1、钢结构工程施工钢结构工程施工教学课件教学课件学习单元学习单元4 网架结构工程施工网架结构工程施工下午6时36分建筑工程技术学院1 回顾：回顾： 1.一整套网架图纸包括哪些一整套网架图纸包括哪些 2.各个图纸识读时注意事项各个图纸识读时注意事项下午6时36分建筑工程技术学院2项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 4.2网架结构的加工与制作网架结构的加工与制作 4.2.1网架结构杆件的加工网架结构杆件的加工 钢杆件截面型式分为圆钢管、角钢、薄壁型钢三种。管材钢杆件截面型式分为圆钢管、角钢、薄壁型钢三种。管材可采用高频电焊钢管或无缝钢管。薄壁圆钢管因其相对回可采用高频电焊钢管或无
2、缝钢管。薄壁圆钢管因其相对回转半径大和其截面特性无方向性，对受压和受扭有利，故转半径大和其截面特性无方向性，对受压和受扭有利，故一般情况下，圆钢管截面比其他型钢截面可节约一般情况下，圆钢管截面比其他型钢截面可节约20%的用的用钢量。当有条件时应优先采用薄壁圆钢管形截面。钢量。当有条件时应优先采用薄壁圆钢管形截面。下午6时36分建筑工程技术学院3项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 杆件截面型式的选择与网架的网格形式有关。对交叉平杆件截面型式的选择与网架的网格形式有关。对交叉平面桁架体系，可选用角钢或圆钢管杆件；对于空间桁架面桁架体系，可选用角钢或圆钢管杆件；对于空间桁架体系
3、体系(四角锥体系、三角锥体系四角锥体系、三角锥体系)则应选用圆钢管杆件。杆则应选用圆钢管杆件。杆件截面型式的选择还与网架的节点形式有关。若采用钢件截面型式的选择还与网架的节点形式有关。若采用钢板节点，宜选用角钢杆件；若采用焊接球节点、螺栓球板节点，宜选用角钢杆件；若采用焊接球节点、螺栓球节点，则应选用圆钢管杆件。节点，则应选用圆钢管杆件。 钢管应用机床下料，以保证其长度和坡口的准确。角钢钢管应用机床下料，以保证其长度和坡口的准确。角钢宜用剪床、砂轮切割机或气割下料。下料长度应考虑焊宜用剪床、砂轮切割机或气割下料。下料长度应考虑焊接收缩量，焊接收缩量与许多因素有关，如焊缝厚度、接收缩量，焊接收缩
4、量与许多因素有关，如焊缝厚度、焊接时电流强度、气温、焊接方法等。可根据经验结合焊接时电流强度、气温、焊接方法等。可根据经验结合网架结构的具体情况确定，当缺乏经验时应通过试验确网架结构的具体情况确定，当缺乏经验时应通过试验确定。定。下午6时36分建筑工程技术学院4 螺栓球节点网架的杆件还包括封板、锥头、套筒和高螺栓球节点网架的杆件还包括封板、锥头、套筒和高强螺栓。封板经钢板下料、锥头经钢材下料和胎膜锻强螺栓。封板经钢板下料、锥头经钢材下料和胎膜锻造毛坯后进行正火处理和机械加工，再与钢管焊接，造毛坯后进行正火处理和机械加工，再与钢管焊接，焊接时应将高强螺栓放在钢管内；套筒制作需经钢材焊接时应将高强
5、螺栓放在钢管内；套筒制作需经钢材下料、胎膜锻造毛坯、正火处理、机械加工和防腐处下料、胎膜锻造毛坯、正火处理、机械加工和防腐处理；高强螺栓由螺栓制造厂供应。理；高强螺栓由螺栓制造厂供应。 网架的所有部件都必须进行加工质量和几何尺寸检查，网架的所有部件都必须进行加工质量和几何尺寸检查，检验按网架结构工程质量检验评定标准检验按网架结构工程质量检验评定标准JGJ7891进行。进行。下午6时36分建筑工程技术学院5 杆件不管是钢管或角钢部应考虑焊接收缩量。影响焊接收杆件不管是钢管或角钢部应考虑焊接收缩量。影响焊接收缩的因素较多、如：焊缝的长度和高度；气温的高低；焊缩的因素较多、如：焊缝的长度和高度；气温
