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钢结构的八大基础知识

一.钢结构特点

1、钢结构自重轻2、钢结构工作可靠性高3、钢材抗震、抗冲击性好4、钢结构工业化程度高5、钢结构装配准确快速6、密封结构7容易制作8、钢结构耐火性差

二、常用钢结构用钢牌号及性能1、碳素结构钢： Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等2、低合金高强度结构钢3、优质碳素结构钢及合金结构钢4、专业用途钢

三、钢结构选材原则钢结构选材原则是保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下发生脆性破坏，根据结构重要性、承载特性、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑。 《钢结构设计规范》 GB50017-2003提出的4种钢材型号为“适合”使用的型号，是条件允许时的首选，不禁止使用其他型号，使用的钢材符合规范要求即可。

四.主要钢结构技术内容

高层钢结构技术。 根据建筑高度和设计要求，分别采用框架、框架支撑、筒体和大框架结构，其构件可采用钢、刚性钢筋混凝土或钢管混凝土。 钢构件重量轻、延性好，可采用焊接型钢或轧制型钢，适用于超高层建筑； 刚性钢筋混凝土构件刚度大，防火性能好，适用于中高层建筑和底部结构； 钢管混凝土施工简便，仅用于柱结构。

空间钢铁技术。 空间钢结构自重轻、刚度大、造型美观、施工速度快。 以钢管为构件的球节点平板网架、多层变截面网架及网架等是我国空间钢结构使用量最大的结构型式。 具有空间刚度大、用钢量低的优点，可在设计、施工和验收规程中提供完善的CAD。 除网架结构外，空间结构还有大跨度悬索结构、索膜结构等。 轻钢结构技术。 伴轻质彩钢板制作由墙体和屋面围护结构组成的新结构形式。 由5mm以上钢板焊接或轧制而成的大截面薄壁h型钢墙梁、屋面檩条、圆钢柔性支撑系统和高强螺栓连接组成的轻钢结构体系。 柱间距6m至9m，跨度30m以上，高度可达十几米，可设轻型吊装四杆。 以钢量计20~30kg/m2。 现已有标准化设计流程和专业化生产企业，产品质量好，安装速度快，重量轻，投资少，施工不受季节限制，适用于各种轻型工业厂房。 钢纤维混凝土组合结构技术。 将型钢或钢验算和混凝土构件组成的梁、柱承重结构作为钢混合组合结构，近年来应用范围日益扩大。 组合结构兼有钢、混凝土两者的优点，整体强度大，刚度好，抗震性能良好，采用外包混凝土结构时具有更好的耐火性能和耐腐蚀性能。 组合结构构件一般可降低钢的使用量15~20%。 楼盖与钢管混凝土构件组合还具有支模和支模少、施工方便快捷的优点，推广潜力大。 适用于大荷载作用下多层或高层建筑的框架梁、柱及楼盖、工业建筑柱和楼盖等。 高强度螺栓连接和焊接技术。 高强度螺栓是通过摩擦力传递应力的螺栓，由螺栓、螺母、垫圈三部分构成。 高强螺栓连接工程具有简便、拆除灵活、承载力高、抗疲劳性能和自锁性好、安全性高等优点，在工程中代替铆接和局部焊接，成为钢结构制作和安装中的主要连接手段。 厂内制作的钢构件，厚板应采用自动多线电弧焊，箱形柱隔板应采用喷嘴焊接等技术。 现场安装施工应采用半自动焊接技术和气体保护药芯焊丝及自保护药芯焊丝技术。 钢结构防护技术。 钢结构防护包括防火、防腐、防锈，一般在防火涂料处理后无需进行防锈处理，但有腐蚀气体的建筑需要进行防锈处理。 国内防火涂料种类多为TN系列、MC-10等，其中MC-10防火涂料有醇酸磁性涂料、氯化橡胶涂料、氟橡胶涂料及氯磺化涂料等。 施工中应根据钢结构型式、耐火等级要求和环境要求选择合适的涂料和涂层厚度。

五、钢结构目标与措施钢结构工程涉及面广、技术难度大，在推广应用中必须遵循国家和行业标准规范。 各地建设行政主管部门要重视钢结构工程专业化阶段建设，组织质检队伍培训工作，及时总结工作实践和新技术应用。 高校、设计单位和施工企业应当加快培养钢结构工程技术人员，推广技术成熟的钢结构CAD。 大侠团体要配合钢结构技术的发展，广泛开展国内外学术交流和培训活动，近期鼓励提高钢结构设计、制作和施工安装技术的整体水平。

