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【鋼結構】技術與制作

發布時間:2021-10-08

      技術性能:

保溫節能技術輕鋼結構為確保達到保溫效果,在建筑物的外墻和屋面中使用的保溫隔熱材料能長期使用并能保溫隔熱。建筑輕鋼結構住宅一般除了在墻的墻柱間填充玻璃纖維網格布外,在墻外側再貼一層保溫材料,有效隔斷了通過墻柱至外墻板的熱橋;樓層之間擱柵內填充玻璃纖維,減少通過樓層的熱傳遞;所有內墻墻體的墻柱之間均填充玻璃纖維,減少戶墻之間的熱傳遞。

防火技術輕鋼結構一個最關鍵的問題是防火技術的應用, 輕鋼結構住宅的耐火等級為四級。建筑輕鋼結構住宅在墻的兩側與樓蓋的天花處貼防火石膏板,對于普通防火墻和分戶墻用25.4毫米厚(1吋)石膏板保護,以達到1個小時的防火要求,另外在墻體墻柱間與樓蓋擱柵間填充的玻璃纖維對于防火與熱傳遞也起了積極的保護作用。

隔聲技術輕鋼結構在內外墻及樓蓋擱柵間填充玻璃棉,有效阻止了通過空氣傳播的音頻部分,而對于通過固體傳播的沖擊聲,作如下構造處理:對于分戶墻用二道墻柱構成帶有中間空隙的二道墻體;而對于吊頂用的固定石膏板的小龍骨,用帶有小切槽的彈性構造以有效減少樓層間的固體聲傳播。

      施工技術:

連接方法

焊接連接

螺栓連接

鉚釘連接

重鋼結構

1.廠房桁車起吊重量:≥25噸。

2.每平米用鋼量:≥50KG/㎡。

輕鋼結構

指用圓鋼和小于L45×4和L56×36×4的角鋼制作的輕型鋼結構。國家規范和技術文件都并沒有重鋼一說。

《鋼結構設計規范》GBJ17-88已經于2003年12月1日起廢除,現時實行的是《鋼結構設計規范》GB50017-2017

設備鋼結構

設備鋼結構是指大型設備中的鋼結構部分,根據技術人員的經驗,以下結構應可劃入設備鋼結構范疇:架橋機的塔架鋼結構、起重機的起重大梁、起重機車身、大型設備支架等,屬于對精密性、材質、連接等要求較高的精密鋼結構之一。對于成套設備來說,是最主要的受力部分,在功能上起到結構性作用。  

制作:


設備鋼結構的加工制作與精密鋼結構類似,介于普通結構件(對加工要求不高)與精密機械加工(要求加工較精細)之間,采用焊接或者栓接的連接方式。

同時鋼結構類型主要有:用于廠房的排架結構、用于多高層建筑的框架結構、框架一剪力墻結構、框一筒結構,用于大空間的平板網架結構和彎頂網充結構等等。建筑功能不同,采用的結構形式也不同。鋼結構設計要執行國家的技術規范,做到技術先進、經濟合理、安全實用、確保質量。因此在結構設計制作的時候要注意以下要求:

1.首先根據建筑功能要求,采用相應合理的結構體系。做到技術先進、結構新穎、達到建筑和結構的完美統一。

2.鋼結構(除容器外)多以桿件為主,故桿件尺寸盡可能模數化、標準化,便于機械化制造、運送、安裝、提高生產率。

3.采用具有較高經濟指標的高效鋼材。

4.鋼結構的節點是至關重要的,要采用適當的連接方式,使節點設計與結構計算簡化模型相一致。以往的結構破壞絕大多數發生在節點,所以對節點要精心設計,精心施工.采用先進的、可靠的連接方法.

材料要求:


鋼結構在使用過程中會受到各種形式的作用(荷載、基礎不均勻沉降、溫度等),所以要求鋼材應具有良好的機械性能(強度、塑性、韌性)和加工性能(冷熱加工和焊接性能),以保證結構安全可靠。鋼材的種類很多,符合鋼結構要求的只是少數幾種,如碳素鋼中的Q235,低合金鋼中的l6Mn,用于高強螺栓的20錳釩鋼(20MnV)等。

性能指標

1、強度

鋼材的強度指標由彈性極限σe,屈服極限σy,和抗拉極限σu,設計時以鋼材的屈服強度為基礎,屈服強度高可以減輕結構的自重,節省鋼材,降低造價??估瓘姸圈襲即是鋼材破壞前所能承受的最大應力,此時的結構因塑性變形很大而失去使用性能,但結構變形大而不垮,滿足結構抵抗罕遇地震時的要求。'σu/σy值的大小,可以看作鋼材強度儲備的參數。