6、的高低；焊接电流密度；焊接采用的方法、一个节点经多次循环间隔接电流密度；焊接采用的方法、一个节点经多次循环间隔焊成还是集中一次焊成；焊工的操作情况等。焊接收缩量焊成还是集中一次焊成；焊工的操作情况等。焊接收缩量不易留准。焊缝收缩星的大小可以根据各自以往的经验，不易留准。焊缝收缩星的大小可以根据各自以往的经验，再结合现场和网架结构的具体情况通过试验确定。目前不再结合现场和网架结构的具体情况通过试验确定。目前不少工程因预留收缩量不够使网架总拼后尺寸偏小。下列有少工程因预留收缩量不够使网架总拼后尺寸偏小。下列有关收缩量的数值可作参考：关收缩量的数值可作参考： 钢管球节点加衬管时，每个焊口放钢管球节点
7、加衬管时，每个焊口放1.53.5mm； 钢管球节点不加衬管时，每个焊口放钢管球节点不加衬管时，每个焊口放1.02.0mm； 焊接钢板节点时，每个节点放焊接钢板节点时，每个节点放2.03.0mm。下午6时36分建筑工程技术学院6项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 当秋冬季、焊缝较宽、较厚时取大值。杆件下料前就应取当秋冬季、焊缝较宽、较厚时取大值。杆件下料前就应取得较准确的预留收缩量值，杆件的下料尺寸应由理论长度得较准确的预留收缩量值，杆件的下料尺寸应由理论长度加上预留收缩量值。如杆件的下料尺寸不准确，在现场拼加上预留收缩量值。如杆件的下料尺寸不准确，在现场拼装焊接时就只能调
8、整焊接宽度来修正网架尺寸。装焊接时就只能调整焊接宽度来修正网架尺寸。 螺栓球节点的钢管扦件成品是指钢管与锥头或封板的组合螺栓球节点的钢管扦件成品是指钢管与锥头或封板的组合长度，其允许偏差值指组合偏差要求为杆件长度长度，其允许偏差值指组合偏差要求为杆件长度+1mm。 1、杆件制作工艺流程：、杆件制作工艺流程： 杆件制作工艺流程如图杆件制作工艺流程如图4.31所示。所示。下午6时36分建筑工程技术学院7钢管调直钢管调直下料及坡口加工下料及坡口加工刷刷 油油 漆漆入入 库库检查记录检查记录喷砂除锈喷砂除锈编编 号号 2、杆件制作要求、杆件制作要求 1)钢管调直，采用人工冷矫正，对于有明显凹面、划痕深
9、钢管调直，采用人工冷矫正，对于有明显凹面、划痕深度大于度大于0.5mm的钢管严禁使用。矫正后的钢管直线度偏差的钢管严禁使用。矫正后的钢管直线度偏差不得超过不得超过2mm。 2)杆件下料必须用机械切割，严禁使用电弧和氧气切割，杆件下料必须用机械切割，严禁使用电弧和氧气切割，当使用氧炔焰断切时，应将端口采用磨光机砂磨至露出金当使用氧炔焰断切时，应将端口采用磨光机砂磨至露出金属光泽，杆件端面与轴线的垂直允许误差为属光泽，杆件端面与轴线的垂直允许误差为L/200，杆件，杆件长度的允许误差为长度的允许误差为1mm，管口曲线允许偏差为，管口曲线允许偏差为1mm。 3)除锈：网架结构配件的除锈均采用机械打磨
10、除锈，再用除锈：网架结构配件的除锈均采用机械打磨除锈，再用布条除去油污，金属表面必须露出金属本色，清理干净、布条除去油污，金属表面必须露出金属本色，清理干净、干燥后方可进行下一道工序。干燥后方可进行下一道工序。下午6时36分建筑工程技术学院8 4)涂装：即涂刷红丹防锈漆，采用空压机喷涂。严防流挂、涂装：即涂刷红丹防锈漆，采用空压机喷涂。严防流挂、返粘、皱纹等现象的发生。防锈漆涂层总厚度应满足设计返粘、皱纹等现象的发生。防锈漆涂层总厚度应满足设计和规范要求。和规范要求。 5)由专职质检员负责各道工序的检查、记录、编号、堆放，由专职质检员负责各道工序的检查、记录、编号、堆放，不得有漏记、误记现象。
