1、钢结构制造与安装（第2版）绪论下一页返回第一章钢结构常用材料 第一节钢材 第二节钢铸件及碳素钢热轧圆钢 第三节焊接材料 第四节紧固件返回上一页 下一页第二章钢结构连接工程 第一节钢结构焊缝连接 第二节普通螺栓连接 第三节高强度螺栓连接 第四节钢结构连接施工质量通病与防治上一页 下一页返回第三章钢结构加工制作 第一节钢结构施工图 第二节钢结构加工生产准备 第三节钢零件及钢部件加 第四节钢构件组装与预拼装 第五节钢结构加工制作质量通病与防治上一页 下一页返回第四章钢结构安装 第一节起重设备和吊具 第二节钢结构施工准备 第三节钢结构安装 第四节钢结构安装质量通病与防治上一页 下一页返回第五章钢网架结
2、构工程安装 第一节钢网架结构形式 第二节钢网架节点构造与制作 第三节钢网架拼装 第四节钢网架吊装 第五节钢网架安装 第六节钢网架结构安装质量通病与防治上一页 下一页返回第六章压型金属板工程 第一节压型金属板工程材料的要求及选用 第二节压型金属板制作第三节压型金属板安装 第四节压型金属板防腐 第五节压型金属板工程质量通病与防治第七章钢结构涂装工程 第一节钢材表面处理 第二节钢结构涂装方法 第三节钢结构防腐涂装 第四节钢结构防火涂装 第五节钢结构涂装工程质量通病与防治第八章轻型钢结构工程 第一节轻型钢结构简介 第二节轻型钢结构设计 第三节轻型钢结构的制作、安装及防护第九章钢结构施工测量与监测 第一
3、节钢结构施工测量 第二节钢结构施工监测第十章钢结构施工安全与环境保护 第一节登高作业安全技术 第二节钢筋连接与加工安全技术 第三节钢结构涂装施工安全技术 第四节环境保护措施绪论 一、钢结构的组成、类型及特点（一）钢结构的组成（）由钢拉杆、钢压杆、钢梁、钢柱、钢桁架、钢索等基本构件组成的下列结构为钢结构。）梁式结构：包括次主梁系、交叉梁系、单独吊车梁等。）桁架式结构：包括平面屋架、空间网架、椽檩屋盖体系、由三面或更多面平面桁架组成的塔桅结构等。）框架式结构：由钢梁、钢柱相互连接成的平面或空间框架，它们之间可为铰接也可为刚接。）拱式结构：由桁架式或实腹式钢拱组成。以上所有钢结构中构件的主要受力状态
4、一般为受弯、受剪、轴心受拉、轴心受压、偏心受拉和偏心受压。下一页返回绪论（）钢板和各种型钢角钢、工字钢、槽钢、钢管等是上述各种钢构件的组成材料。（）钢构件间的连接方法有以下三种。）焊缝连接（主要连接方法），包括电弧焊、电阻焊和气焊。其中，电弧焊的焊缝质量比较可靠，是最常用的焊接方法，它又分为手工电弧焊和自动或半自动埋弧焊。焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝两种。）螺栓连接：包括普通螺栓和高强度螺栓。）铆钉连接：用一端带有铆钉头的铆钉烧红到适当温度后插入铆钉孔，再用铆钉枪挤压另一端形成铆钉头，以此连接钢构件。其最大优点是韧性和塑性较好、传力可靠，但因其构造复杂、用钢量大，目前几乎被淘汰。上一页 下一
5、页返回绪论（二）钢结构的类型 钢结构是各类工程结构中应用比较广泛的一种建筑结构。由于使用功能及结构组成方式不同，钢结构主要分为厂房类钢结构、桥梁类钢结构、海上采油平台钢结构及卫星发射钢塔架等。下面主要介绍前两类钢结构。厂房类钢结构 厂房类钢结构是指主要的承重构件是由钢材组成，如钢柱子、钢结构基础、钢梁、钢屋架及钢屋盖等。厂房类钢结构主要包括轻型钢结构厂房和重型钢结构厂房。桥梁类钢结构 桥梁类钢结构在公路、铁路领域有极广泛的应用，如板梁桥、桁架桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。上一页 下一页返回绪论（三）钢结构的特点 钢结构的优点（）钢材的重量较轻，且抗拉、抗压及抗剪强度相对较高，适用于跨度大、高度大
6、、承载大的结构，也适用于抗地震、可移动、易装拆的结构。（）钢材的塑性和韧性较高，可靠性好，不会因偶然超载或局部超载而发生断裂。（）钢结构的密封性好，适宜气密性及水密性要求较高的高压容器、大型油库、输送管道等的建造。（）钢结构制作简便，施工工期短，可降低投资成本。（）钢结构面积小，相应建筑物的使用面积大，增加了建筑物的使用价值和经济效益。上一页 下一页返回绪论 钢结构的缺点（）钢结构耐腐蚀性差，应采取防护措施。钢材在潮湿的环境中易腐蚀，需进行防腐处理，并隔一定的时间要进行维护，增加投资成本。（）钢结构耐火性差。钢材耐热而不耐火，随着温度的升高，钢结构的强度会迅速降低，应在钢结构表面喷涂防火材料。
