂或施工单位编制。钢结构制造厂有专门的深设计图）由钢结构制造厂或施工单位编制。钢结构制造厂有专门的深 化设计部门，负责将钢结构设计图细化分解为便于加工的详图。化设计部门，负责将钢结构
7、设计图细化分解为便于加工的详图。 钢构件工厂制作钢构件工厂制作 在在20世纪世纪80年代钢结构工厂即使在日本通常有一块大的放样地年代钢结构工厂即使在日本通常有一块大的放样地 坪，用于对复杂钢构件的足尺放样，供设计人员检查。钢尺端部用坪，用于对复杂钢构件的足尺放样，供设计人员检查。钢尺端部用 弹簧拉力计拉紧。现在可用计算机进行仿真模拟。复杂节点直接用弹簧拉力计拉紧。现在可用计算机进行仿真模拟。复杂节点直接用 专用纸打印放样。专用纸打印放样。 轧制成型的轧制成型的H型钢等原材料的进场分类堆放及进入库管理。型钢等原材料的进场分类堆放及进入库管理。 对于非标准规格的焊接对于非标准规格的焊接H型钢，其翼
8、缘和腹板均采用多头直型钢，其翼缘和腹板均采用多头直 条切割机将钢板切割成条状，焊接成型。条切割机将钢板切割成条状，焊接成型。 用半自动切割机对翼缘钢板端部焊接所需坡口进行加工。用半自动切割机对翼缘钢板端部焊接所需坡口进行加工。 焊接焊接H型钢的生产线的拼装点焊可用专用的自动组立机，型钢型钢的生产线的拼装点焊可用专用的自动组立机，型钢 夹紧、对中、定位点焊等过程自动控制，速度快，效率高。夹紧、对中、定位点焊等过程自动控制，速度快，效率高。 焊接焊接H型钢生产线配备埋弧自动焊机，图为龙门自动焊接机的型钢生产线配备埋弧自动焊机，图为龙门自动焊接机的 船形位置焊。船形位置焊。 带锯床用于切断型钢、圆钢
9、、圆管和方钢等，其效率高，切断带锯床用于切断型钢、圆钢、圆管和方钢等，其效率高，切断 面质量好。面质量好。 带状锯条带状锯条 H型钢型钢 型钢或加工钢构件的矫正可采用液压机矫正，或加热矫正。型钢或加工钢构件的矫正可采用液压机矫正，或加热矫正。 钢管的弯曲可采用立轴型钢滚圆机滚弯，或采用高频加热钢管钢管的弯曲可采用立轴型钢滚圆机滚弯，或采用高频加热钢管 后进行弯曲。后进行弯曲。 高频加热机高频加热机 最近管桁架在大型空间钢结构中应用增多，图为南京国际展览中最近管桁架在大型空间钢结构中应用增多，图为南京国际展览中 心的钢管桁架节点，采用相惯线焊接。心的钢管桁架节点，采用相惯线焊接。 图为由计算机控
10、制多轴相惯的自动切割机切割相惯口。图为由计算机控制多轴相惯的自动切割机切割相惯口。 翼缘端部的高强螺栓孔的制孔，在翼缘端部的高强螺栓孔的制孔，在20世纪世纪80年代用样板定位。年代用样板定位。 现用数控钻床计算机直接控制定出螺栓孔位并钻孔。现用数控钻床计算机直接控制定出螺栓孔位并钻孔。 钻孔时，可用数控钻床群钻成孔。钻孔时，可用数控钻床群钻成孔。 在工作台上对梁柱节点进行小拼装，照片中为在工作台上对梁柱节点进行小拼装，照片中为box柱。柱。 图为工厂进行的大拼装。图为工厂进行的大拼装。 完成小拼装后，再进行大拼装。图为采用二氧化碳气体保护完成小拼装后，再进行大拼装。图为采用二氧化碳气体保护 焊