11、不得有漏记、误记现象。 6)质检员应复核入库。质检员应复核入库。下午6时36分建筑工程技术学院9项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 4.2.2网架结构节点的加工网架结构节点的加工 4.2.2.1网架结构的节点型式及选择网架结构的节点型式及选择 网架的节点型式很多，不同的分类方式可以分出不同的类网架的节点型式很多，不同的分类方式可以分出不同的类型。网架的节点型式主要有：型。网架的节点型式主要有： 1、按节点在网架中的位置可分为：中间节点、按节点在网架中的位置可分为：中间节点(网架杆件交网架杆件交汇的一般节点汇的一般节点)、再分杆节点、屋脊节点和支座节点。、再分杆节点、屋脊节
12、点和支座节点。 2、按节点连接方式可以分为焊接连接节点、高强度连接、按节点连接方式可以分为焊接连接节点、高强度连接节点、焊接和高强度螺栓混合连接节点。节点、焊接和高强度螺栓混合连接节点。 3、按节点的构造型式可分为板节点、半球节点、球节点、按节点的构造型式可分为板节点、半球节点、球节点、钢管圆筒节点、钢管鼓节点等。我国最常用的是钢板节点、钢管圆筒节点、钢管鼓节点等。我国最常用的是钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点等。焊接空心球节点、螺栓球节点等。下午6时36分建筑工程技术学院10下午6时36分建筑工程技术学院11网架节点型式的选择要根据网架类型、受力性质、杆件截网架节点型式的选择要根据网架类
13、型、受力性质、杆件截面形状、制造工艺和安装方法等条件而定。例如：对于交面形状、制造工艺和安装方法等条件而定。例如：对于交叉平面桁架体系中的两向网架，用角钢作杆件时，一般多叉平面桁架体系中的两向网架，用角钢作杆件时，一般多采用钢板节点；对于空间桁架体系采用钢板节点；对于空间桁架体系(四角锥、三角锥体系等四角锥、三角锥体系等)网架，用圆钢管作杆件时，若杆件内力不是非常大网架，用圆钢管作杆件时，若杆件内力不是非常大(一般一般750kN)，可采用螺栓球节点，若杆件内力非常大，一般，可采用螺栓球节点，若杆件内力非常大，一般应采用焊接空心球节点。应采用焊接空心球节点。 4.2.2.2螺栓球节点螺栓球节点
14、螺栓球节点是通过螺栓将圆钢管杆件和钢球连接起来的一螺栓球节点是通过螺栓将圆钢管杆件和钢球连接起来的一种节点形式种节点形式(图图4.32)。这种节点对空间汇交的圆钢管杆件。这种节点对空间汇交的圆钢管杆件适应性强，杆件连接不会产生偏心，没有现场焊接作业，适应性强，杆件连接不会产生偏心，没有现场焊接作业，运输、安装方便。运输、安装方便。下午6时36分建筑工程技术学院12 项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 1、螺栓球节点的组成、材料、特点、螺栓球节点的组成、材料、特点 螺栓球一般由钢球、高强度螺栓、紧固螺钉螺栓球一般由钢球、高强度螺栓、紧固螺钉(或销子或销子)、套、套筒和锥头或
15、封板等零件组成，适合与连接圆钢管杆件。这筒和锥头或封板等零件组成，适合与连接圆钢管杆件。这些零件多由高强度钢材制成，其所用材料、加工成型方法、些零件多由高强度钢材制成，其所用材料、加工成型方法、性能要求参见下表。性能要求参见下表。 螺栓球节点的优点是节点小，重量轻，节点用钢量约占网螺栓球节点的优点是节点小，重量轻，节点用钢量约占网架用钢量的架用钢量的10%。可用于任何形式的网架，特别适用于四。可用于任何形式的网架，特别适用于四角锥或三角锥体系的网架。这种节点安装极为方便，可拆角锥或三角锥体系的网架。这种节点安装极为方便，可拆卸，安装质量易得到保证。可以根据网架具体情况采用散卸，安装质量易得到保
16、证。可以根据网架具体情况采用散装、分条拼装和整体拼装等安装方法。装、分条拼装和整体拼装等安装方法。 螺栓球节点的缺点是，球体加工复杂，零部件多，加工精螺栓球节点的缺点是，球体加工复杂，零部件多，加工精度高；价格贵；所需钢号不一，工序复杂。度高；价格贵；所需钢号不一，工序复杂。下午6时36分建筑工程技术学院13项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 2、螺栓球节点的构造原理及受力特点、螺栓球节点的构造原理及受力特点 1)构造原理构造原理 螺栓球节点的连接构造原理请见图螺栓球节点的连接构造原理请见图4.33，先将置有高强度，先将置有高强度螺栓的锥头或封板焊在钢管杆件的两端，在伸出