7、二、钢结构的应用范围 钢结构应用范围广泛，应根据钢结构的特点并结合我国国情进行合理的选择，钢结构的应用范围包括以下几个方面。重型钢结构 近年来，随着网架结构的应用，许多工业车间采用了钢结构，如冶金厂房的平炉车间、转炉车间、混铁炉车间、初轧车间，重型机械厂的铸钢车间、水压机车间、锻压车间等。上一页 下一页返回绪论 轻型钢结构 轻型钢结构是一种新型钢结构体系，广泛应用于中小型房屋建筑、体育场看台雨篷、小型仓库等建筑结构中。大跨度钢结构 钢结构被广泛应用于飞机装配车间、飞机库、干煤棚、大会堂、体育馆、展览馆等大跨度结构中，其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等。高耸钢结构 大多数高耸结构（如电视塔
8、、通信塔、石油化工塔、火箭发射塔、钻井塔、输电线路塔、大气监测塔、旅游望塔等）采用钢结构。上一页 下一页返回绪论 建筑钢结构 旅馆、饭店、办公大楼等高层建筑采用钢结构的情况越来越多，一些小高层建筑（层）、多层建筑（层）也有采用钢结构的趋势。桥梁钢结构 桥梁钢结构的应用越来越多，特别是用于中等跨度和大跨度的斜拉桥中。板壳钢结构 钢结构在对密闭性要求较高的容器（如大型储油库、煤气库、炉壳等）及能承受很大内力的板壳结构中都有广泛的应用。上一页 下一页返回绪论 移动钢结构 由于钢结构具有强度高、重量相对较轻的特点，在装配式房屋、水工闸门、升船机、桥式起重机及各种塔式起重机、龙门起重机、缆索起重机等移动
9、结构中的应用也越来越多。其他构筑物 其他构筑物有栈桥、管道支架、井架和海上采油平台等。上一页 下一页返回绪论 三、我国钢结构的发展概况 钢结构的发展历史 钢结构建筑工程是我国建筑行业中蓬勃发展的行业，在房屋建筑、地下建筑、桥梁、塔桅、海洋平台、港口建筑、矿山建筑、水工建筑及容器管道建筑中都得到了广泛的应用。世纪五六十年代国民经济恢复时期，钢结构工程在工业厂房及民用建筑中都得到了应用，如鞍山钢铁公司、长春第一汽车制造厂及武汉钢铁公司都大量应用了钢结构，民用建筑方面也建成了天津体育馆、北京人民大会堂等钢结构房屋。世纪六七十年代，我国工业发展受到很大阻碍，钢产量也处于停滞状态，钢结构的应用受到了很大
10、限制。但在此时期，我国科研人员研究开发了由圆钢和小角钢组成的轻钢屋盖，应用于小跨度的厂房建设。上一页 下一页返回绪论 世纪年代后期至年代的改革开放时期，我国钢产量逐年稳步增长，钢结构也得到了更广泛的应用。高强度钢材和薄壁型钢结构、悬索结构、悬挂结构等新结构形式越来越多地应用于轻型、大跨屋盖结构及高层建筑中。在大跨度建筑和单层工业厂房中，网架、网壳等结构的广泛应用，受到世界各国的瞩目。上海体育馆马鞍形环形大悬挑空间钢结构屋盖和上海浦东国际机场航站楼张弦梁屋盖钢结构的建成，更标志着我国的大跨度空间钢结构已进入世界先进行列。上一页 下一页返回绪论 钢结构的发展前景 目前，我国每年新建建筑约亿平方米，
11、其中采用钢结构建筑。北京、上海、天津、山东等地对钢结构住宅建筑的开发已逐步展开，其中山东莱钢建设有限公司在绿色环保钢结构住宅体系开发、产业化发展模式方面已取得良好进展。另外，钢结构桥梁日益增多，突破了以往仅在大跨度桥梁采用钢结构桥梁的局面。在今后的一段时期内，在跨江、跨海的大跨度钢结构桥梁不断涌现的同时，公路交通建设及市政建设立交桥、人行桥及地铁、轻轨等的建设也会越来越多地采用钢结构桥梁技术。由此可见，在今后相当长的一段时期内，钢结构行业将保持持续快速增长的趋势。上一页 下一页返回绪论 随着我国基本建设投资力度的日益增强和国家重大工程的大力开展，钢结构发展前景和市场空间更加远大。当然，钢结构行
12、业广阔的发展前景与快速的发展速度对钢结构数控加工装备的发展提出了更高的要求。不仅要提高加工能力，还要提高加工质量水平以满足钢结构发展的需要。因此，企业在坚持自主创新的同时，加大与发达国家数控装备合资合作的力度，鼓励引进、吸收、再创新，大力研发适应国情的、具有世界先进水平的钢结构数控加工装备，更好地为我国钢结构行业的跨越式发展服务。上一页 下一页返回绪论 四、钢结构的设计 钢结构的设计原则（）承重结构应按下列承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。）承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。）正常使用极
13、限状态包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。（）设计钢结构时，应根据结构破坏可能产生的后果，采用不同的安全等级。上一页 下一页返回绪论 一般工业与民用建筑钢结构的安全等级应取为二级，其他特殊建筑钢结构的安全等级应根据具体情况另行确定。（）按承载能力极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的基本组合，必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合；按正常使用极限状态设计钢结构时，应考虑荷载效应的标准组合；对钢与混凝土组合梁，尚应考虑准永久组合。（）计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值（荷载标准值乘以荷