11、焊接。焊焊接。 焊缝的质量特别重要，在焊接工艺评定的要领书中应有详焊缝的质量特别重要，在焊接工艺评定的要领书中应有详 细的焊缝设计，包括焊缝高度、道数、间隙。细的焊缝设计，包括焊缝高度、道数、间隙。 角焊缝角焊缝 对接焊缝对接焊缝 一个工程的钢构件制作，一般指定焊接人员，监理人员可到厂对一个工程的钢构件制作，一般指定焊接人员，监理人员可到厂对 焊工进行焊接水平考核，图为试样的弯曲试验。焊工进行焊接水平考核，图为试样的弯曲试验。 焊接后，由专职的检查人员对焊缝进行焊接质量检查。图为焊接后，由专职的检查人员对焊缝进行焊接质量检查。图为 用超声波对用超声波对box柱的焊缝进行探伤检查。柱的焊缝进行探
12、伤检查。 焊接后，构件有焊接变形，可在压机上进行整形。焊接后，构件有焊接变形，可在压机上进行整形。 对于钢柱埋入地下室混凝土内的部分，为增加与混凝土的结对于钢柱埋入地下室混凝土内的部分，为增加与混凝土的结 合，用栓钉焊将栓钉焊在柱身上。合，用栓钉焊将栓钉焊在柱身上。 钢结构的表面除锈处理直接影响底漆附着力和涂层质量。图为钢结构的表面除锈处理直接影响底漆附着力和涂层质量。图为 自动抛丸清理机。自动抛丸清理机。 钢丸钢丸 钢构件表面的油漆分为底漆、中间漆和面漆。底漆一般为红丹钢构件表面的油漆分为底漆、中间漆和面漆。底漆一般为红丹 油性防锈漆或富锌防锈漆。油性防锈漆或富锌防锈漆。 涂层干漆膜的总涂层
13、干漆膜的总 厚度：室外一般为厚度：室外一般为 150m，室内为，室内为 125m。为保证漆。为保证漆 膜的厚度，可用测膜的厚度，可用测 试仪器进行检测。试仪器进行检测。 柱段及中间梁段构件加工成型后，监理人员到厂对构件尺柱段及中间梁段构件加工成型后，监理人员到厂对构件尺 寸进行预验收。寸进行预验收。 钢结构构件制作厂有较大的露天堆场，堆放已加工的钢构件。钢结构构件制作厂有较大的露天堆场，堆放已加工的钢构件。 对于钢构件间采用摩擦型高强螺栓连接的表面，希望生成红锈对于钢构件间采用摩擦型高强螺栓连接的表面，希望生成红锈 （或抛丸、喷砂处理），以保证足够的摩擦力。（或抛丸、喷砂处理），以保证足够的摩
14、擦力。 钢构件制作完成后，出厂前做全面检查，打上编号及标识，装车运输钢构件制作完成后，出厂前做全面检查，打上编号及标识，装车运输。 钢结构现场安装钢结构现场安装 日本名古屋日本名古屋 的的NHK放送中放送中 心为高层钢框心为高层钢框 架结构架结构。 钢结构现场安装时，中间梁段运至现场钢结构现场安装时，中间梁段运至现场。 中间梁两侧的柱段已安装，在短梁上各站立一人，配合安装中间中间梁两侧的柱段已安装，在短梁上各站立一人，配合安装中间 梁段。在梁下方两侧，有作业安全脚手架。梁段。在梁下方两侧，有作业安全脚手架。 安装工人骑跨在短梁上，先安装腹板的连接板。安装工人骑跨在短梁上，先安装腹板的连接板。