17、锥头或封螺栓的锥头或封板焊在钢管杆件的两端，在伸出锥头或封板的螺杆上套上带有紧固螺钉孔的六角套筒板的螺杆上套上带有紧固螺钉孔的六角套筒(又称无纹螺又称无纹螺母母)，拧入紧固螺钉使其端部进入位于高强度螺栓无螺纹，拧入紧固螺钉使其端部进入位于高强度螺栓无螺纹段上的滑槽内。拼装时，拧转套筒，通过紧固螺钉带动高段上的滑槽内。拼装时，拧转套筒，通过紧固螺钉带动高强度螺栓转动，使螺栓旋入钢球体。在拧紧过程中，紧固强度螺栓转动，使螺栓旋入钢球体。在拧紧过程中，紧固螺钉沿螺栓上的滑槽移动，当高强度螺栓紧至设计位置时，螺钉沿螺栓上的滑槽移动，当高强度螺栓紧至设计位置时，紧固螺钉也到达滑槽端头的深槽，将螺钉旋入深
18、槽固定，紧固螺钉也到达滑槽端头的深槽，将螺钉旋入深槽固定，就完成了拼装过程。就完成了拼装过程。下午6时36分建筑工程技术学院14下午6时36分建筑工程技术学院15下午6时36分建筑工程技术学院162)受力特点受力特点拧紧螺栓的过程，相当于对节点施加预应力的过程。拧紧螺栓的过程，相当于对节点施加预应力的过程。预应力的大小与拧紧程度成正比。此时螺栓受预拉力，预应力的大小与拧紧程度成正比。此时螺栓受预拉力，套筒受预压力；在节点上形成自相平衡的内力，而杆套筒受预压力；在节点上形成自相平衡的内力，而杆件不受力。当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受件不受力。当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受拉传递，随着
19、荷载的增加，套筒预压力逐渐减小；到拉传递，随着荷载的增加，套筒预压力逐渐减小；到破坏时，杆件压力全由套筒承受。破坏时，杆件压力全由套筒承受。项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 4)高强度螺栓高强度螺栓 高强度螺栓应符合国家标准钢结构用高强度大六角头螺高强度螺栓应符合国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓栓GB1228-91规定的性能等级为规定的性能等级为8.8级或级或10.9级的要求，级的要求，并符合国家标准普通螺栓基本尺寸并符合国家标准普通螺栓基本尺寸粗牙普通螺纹粗牙普通螺纹GB196-81的规定。但为使它的头部能在锥头或封板内转的规定。但为使它的头部能在锥头或封板内转动方
20、便，应将高强度螺栓大六角头改制为圆头，如图动方便，应将高强度螺栓大六角头改制为圆头，如图4.34所示。所示。 一般情况下，根据网架中最大受拉弦杆内力和最大受拉腹一般情况下，根据网架中最大受拉弦杆内力和最大受拉腹杆内力各选定一个螺栓直径，若这两个螺栓直径相差太大，杆内力各选定一个螺栓直径，若这两个螺栓直径相差太大，可以在这两者之间再选一种螺栓直径；即使网架跨度、荷可以在这两者之间再选一种螺栓直径；即使网架跨度、荷载较大时，选用高强度螺栓直径不宜过多，以免造成设计、载较大时，选用高强度螺栓直径不宜过多，以免造成设计、制造、安装过于麻烦。制造、安装过于麻烦。下午6时36分建筑工程技术学院17项目项目