14、载分项系数）；计算疲劳时，应采用荷载标准值。（）对于直接承受动力荷载的结构：在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘动力系数；在计算疲劳和变形时，动力荷载标准值不乘动力系数。上一页 下一页返回绪论 计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳和挠度时，吊车荷载应按作用在跨间内荷载效应最大的一台吊车确定。荷载和荷载效应计算（）设计钢结构时，荷载的标准值、荷载分项系数、荷载组合值系数、动力荷载的动力系数等，应按现行国家标准建筑结构荷载规范（）的规定采用。结构的重要性系数应按现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准（）的规定采用，其中对设计使用年限为年的结构构件，不应小于。注：对支撑轻屋面的构件或结构（檩条
15、、屋架、框架等），当仅有一个可变荷载且受荷水平投影面积超过时，屋面均布活荷载标准值应取为。上一页 下一页返回绪论（）计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）的强度时，应考虑由吊车摆动引起的横向水平力（此水平力不与荷载规范规定的横向水平荷载同时考虑），作用于每个轮压处的此水平力标准值可由下式进行计算：式中P，吊车最大轮压标准值；系数，对一般软钩吊车，抓斗或磁盘吊车宜采用，硬钩吊车宜采用。注：现行国家标准起重机设计规范（）将吊车工作级别划分为级。在一般情况下，本书中所指轻级工作制相当于级；中级工作制相当于、级；重级工作制相当
16、于级，其中属于特重级。上一页 下一页返回绪论（）计算屋盖桁架考虑悬挂吊车和电动葫芦的荷载时，在同一跨间每条运行线路上的台数：对梁式吊车不宜多于台；对电动葫芦不宜多于台。（）计算冶炼车间或其他类似车间的工作平台结构时，由检修材料所产生的荷载，可乘以下列折减系数：主梁：；柱（包括基础）：。（）结构的计算模型和基本假定应尽量与构件连接的实际性能相符合。（）建筑结构的内力一般按结构静力学方法进行弹性分析，当符合超静定结构时，可采用塑性分析。采用弹性分析的结构中，构件截面允许有塑性变形发展。上一页 下一页返回绪论（）框架结构中，梁与柱的刚性连接应符合受力过程中梁柱间交角不变的假定，同时连接应具有充分的强
17、度承受交汇构件端部传递的所有最不利内力。梁与柱铰接时，应使连接具有充分的转动能力，且能有效地传递横向剪力与轴心力。梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度，在承受弯矩的同时会产生相应的交角变化。在内力分析时，必须预先确定连接的弯矩和转角特性曲线，以便考虑连接变形的影响。（）框架结构内力分析应符合下列规定。）框架结构可采用一阶弹性分析。）的框架结构可采用二阶弹性分析，此时应在每层 柱顶附加考虑由下式计算的假想水平力H m。上一页 下一页返回绪论 Q i第犻楼层的总重力荷载设计值；n框架总层数；当 时，取此根号值为；钢材强度影响系数，其值：钢为；钢为；钢为；钢为。对无支撑的纯框架结构，当采用二阶弹性
18、分析时，各杆件杆端的弯矩犕 可用下列近似公式进行计算：上一页 下一页返回绪论 式中M 假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的各杆件端弯矩；M 框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的杆件端弯矩；i 考虑二阶效应第犻层杆件的侧移弯矩增大系数；N所计算楼层各柱轴心压力设计值之和；H产生层间侧移H的所计算楼层及以上各层的水平力之和；u按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移，当确定是否采用二阶弹性分析时，u可近似采用层间相对位移的容许值 u；h所计算楼层的高度。上一页 下一页返回绪论 五、本课程的内容与学习要求 钢结构制造与安装工程涉及的内容比较广泛，如钢结构工程中的技术规程、技术规范、工艺标准等。本课程
19、主要由钢结构制造、钢结构安装、钢结构测量、钢结构施工安全与环境保护四个部分内容组成。钢结构制造部分包括：钢结构常用材料；钢结构连接施工；钢结构加工制作。钢结构安装部分包括：钢结构安装施工；钢网架结构工程安装；压型金属板工程；钢结构涂装工程；轻型钢结构工程。钢结构测量部分包括：钢结构测量和钢结构监测。钢结构施工安全与环境保护部分包括：钢结构施工安全和环境保护措施。本课程主要针对建筑工程技术专业学生，方便其学习钢结构的设计原理、钢结构加工制作与安装。要求学生通过本课程的学习，具备钢结构的基本知识，掌握钢结构设计、加工制作及安装的原理及技术方法，能够对钢梁、钢柱、钢屋架等基本构件进行设计、加工制作与