15、中间梁的制作精度要求高，长度的误差直接影响安装。中间梁的制作精度要求高，长度的误差直接影响安装。 两端工人两端工人 集中在一侧，集中在一侧， 共同安装连接共同安装连接 腹板，由于柱腹板，由于柱 段安装时产生段安装时产生 内倾，影响中内倾，影响中 间梁段的插入间梁段的插入 安装。安装。 安装工人转安装工人转 移至下节柱连接移至下节柱连接 处，松动临时安处，松动临时安 装固定高强螺栓，装固定高强螺栓， 使柱段略外倾。使柱段略外倾。 混凝土楼板的底模采用压型钢板作永久性模板，钢梁的翼缘部混凝土楼板的底模采用压型钢板作永久性模板，钢梁的翼缘部 位焊栓钉，使钢梁与混凝土楼板共同工作。位焊栓钉，使钢梁与混
16、凝土楼板共同工作。 钢框架的安装与楼面压型钢板的安装交叉作业，图为南京全民钢框架的安装与楼面压型钢板的安装交叉作业，图为南京全民 健身中心钢框架在安装中。健身中心钢框架在安装中。 钢结构的安装要编制详细的安装施工方案，特别注意保证钢结钢结构的安装要编制详细的安装施工方案，特别注意保证钢结 构成型过程中的稳定性。图为构成型过程中的稳定性。图为2007年年7月月31日南京浦口发生的日南京浦口发生的60m 跨度钢结构厂房跨度钢结构厂房8榀钢桁架连片坍塌事故，造成工人榀钢桁架连片坍塌事故，造成工人2死死8伤。伤。 钢结构现场安装的基本方法为采用吊机直接吊装钢构件。图为南钢结构现场安装的基本方法为采用吊
17、机直接吊装钢构件。图为南 京奥体中心体育场钢屋盖采用京奥体中心体育场钢屋盖采用600t履带吊机场内吊装屋盖钢梁。履带吊机场内吊装屋盖钢梁。 图为北京国家体育场图为北京国家体育场“鸟巢鸟巢”钢屋盖采用钢屋盖采用800t履带吊机场内吊履带吊机场内吊 装交叉钢桁架。装交叉钢桁架。 采用滑移法安装钢结构可降低对大型吊装机械的要求。图为南京奥采用滑移法安装钢结构可降低对大型吊装机械的要求。图为南京奥 体中心游泳馆工程钢屋盖采用单榀滑移倒三角形钢拱架的方法安装。体中心游泳馆工程钢屋盖采用单榀滑移倒三角形钢拱架的方法安装。 哈尔滨国际体育会展中心钢屋盖采用钢绞线牵引累积滑移法安哈尔滨国际体育会展中心钢屋盖采
18、用钢绞线牵引累积滑移法安 装。其钢屋盖跨度装。其钢屋盖跨度128m，滑移距离最长达，滑移距离最长达200m。 北京奥运场馆之一的五棵松国家篮球馆的钢屋盖安装采用了累北京奥运场馆之一的五棵松国家篮球馆的钢屋盖安装采用了累 积顶推滑移法安装技术。钢桁架拼装在端部的拼装胎架上进行。积顶推滑移法安装技术。钢桁架拼装在端部的拼装胎架上进行。 端部拼装端部拼装 胎架胎架 中部增设临时滑中部增设临时滑 移轨道支架移轨道支架 连续顶推装置采用爬行器（也称爬行机器人），夹钢轨爬行，连续顶推装置采用爬行器（也称爬行机器人），夹钢轨爬行， 比钢绞线牵引抖动小，同步性好。比钢绞线牵引抖动小，同步性好。 夹轨爬行器夹轨爬行器 武汉体育馆钢焊接球节点双层钢网壳屋盖采用顶升法安装。武汉体育馆钢焊接球节点双层钢网壳屋盖采用顶升法安装。 采用液压千斤顶同步顶升。用采用液压千斤顶同步顶升。用8个工具式顶升支架承受顶升区域荷载。个工具式顶升支架承受顶升区域荷载。 液压千斤顶液压千斤顶 南京会议展览中心的南京会议展览中心的6展厅张弦梁钢屋盖的展厅张弦梁钢屋盖的74m跨钢梁采用跨钢梁采用 提升法安装。提升法安装。