21、2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 高强度螺栓的栓杆长度Lb由构造确定，如图4.35所示。下午6时36分建筑工程技术学院18下午6时36分建筑工程技术学院19项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 5)套筒套筒(无纹螺母无纹螺母) 套筒的作用是拧紧高强度螺栓，承受圆钢管杆件传来的压套筒的作用是拧紧高强度螺栓，承受圆钢管杆件传来的压力，如图力，如图4.36所示。套筒的外形尺寸应符合扳手开口尺寸所示。套筒的外形尺寸应符合扳手开口尺寸系列，端部保持平整，内孔径可比高强度螺栓直径大系列，端部保持平整，内孔径可比高强度螺栓直径大1mm。 套筒端部到紧固螺钉孔边缘的于紧固螺
22、钉抗剪承载力进行套筒端部到紧固螺钉孔边缘的于紧固螺钉抗剪承载力进行计算确和计算确和6mm，以保证套筒的整体刚性和扭矩，以保证套筒的整体刚性和扭矩 紧固螺钉的作用是扳手拧转套度螺栓时，紧固螺钉承受剪紧固螺钉的作用是扳手拧转套度螺栓时，紧固螺钉承受剪力力,如图如图4.37所示。当高强度螺栓拧至设计所要求深度时，所示。当高强度螺栓拧至设计所要求深度时，紧固螺钉到达螺栓的滑槽端部的深槽，将紧固螺钉旋入深紧固螺钉到达螺栓的滑槽端部的深槽，将紧固螺钉旋入深槽，加以固定，防止套筒松动。槽，加以固定，防止套筒松动。下午6时36分建筑工程技术学院20下午6时36分建筑工程技术学院21项目项目2 钢网架结构的加工
23、与组织钢网架结构的加工与组织 7)锥头和封板锥头和封板 当圆钢管杆件直径当圆钢管杆件直径76mm时，宜采用锥头，如图时，宜采用锥头，如图4.38(a)所示。锥头的任何截面均应与杆件截面等强度，锥头底板所示。锥头的任何截面均应与杆件截面等强度，锥头底板的厚度不宜小于被连接杆件外径的的厚度不宜小于被连接杆件外径的1/6。锥头底板外侧平。锥头底板外侧平直部分的外接圆直径一般取高强度螺栓直径的直部分的外接圆直径一般取高强度螺栓直径的1.8倍加倍加35mm；锥头斜向筒壁的坡度应；锥头斜向筒壁的坡度应1/4。 当圆钢管杆件直径当圆钢管杆件直径76mm时，可采用封板，如图时，可采用封板，如图4.38(b)所
24、示。其厚度不宜小于杆件外径的所示。其厚度不宜小于杆件外径的1/5。 锥头和封板的表面要保持平整，以确保紧固高强度螺栓的锥头和封板的表面要保持平整，以确保紧固高强度螺栓的装配质量。高强度螺栓孔中心线应尽量与杆件轴线重合，装配质量。高强度螺栓孔中心线应尽量与杆件轴线重合，螺栓孔径比螺栓直径大螺栓孔径比螺栓直径大0.51.0mm。下午6时36分建筑工程技术学院22项目项目2 钢网架结构的加工与组织钢网架结构的加工与组织 3、螺栓球的加工、螺栓球的加工 螺栓球毛坯的加工方法有两种，一为铸造，一为模锻。铸螺栓球毛坯的加工方法有两种，一为铸造，一为模锻。铸造球容易产生裂缝、砂眼；模锻质量好，工效高，成本低
25、。造球容易产生裂缝、砂眼；模锻质量好，工效高，成本低。螺栓球加工前应先加工一个分度夹具，制造夹具时应尽可螺栓球加工前应先加工一个分度夹具，制造夹具时应尽可能提高精度，因为分度夹具的精度约为工件成品精度的三能提高精度，因为分度夹具的精度约为工件成品精度的三倍左右，反过来说，用某级别精度加工的工件，要降低梢倍左右，反过来说，用某级别精度加工的工件，要降低梢度三倍。螺栓球在车床上加工时，先加工平面螺孔，再用度三倍。螺栓球在车床上加工时，先加工平面螺孔，再用分度夹具加工斜孔，各螺孔螺纹尺寸应符合普通螺纹基分度夹具加工斜孔，各螺孔螺纹尺寸应符合普通螺纹基本尺寸本尺寸(GB196-81)粗牙螺纹的规定，螺纹公差应符合粗牙螺纹的规定，螺纹公差应符合普通螺纹公差与配创普通螺纹公差与配创(G B197-81)6H级精度的规定。螺级精度的规定。螺孔角度、螺孔端面距球心尺寸允许偏差见图孔角度、螺孔端面距球心尺寸允许偏差见图4.39。螺孔角。螺孔角度的量测可用测量芯捧、高度尺、分度头等配合进行。度的量测可用测量芯捧、高度尺、分度头等配合进行。下午6时36分建筑工程技术学院23下午6时36分建筑工程技术学院24