20、安装，并对其他类型的钢结构有一定的了解，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。上一页返回第一章钢结构常用材料 第一节钢材 第二节钢铸件及碳素钢热轧圆钢 第三节焊接材料 第四节紧固件返回第一节钢材 一、钢材的品种与规格（一）钢板与钢带 一般情况下，钢板是指一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。钢带一般是指长度很长，可成卷供应的钢板。（）根据钢板的薄厚程度，钢板大致可分为薄钢板（厚度小于或等于）和厚钢板（厚度大于）两种。在实际工作中，常将厚度为 的钢板称为中板；将厚度为 的钢板称为厚板；将厚度在 以上的钢板称为特厚板，也统称为中厚钢板。成张钢板的规格以厚度宽度长度的毫米数表示。（）钢带也可分为两种，当宽
21、度大于或等于 时，为宽钢带；当宽度小于时，则称为窄钢带。钢带的规格以厚度宽度的毫米数表示。下一页返回第一节钢材（二）型钢 按材质的不同分类 按材质的不同，型钢分为普通型钢和优质型钢。（）普通型钢是由碳素结构钢和低合金高强度结构钢制成的型钢，主要用于建筑结构和工程结构。（）优质型钢也称优质型材，是由优质钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、易切削结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈耐酸钢、耐热钢等制成的型钢，主要用于各种机器结构、工具及有特殊性能要求的结构。上一页 下一页返回第一节钢材 按生产方法的不同分类 按生产方法的不同，型钢分为热轧（锻）型钢、冷弯型钢、冷拉型钢
22、、挤压型钢和焊接型钢。（）用热轧方法生产型钢，具有生产规模大、效率高、能耗少和成本低等优点，是型钢生产的主要方法。（）用焊接方法生产型钢，是将矫直后的钢板或钢带剪裁、组合并焊接成形，不但节约金属，而且可生产特大尺寸的型材，生产工字钢的最大尺寸达到。上一页 下一页返回第一节钢材 按截面形状的不同分类 按截面形状的不同，型钢分为圆钢、方钢、扁钢、六角钢、等边角钢、不等边角钢、工字钢、槽钢和异形型钢等。（）圆钢、方钢、扁钢、六角钢、等边角钢及不等边角钢等的截面没有明显的凸凹分支部分，也称简单截面型钢或棒钢，在简单截面型钢中，优质钢与特殊性能钢占有相当大的比重。（）工字钢、槽钢和异形型钢的截面有明显的
23、凸凹分支部分，成形比较困难，也称复杂截面型钢，即通常意义上的型钢。异形型钢通常是指专门用途的截面形状比较复杂的型钢，如窗框钢、汽车车轮轮辋钢、履带板型钢以及周期截面型钢等。周期截面型钢是指其截面形状沿长度方向呈周期性变化的型钢，如周期犁铧钢、纹杆钢等。上一页 下一页返回第一节钢材（三）钢管 钢管是一种具有中空截面的长条形管状钢材。钢管和圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时重量较轻，是一种经济截面钢材，故钢管广泛用于制造结构件和各种机械零件。钢管按照横截面形状的不同，分为圆管和异形管。（四）钢筋 按化学成分分类 按化学成分分类，钢筋可分为碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋两种。（）碳素钢钢筋是由碳
24、素钢轧制而成。碳素钢钢筋按含碳量多少又分为：低碳钢钢筋（）；中碳钢钢筋（）；高碳钢钢筋（）。常用的有、等品种。含碳量越高，强度及硬度也越高，但塑性、韧性、冷弯及焊接性等均降低。上一页 下一页返回第一节钢材（）普通低合金钢钢筋是在低碳钢和中碳钢的成分中加入少量元素（硅、锰、钛、稀土等）制成的钢筋。普通低合金钢筋的主要优点是强度高、综合性能好，用钢量比碳素钢少左右。常用的有、等品种。按生产工艺分类 按生产工艺分，钢筋可分为热轧钢筋、余热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢丝、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋等。（）热轧钢筋是用加热钢坯轧成的条形钢筋。由轧钢厂经过热轧成材供应，钢筋直径一般
25、为，分直条和盘条两种。（）余热处理钢筋又称调质钢筋，是经热轧后立即穿水，进行表面控制冷却，然后利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋。其外形为有肋的月牙肋。上一页 下一页返回第一节钢材（）冷加工钢筋有冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝两种。冷拉钢筋是将热轧钢筋在常温下进行强力拉伸使其强度提高的一种钢筋。钢丝有低碳钢丝和碳素钢丝两种。冷拔低碳钢丝由直径 的普通热轧圆盘条经多次冷拔而成，分甲、乙两个等级。（）碳素钢丝是由优质高碳钢盘条经淬火、酸洗、拔制、回火等工艺而制成的，按生产工艺，可分为冷拉及矫直回火两个品种。（）刻痕钢丝是把热轧大直径高碳钢加热，并经铅浴淬火，然后冷拔多次，钢丝表面再经过刻痕处理而制