2、塑性

鋼材的塑性一般指應力超過屈服點后,具有顯著的塑性變形而不斷裂的性質。衡量鋼材塑性變形能力的主要指標是伸長率δ和斷面收縮率ψ。

3、冷彎性能

鋼材的冷彎性能是衡量鋼材在常溫下彎曲加工產生塑性變形時對產生裂紋的抵抗能力。鋼材的冷彎性能是用冷彎實驗來檢驗鋼材承受規定彎曲程度的彎曲變形性能。

4、沖擊韌性

鋼材的沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷載作用下,斷裂過程中吸收機械動能的一種能力,是衡量鋼材抵抗沖擊荷載作用,可能因低溫、應力集中,而導致脆性斷裂的一項機械性能。一般通過標準試件的沖擊試驗來獲得鋼材的沖擊韌性指標。

5、焊接性能

鋼材的焊接性能是指在-定的焊接工藝條件下,獲得性能良好的焊接接頭。焊接性能可分為焊接過程中的焊接性能和使用性能上的焊接性能兩種。焊接過程中的焊接性能是指焊接過程中焊縫及焊縫附近金屬不產生熱裂紋或冷卻不產生冷卻收縮裂紋的敏感性。 焊接性能好,是指在一定焊接工藝條件下,焊縫金屬和附近母材均不產生裂紋。使用性能上的焊接性能是指焊縫處的沖擊韌性和熱影響區內延性性能,要求焊縫及熱影響區內鋼材的力學性能不低于母材的力學性能。我國采用焊接過程的焊接性能試驗方法,也采用使用性使用性質上的焊接性能試驗方法。

6、耐久性

影響鋼材耐久性的因素很多。首先是鋼材的耐腐蝕性差,必須采取防護措施,防止鋼材腐蝕生銹。防護措施有:定期對鋼材油漆維護,采用鍍鋅鋼材,在有酸,堿,鹽等強腐蝕介質條件下,采用特殊防護措施,如海洋平臺結構采用"陽極保護"措施防止導管架腐蝕,在導管架上固定上鋅錠,海水電解質會自動先腐蝕鋅錠,從而達到保護鋼導管架的功能。其次由于鋼材在高溫和長期荷載作用下,其破壞強度比短期強度降低較多,故對長期高溫作用下的鋼材,要測定持久強度。鋼材隨時間推移會自動變硬、變脆、即"時效"現象。對低溫荷載作用下的鋼材要檢驗其沖擊韌性。

      要求:



設備鋼結構通常會在以下方面提出特殊要求或者更高要求:

結構件:材質、表面粗糙度、公差、表面處理、直線度(或弧度)

連接:孔位偏差、螺栓等級;焊接方法、焊接標準、焊材;氣密性,要求進行無損檢測、液體滲透檢測等

整體結構:垂直度、水平度等

包裝:包裝材料、包裝方法

倉儲:環境溫度、環境濕度

運輸:裝卸、車內擺放、集裝箱內擺放,等等。

      鋼構:



指用鋼板和熱扎、冷彎或焊接型材通過連接件連接而成的能承受和傳遞荷載的結構形式。鋼結構體系具有自重輕、工廠化制造、安裝快捷、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少等綜合優勢,與鋼筋混凝土結構相比,更具有在"高、大、輕"三個方面發展的獨特優勢,在全球范圍內,特別是發達國家和地區,鋼結構在建筑工程領域中得到合理、廣泛的應用。鋼結構行業通常分為輕型鋼結構、高層鋼結構、住宅鋼結構、空間鋼結構和橋梁鋼結構五大子類。

鋼結構在各項工程建設中的應用極為廣泛,如鋼橋、鋼廠房、鋼閘門、各種大型管道容器、高層建筑和塔軌機構等。

加固技術措施:



鋼結構也是有損壞的時候,我們要即時發現即時解決問題,鋼結構網介紹鋼結構損壞的主要因素有:

1)由荷載變化,超期服役,規范和規程改變導致結構承載力不足;

2)構件由于各種意外產生變形、扭曲、傷殘、凹陷等,致使構件截面削弱,桿件翹曲,連接開裂等;

3)溫差作用下引起構件或連接變形、開裂和翹曲;

4)由于化學物質的侵蝕而產生腐蝕以及電化學腐蝕致使鋼結構構件截面削弱;

5)其它包括設計、生產、施工中的失誤及服役期中的違規使用和操作等。

鋼結構的加固技術措施主要有三種:

1) 截面補強法:在局部或沿構件全長以鋼材補強,連成整體使之共同受力;

2) 改變計算簡圖:增設附加支承,調整荷載分布情況,降低內力水平,對超靜定結構支座進行強迫位移,降低應力峰值;

3) 預應力拉索法:利用高強拉索加固結構薄弱環節或提高結構整體承載力、剛度和穩度。

      施工技術:



一、鋼結構安裝焊接前的準備工作

試驗鋼材包括Q345GJC-Z15(壁厚70mm)、Q345GJC-Z15(壁厚40mm)、Q345C(翼緣厚28mm),焊接位置為柱-柱橫焊、柱-梁平焊(包括桁架梁上下翼緣平焊)、T型角立焊。坡口形式及尺寸按設計要求。焊后外觀及超聲波檢查合格后取樣進行了力學和物理試驗。

試驗結果接頭的抗拉強度達到母材抗拉強度標準值,接頭彎曲180°無裂紋。采用的焊接材料和焊接設備技術條件應符合國家標準,性能優良。清渣、氣刨、焊條烘干保溫等裝置應齊全有效。

二、手工電弧焊及CO2氣保焊焊材和設備

(1)焊條應在高溫烘干箱中烘干,焊條烘干次數不得超過兩次。

(2)焊絲包裝應完好,如有破損而導致焊絲污染或彎折、紊亂時應部分棄之。

(3)CO2氣體純度應不低于99.9%(體積比),含水量應低于0.05%(重量比),瓶內高壓低于1MPa時應停止使用。

(4)焊機電壓應正常,地線壓緊牢固,接觸可靠,電纜及焊鉗無破損,送絲機應能均勻送絲,氣管應無漏氣或堵塞。

三、安裝焊接程序及一般規定

焊接的一般順序為:焊前檢查 →預熱除銹 → 裝焊墊板和引弧板→ 焊接 → 檢驗

1.焊前檢查坡口角度、鈍邊、間隙及錯口量,坡口內和兩側的銹斑、油污、氧化鐵皮等應清除干凈。

2.預熱。焊前用氣焊或特制烤槍對坡口及其兩側各100mm范圍內的母材均勻加熱,并用表面測溫計測量溫度,防止溫度不符合要求或表面局部氧化,預熱溫度。

3.重新檢查預熱溫度,如溫度不夠應重新加熱,使之符合要求。

4.裝焊墊板及引弧板,其表面清潔程度要求與坡口表面相同,墊板與母材應貼緊,引弧板與母材焊接應牢固。

5.焊接:第一層的焊道應封住坡口內母材與墊板的連接處,然后逐道逐層累焊至填滿坡口,每道焊縫焊完后,都必須清除焊渣及飛濺物,出現焊接缺陷應及時磨去并修補。

6.一個接口必須連續焊完,如不得已而中途停焊時,應進行保溫緩冷處理,再焊前,應重新按規定加熱。

7.遇雨、雪天時應停焊,構件焊口周圍及上方應有擋風、雨棚,風速大于5m/s時應停焊。環境溫度低于零度時,應按規定采取預熱和后熱措施施工。

8.碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度、低合金結構鋼應在完成24h以后,進行焊縫探傷檢驗。

9.焊工和檢驗人員要認真填寫作業記錄表。

四、典形節點的焊接順序和工藝參數

(1)上下柱無耳板側由兩名焊工在兩側對稱焊至板厚的1/3處時,切去耳板。

(2)然后在切去耳板側由兩名焊工在兩側對稱焊至板厚的1/3處。

(3)再由兩名焊工分別承擔相鄰兩面的焊接。

(4)每兩層之間焊道的接頭應相互錯開,兩名焊工焊接的焊道接頭也要注意每層錯開,焊接過程中要注意檢測層間溫度。

(5)焊接工藝參數:

CO2氣保焊:焊絲直徑Φ1.2mm,電流280~320A,焊速350~450mm/min

焊絲伸出長度:約20mm,氣體流量25~80L/min,

電壓29~34V,層間溫度120~150℃

五、柱-梁、梁-梁節點

(1)先焊梁的下翼緣,梁腹板兩側的翼緣焊道要保持對稱焊接。

(2)待下翼緣焊完,然后焊接上翼緣。

(3)如翼緣板厚大于30mm時,宜上下翼緣輪換施焊。

(4)焊接工藝參數:

CO2氣保焊:焊絲直徑φ1.2mm,電流280~360A,焊速300~500mm/min

焊絲伸出長度約20 mm,氣體流量20~80L/mm

電壓30~38V,層間溫度120~150℃



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