26、得的钢丝。（）钢绞线是把光圆碳素钢丝在绞线机上捻合而成。上一页 下一页返回第一节钢材 二、钢材的主要性能（一）钢材的力学性能 屈服强度 对于不可逆（塑性）变形开始出现时金属单位截面上的最低作用外力，定义为屈服强度或屈服点。钢材在单向均匀拉力作用下，根据应力-应变（-）曲线图（图-），可分为弹性、弹塑性、屈服、强化四个阶段。钢结构强度校核时，根据荷载算得的应力小于材料的容许应力 时，结构是安全的。容许应力可用下式计算：上一页 下一页返回第一节钢材 式中材料屈服强度；K安全系数。屈服强度是作为强度计算和确定结构尺寸的最基本参数。抗拉强度 钢材的抗拉强度表示能承受的最大拉应力值（图-中的K点）。在建
27、筑钢结构中，以规定抗拉强度的上、下限作为控制钢材冶金质量的一个手段。（）如抗拉强度太低，意味着钢的生产工艺不正常，冶金质量不良（钢中气体、非金属夹杂物过多等）；抗拉强度过高，则反映轧钢工艺不当，终轧温度太低，使钢材过分硬化，从而引起钢材塑性、韧性的下降。上一页 下一页返回第一节钢材（）规定了钢材强度的上下限就可以使钢材与钢材之间、钢材与焊缝之间的强度较为接近，使结构具有等强度的要求，避免因材料强度不均而产生过度的应力集中。（）控制抗拉强度范围还可以避免因钢材的强度过高而给冷加工和焊接带来困难。由于钢材应力超过屈服强度后出现较大的残余变形，在结构中不能正常使用，因此钢结构设计是以屈服强度作为承载
28、力极限状态的标志值，相应的在一定程度上的抗拉强度即作为强度储备。其储备率可用抗拉强度与屈服强度的比值强屈比（ff）表示，强屈比越大则强度储备越大。所以，钢材除要符合屈服强度外，尚应符合抗拉强度的要求。上一页 下一页返回第一节钢材 断后伸长率 断后伸长率是钢材加工工艺性能的重要指标，并显示钢材冶金质量的好坏。伸长率是衡量钢材塑性及延性性能的指标。断后伸长率越大，表示塑性及延性性能越好，钢材断裂前永久塑性变形和吸收能量的能力越 强。对建筑结构钢的要求应为。钢的断后伸长率太低，可能是钢的冶金质量不好所致；伸长率太高，则可能引起钢的强度、韧性等其他性能的下降。随着钢的屈服强度等级的提高，断后伸长率的指
29、标可以有少许降低。耐疲劳性 钢筋混凝土构件在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于屈服点时，发生突然的脆性断裂，这种现象叫疲劳破坏。上一页 下一页返回第一节钢材 冲击韧性 钢材的冲击韧性是衡量钢材断裂时所做功的指标，以及在低温、应力集中、冲击荷载等作用下，衡量抵抗脆性断裂的能力。钢材中非金属夹杂物、脱氧不良等都将影响其冲击韧性。为了保证钢结构建筑物的安全，防止低应力脆性断裂，建筑结构钢还必须具有良好的韧性。目前，关于钢材脆性破坏的试验方法较多，冲击试验是最简便的检验钢材缺口韧性的试验方法，也是作为建筑结构钢的验收试验项目之一。钢材的冲击韧性采用 形缺口的标准试件，如图-所示。冲击韧性指标用冲击
30、荷载使试件断裂时所吸收的冲击功A表示，单位为上一页 下一页返回第一节钢材（二）钢材的工艺性能 冷弯性能 钢材的冷弯性能是指钢材在常温下能承受弯曲而不破裂的能力。钢材的弯曲程度常用弯心直径或弯曲角度与材料厚度的比值表示，该比值越小，钢材的冷弯性能越好。冷弯试验是测定钢材冷弯性能的重要手段。它以试件在规定的弯心直径下弯曲到一定角度不出现裂纹、裂断或分层等缺陷为合格标准。在试验钢材冷弯性能的同时，也可以检验钢的冶金质量。在冷弯试验中，钢材开始出现裂纹时的弯曲角度及裂纹的扩展情况显示了钢的抗裂能力，在一定程度上反映出钢的韧性。上一页 下一页返回第一节钢材 焊接性能 钢材的焊接性能是指钢材适应焊接工艺和
31、焊接方法的能力。焊接性能好的钢材适应焊接工艺和焊接方法的能力强，可采用常用的焊接工艺与焊接方法进行焊接。焊接性能差的钢材焊接时，应注意焊后可能出现的变形、开裂等现象。三、影响钢材性能的因素 化学成分对钢材性能的影响 钢材的主要化学成分是铁和碳，另外还有一些合金元素和有害杂质元素，这些元素对钢材性能的影响见表-。上一页 下一页返回第一节钢材 温度对钢材性能的影响 钢材在以下时性能变化不大，但温度达到及以上时，钢材的抗拉强度会有所提高，但冲击韧性会变差，钢材变脆。当温度从常温开始下降时，钢材的强度稍有提高，但冲击韧性下降；当温度下降到某一数值时，钢材的冲击韧性突然显著下降，使钢材产生脆性而易发生断
32、裂。冶炼缺陷对钢材性能的影响 钢材冶炼缺陷有偏折、非金属夹杂和分层等，对钢材性能的影响见表-。上一页 下一页返回第一节钢材 热处理及残余应力对钢材性能的影响（）经过适当的热处理可显著提高钢材的强度并保持良好的塑性和韧性。（）由于钢材在加工过程中温度不均匀冷却而产生的残余应力，是一种自相平衡的应力，它不影响钢材的静力强度，但会降低钢材的刚度和稳定性。四、钢材的选用 选择建筑结构钢材时，应符合图纸设计要求的规定，表-所列为钢材选择一般原则。当然，在应保证钢结构安全可靠的同时，还应考虑其他的一些因素，见表-。上一页 下一页返回第一节钢材 五、钢材的验收（一）钢材的检验 钢材检验的类型 根据钢材信息和
33、保证资料的具体情况，其质量检验的类型分免检、抽检和全部检验三种。（）免检，即免去质量检验过程。对有足够质量保证的一般材料，以及实践证明质量长期稳定且质量保证资料齐全的材料，可予免检。（）抽检，即按随机抽样的方法对材料进行抽样检验。当对材料的性能不清楚，或对质量保证有怀疑，或成批生产的构配件，均应按一定比例进行抽样检验。（）全部检验。对进口的材料、设备和重要工程部位的材料以及贵重的材料，应进行全部检验，以确保材料和工程质量。上一页 下一页返回第一节钢材 钢材检验的方法 钢材的质量检验方法有书面检验、外观检验、理化检验和无损检验四种。（）书面检验。通过对提供的材料质量保证资料、试验报告等进行审核，
34、取得认可后方能使用。（）外观检验。对材料从品种、规格、标志、外形尺寸等进行直观检查，看其有无质量问题。（）理化检验。借助试验设备和仪器对材料样品的化学成分、机械性能等进行科学的鉴定。（）无损检验。在不破坏材料样品的前提下，利用超声波、射线、表面探伤仪等进行检测。钢材的质量检验项目要求见表-。上一页 下一页返回第一节钢材 钢材检验的内容（）钢材的数量和品种应与订货合同相符。（）钢材的质量保证书应与钢材上打印的记号相符。每批钢材必须具备生产厂提供的材质证明书，写明钢材的炉号、钢号、化学成分和机械性能。对钢材的各项指标，可根据相关国家标准的规定进行核验（）核对钢材的规格尺寸。各类钢材尺寸的容许偏差，
35、可参照有关国标或冶标中的规定进行核对。（）钢材表面质量检验。不论扁钢、钢板和型钢，其表面均不允许有结疤、裂纹、折叠和分层等缺陷。有上述缺陷的应另行堆放，以便研究处理。钢材表面的锈蚀深度，不得超过其厚度负偏差值的锈蚀等级的划分和除锈等级见涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定（）。上一页 下一页返回第一节钢材 经检验发现“钢材质量保证书”上数据不清、不全，材质标记模糊，表面质量、外观尺寸不符合有关标准要求时，应视具体情况重新进行复核和复验鉴定。经复核复验鉴定合格的钢材方准予正式入库，不合格钢材应另行处理。（二）钢材的复验（）钢材的进场验收，除应符合相关规范的规定外，尚应符合现行国家标准钢结构
36、工程施工质量验收规范（）的有关规定。对属于下列情况之一的钢材，应进行抽样复验。）国外进口钢材。）钢材混批。）板厚等于或大于，且设计有向性能要求的厚板。）建筑结构安全等级为一级，大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材。上一页 下一页返回第一节钢材）设计有复验要求的钢材。）对质量有怀疑的钢材。（）钢材复验内容应包括力学性能试验和化学成分分析，其取样、制样及试验方法可按表-中所列的标准执行。（）当设计文件无特殊要求时，钢结构工程中常用牌号钢材的抽样复验检验批应按下列规定执行。）牌号为、且板厚小于 的钢材，应按同一生产厂家、同一牌号、同一质量等级的钢材组成检验批，每批重量不应大于；同一生产厂家、同一牌
37、号的钢材供货重量超过且全部复验合格时，每批的组批重量可扩大至。上一页 下一页返回第一节钢材）牌号为、且板厚大于或等于 的钢材，应按同一生产厂家、同一牌号、同一质量等级的钢材组成检验批，每批重量不应大于；同一生产厂家、同一牌号的钢材供货重量超过且全部复验合格时，每批的组批重量可扩大至）牌号为的钢材，应按同一生产厂家、同一质量等级的钢材组成检验批，每批重量不应大于；同一生产厂家的钢材供货重量超过且全部复验合格时，每批的组批重量可扩大至。）牌号为、的钢板，应按同一生产厂家、同一牌号、同一质量等级的钢材组成检验批，每批重量不应大于；同一生产厂家、同一牌号的钢材供货重量超过且全部复验合格时，每批的组批重
38、量可扩大至。上一页 下一页返回第一节钢材）牌号为、的钢材，每个检验批应由同一牌号、同一质量等级、同一炉号、同一厚度、同一交货状态的钢材组成，每批重量不应大于。）有厚度方面要求的钢板，应附加逐张超声波无损探伤复验。（）进口钢材复验的取样、制样及试验方法应按设计文件和合同规定执行。海关商检结果经监理工程师认可后，可作为有效的材料复验结果。上一页 下一页返回第一节钢材 由于翼缘的厚度比腹板大，屈服点比腹板低，而且翼缘是受力构件的关键部位，所以做热轧型钢的力学性能试验时，原则上应该从翼缘上切取试样，但有些热轧型钢翼缘内侧有坡度，不便作试样，所以工字钢、槽钢、角钢、型钢等都是从腹板上切取样坯，型钢和剖分
39、型钢可从翼缘上切取样坯。钢板的轧制过程使其纵向力学性能优横向力学性能。因此，采用纵向试样或横向试样，试样结果会有差别。国家标准中要求钢板、钢带的拉伸和弯曲试验取横向试件，而冲击韧性试验则取纵向试件。各种型材和钢板的取样部位，如图-所示上一页返回第二节钢铸件及碳素钢热轧圆钢 一、钢铸件 化学成分 各牌号的化学成分应符合表-的规定。力学性能 各牌号的力学性能应符合表-的规定，其中断面收缩率和冲击吸收功，如需方无要求时，由供方选择其一。下一页返回第二节钢铸件及碳素钢热轧圆钢 二、标准件用碳素钢热轧圆钢 标准件用碳素钢热轧圆钢规格（）标准件用碳素钢热轧圆钢尺寸与理论质量见表-。（）标准件用碳素钢热轧圆
40、钢直径允许偏差见表-。化学成分 标准件用碳素钢热轧圆钢化学成分见表-。物理性能 标准件用碳素钢热轧圆钢物理性能见表-。上一页返回第三节焊接材料 钢结构中焊接材料需适应焊接场地、焊接方法、焊接方式，特别要与焊件钢材的强度和材质要求相适应。焊接材料的品种、规格、性能等应符合国家现行有关产品标准和设计要求，常用焊接材料产品标准应按表-采用。焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料应与设计选用的钢材相匹配，且应符合现行国家标准钢结构焊接规范（）的有关规定。用于重要焊缝的焊接材料，或对质量合格证明文件有疑义的焊接材料，应进行抽样复验，复验时焊丝应按五个批（相当炉批）取一组试验，焊条应按三个批（相当炉批）取
41、一组试验。用于焊接切割的气体应符合现行国家标准钢结构焊接规范（）和表所列标准的规定。下一页返回第三节焊接材料 一、手工焊接采用的焊条 焊条是供手工电弧焊用的熔化电极，由焊芯和药皮两部分组成，如图-所示。手工电弧焊时，焊条一方面传导焊接电流和引弧，同时焊条熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池里，与液态的熔化和基本金属熔合成焊缝。焊缝质量的好坏，与焊条的质量密切相关。焊条的偏心度 焊条药皮与焊芯（不包括夹持端）的重量比，称为药皮重量系数。焊条直径是指不包括药皮的焊芯直径上一页 下一页返回第三节焊接材料 焊条的偏心度应符合要求。通常，直径不大于 焊条，偏心度应不大于；直径为 和 焊条，偏心度应不大于；
42、直径不小于 焊条，偏心度应不大于。焊条的偏心度也可根据下式计算求得：式中T焊条断面药皮层最大厚度焊芯直径；T同一断面药皮层最小厚度焊芯直径。上一页 下一页返回第三节焊接材料 焊条药皮的质量 焊条药皮的质量应符合下列规定。（）焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围，整根焊条药皮上不应有影响焊接质量的 裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。（）焊条引弧端药皮应倒角，焊芯端面应露出，以保证易于引弧。焊条露芯应符合如下 规定。）、及型焊条，沿长度方向的露芯长度应不大于焊芯直径的或，取两者的较小值；注：表示“”或“”。上一页 下一页返回第三节焊接材料）其他型号焊条，沿长度方向的露芯应不大于圆周的一半。（）焊条药皮
43、应具有足够的强度，不会在正常搬运或使用过程中损坏。手工焊接用焊条 手工焊接采用的焊条，应符合现行国家标准非合金钢及细晶粒钢焊条（）和热强钢焊条（）的规定。标准中焊条型号的表示方法按熔敷金属的抗拉强度、药皮类型、焊接位置和电源种类等确定选择的焊条型号应与主体金属力学性能相适应。对直接承受动力荷载或振动荷载且需要验算疲劳的结构，宜采用低氢型焊条。焊条由字母表示，建筑钢结构中用手工焊时，碳钢焊条有、等系列。常用碳钢焊条和低合金钢焊条规格分别见表-、表-。上一页 下一页返回第三节焊接材料 焊条质量检验 为保证焊条质量，焊条应具有质量合格证，不得使用无合格证的焊条。对有合格证但怀疑质量的，应按批抽查检验
44、，合格后方可使用。焊条检验主要有以下几种方法。（）焊接检验。质量好的焊条焊接中电弧燃烧稳定，焊条药皮和焊芯熔化均匀同步，电弧无偏移，飞溅少，焊缝表面熔渣薄厚覆盖均匀，保护性能好，焊缝成形美观，脱渣容易。此外，还应对焊缝金属的化学成分、力学性能、抗裂性能进行检验，保证各项指标在国家标准或部级标准规定的范围内。（）焊条药皮外表检验。用肉眼观察药皮表面光滑细腻、无气孔、无药皮脱落和机械损伤，药皮偏心应符合非合金钢及细晶粒钢焊条（）规定，焊芯无锈蚀现象。上一页 下一页返回第三节焊接材料（）焊条药皮强度检验。将焊条平置 高，自由平行落到光滑的厚钢板表面，如果药皮无脱落，即证明药皮强度达到了质量要求。（）
45、焊条受潮检验。将焊条在焊接回路中短路数秒钟，如果药皮有气，或焊接中有药皮成块脱落，或产生大量水汽，有爆裂现象，说明焊条受潮。受潮严重的焊条不得使用，受潮不严重时干燥后再用。二、自动焊接或半自动焊接采用的焊丝和相应的焊剂 焊丝（）管状焊丝。管状焊丝是一种新的焊接材料，它是用 薄钢带通过一系列轧辊，并在某一成形时，加入所要求的粉剂轧制拉拔而成，适于自动、半自动焊接，用气体、焊剂保护或自保护，可用于结构焊接、堆焊等；焊丝截面有形、形、形等各种形状。上一页 下一页返回第三节焊接材料）管状焊丝的牌号、规格、成分、特征和用途，见表-。）管状焊丝焊缝金属的力学性能和焊接参考电流，见表-。）由于管状焊丝的刚性
46、、挺度不如实芯焊丝，因此在使用管状焊丝时最好采用双主动的送丝机构。（）自动或半自动埋弧焊采用的焊丝应与主体金属强度相适应，即应使熔敷金属的强度与主体金属的强度相等。焊丝应符合熔化焊用钢丝（）、碳钢药芯焊丝（）和低合金钢药芯焊丝（）的规定，气体保护焊采用的焊丝应符合气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝（）的规定，碳钢焊丝规格见表-，合金钢焊丝规格见 表-。上一页 下一页返回第三节焊接材料 焊剂 根据需要应符合埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂（）和埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂（）的规定，常用焊剂牌号、主要化学成分及主要用途见表-。三、圆柱头焊钉 钢结构工程常用的圆柱头焊钉（图-），一端为圆柱头，另一端镶有铝制引
47、弧结，焊钉的形状尺寸和材料技术要求应符合国家标准电弧螺柱焊用圆柱头焊钉（）的规定，常用焊钉的尺寸和质量，见表-。圆柱头焊钉材料及机械性能见表-。上一页返回第四节紧固件 一、材料要求 普通螺栓 普通螺栓作为永久性连接螺栓，当设计有要求或对其质量有疑义时，应进行螺栓实物最小拉力载荷复验。检查数量为每一规格螺栓随机抽查个，其质量应符合现行国家标准紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱（）的规定。普通螺栓的材料用，分为、和三级。级和级螺栓采用钢材性能等级级或级制造，级螺栓则采用 级或级制造。其中，“”前数字表示公称抗拉强度f的；“”后数字表示公称屈服点f与公称抗拉强度f之比（屈强比）的倍。如级表示犳不小于，而
48、最低值。下一页返回第四节紧固件 级和级螺栓尺寸准确，精度较高，受剪性能良好，但是其制造和安装过于费工，并且高强度螺栓可代替其用于受剪连接，所以目前已很少采用。级螺栓一般用圆钢冷镦压制而成。表面不加工，尺寸不准确，只需配用孔的精度和孔壁表面粗糙度不太高的类孔。级螺栓在沿其杆轴方向的受拉性能较好，可用于受拉螺栓连接。对于受剪连接，适宜于承受静力荷载或间接承受动力荷载结构中的次要连接，临时固定构件用的安装连接，以及不承受动力荷载的可拆卸结构的连接等。钢结构中常用普通螺栓的性能等级、化学成分及力学性能，见表-。上一页 下一页返回第四节紧固件 高强度螺栓 施工使用的高强度螺栓必须符合钢结构用高强度大六角
49、头螺栓（）、钢结构用高强度大六角螺母（）、钢结构用高强度垫圈（）、钢结构用大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件（）、钢结构用扭剪型高强螺栓连接副（）以及其他有关标准的质量要求。高强度螺栓表面要进行发黑处理，不允许存在任何淬火裂纹并应符合下列要求。（）螺栓、螺母、垫圈均应附有质量证明书，并应符合设计要求和国家标准的规定。高强度螺栓（六角头螺栓、扭剪型螺栓等）、半圆头铆钉等孔的直径应比螺栓杆、钉杆公称直径大。螺栓孔应具有（）的精度。上一页 下一页返回第四节紧固件（）高强度螺栓制造厂应对原材料（按加工高强度螺栓的同样工艺进行热处理）进行抽样试验，其性能等级应符合表-的规定。当高强度螺栓的性能等级为级
50、时，热处理后硬度为；性能等级为级时，热处理后硬度为。（）高强度螺栓不允许存在任何淬火裂纹。（）高强度螺栓表面要进行发黑处理。（）高强度螺栓抗拉极限承载力应符合表-的规定。上一页 下一页返回第四节紧固件（）高强度螺栓极限偏差应符合表-规定。（）高强度螺栓连接副必须经过以下试验，符合规范要求后方可出厂。）材料、炉号、制作批号、化学成分与机械性能证明或试验数据。）螺栓的楔负荷试验。）螺母的保证荷载试验。）螺母及垫圈的硬度试验。）连接副的扭矩系数试验（注明试验温度）。大六角头连接副的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪型连接副的紧固轴力平均值和标准偏差。上一页 下一页返回第四节紧固件 高强度螺栓采用的钢材性