六.钢结构连接方法

钢结构的接合方法有焊接接合、螺栓接合、铆钉接合三种。焊接连接、焊接连接是通过电弧产生的热使焊条和焊接材料部分熔融，冷却冷凝后焊接，将焊接材料连接成一体。 优点：不削弱构件截面，节约钢材，结构简单，制造方便，连接刚度大，密封性能好，在一定条件下容易采用自动化工作，生产效率高。 缺点：焊缝附近钢材在焊缝高温作用下形成的热影响区部分部位材质可能变脆； 焊接过程中钢材受到分布不均的高温和冷却，会使结构产生焊接残余应力和残余变形，对结构的承载力、刚度和使用性能有一定的影响； 由于焊接结构刚度大，出现局部裂纹容易向整体扩展，特别是低温下容易发生脆断； 焊接接合的塑性和韧性差，焊接时可能会产生缺陷，疲劳强度降低。螺栓连接、螺栓连接是通过螺栓这种紧固件将紧固件连成一体的。 螺栓连接有普通的螺栓连接和高强度螺栓连接两种。 优点：施工工艺简单，安装方便，特别适合工地安装连接，拆卸也方便，适用于需要拆装结构和临时连接的场合。 缺点：在板上打孔和组装时需对准孔，增加了制造工作量，对制造精度要求高； 螺栓孔还削弱了构件的截面，被连接构件需要相互重叠，增设辅助连接板，结构复杂，需要很多钢材。铆钉连接铆钉连接，是连接一端带有半圆形预钉头的铆钉，将钉杆烧红后迅速插入紧固件的钉孔，用铆钉枪进行铆钉连接，使另一端也为铆钉连接。 优点：铆接传力可靠，塑性、韧性好，便于质量检测和保证，可用于直接承受较重动力载荷的结构。 缺点：由于铆接工艺复杂、制造费时费力、劳动强度高，基本被焊接和高强度螺栓连接所取代。

七、焊接连接焊接方法钢结构的常用焊接方法为氩弧焊，包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊以及气体保护焊等。 手工电弧焊是钢结构中最常用的焊接方法，其设备简单，操作灵活方便。 但工作条件差，生产效率低于自动或半自动焊接，焊接质量变异性大，在一定程度上取决于焊工的技术水平。 自动焊接焊接质量稳定，焊缝内部缺陷少，塑性好，冲击韧性好，适用于长直接焊接。 半自动焊接是人工操作，因此适用于焊接曲线和任意形状的焊接。 自动和半自动焊接应采用与主体金属相适应的焊丝和焊剂，焊丝应符合国家标准的规定，焊剂应按焊接技术要求确定。 气体保护电弧焊是采用惰性气体作为电弧的保护介质，使熔融金属与空气隔绝，使焊接过程稳定。 气体保护电弧焊由于加热集中、焊接速度快、熔深大，焊接强度高于手工焊接。 塑性和耐腐蚀性优异，适用于厚钢板的焊接。焊接形式的焊接连接形式根据被连接构件间的相互位置可以分为对接、搭接、t形连接、拐角连接四种形式。 这些连接有两种基本形式：对接焊缝和角焊缝。 在具体应用中，应根据连接受力情况，结合制造、安装、焊接条件进行选择。 焊接结构1、对接焊缝受力直接、光滑，无明显应力集中现象，受力性能良好，适用于静、动载荷构件的连接。 但由于对接焊缝质量要求高，焊件间焊接间隙要求严格，一般多用于工厂制造的连接。 2、角焊缝形式：根据其长度方向和外力作用方向，角焊缝可分为与受力方向平行的侧面角焊缝、与受力方向垂直的正面角焊缝和受力方向斜交的斜角焊缝及周边角焊缝圆角焊接的截面形式有一般式、平坦斜率式和深熔式。 图中的hf称为角焊缝的角焊缝尺寸。 通式截面焊接脚比例为1:1，接近直角等腰三角形，由于其传力线弯曲严重，应力集中严重。 对于直接受动力载荷的结构，为了保证力的传递顺畅，正面角焊缝宜采用两角焊缝尺寸比例为1:1.5的平斜率公式，侧面角焊缝宜采用比例为1:1的深熔公式。

八、螺栓连接普通螺栓连接结构1、普通螺栓型号和规格钢结构一般型号为大六角头型，符号用字母m和公称直径表示。 工程中常用M18、M20、M22、M24。 根据国际标准，螺栓按“4.6级”、“8.8级”等螺栓的性能等级统一。 小数点前的数字表示螺栓材料的最低拉伸强度，例如“4”表示400N/mm2，“8”表示800N/mm2。 小数点以下的数字表示螺栓材料的屈服比，即屈服点与最低拉伸强度之比。 根据螺栓的加工精度，普通螺栓可分为a、b、c三个等级。 A、B类螺栓采用8.8级钢材制成，机床车削加工，表面光滑，尺寸准确，配I类孔。 其加工精度高，与孔壁接触紧密，其连接变形小，受力性能好，可用于承受大剪切力和拉力的连接。 但由于制造和安装费时费力、成本高，钢结构中很少采用。 C级螺栓采用4.6或4.8级钢制成，加工粗糙，尺寸不准确，只要求型孔。 传递剪力时，连接变形大，但传递拉力性能好，操作不需要特殊设备，成本低。 受拉螺栓连接和受静力载荷或间接受动力载荷结构中常用的二次剪切连接。 2、普通螺栓连接的排列螺栓排列应简单、统一、紧凑，满足受力要求，结构合理，安装方便。 排列方法有并列和交错两种。 排列方法简单，错误的列很紧凑。 一般螺栓连接的受力特点1、剪切螺栓连接2、拉力螺栓连接3、拉力螺栓连接高强度螺栓的受力特点按设计和受力要求可分为摩擦型和受压型两种。 摩擦型连接在受剪时，外剪力达到了板间可能产生的最大摩擦阻力，处于极限状态； 如果超过该值，板之间将发生相对滑移，认为连接无效而被破坏。 受压模连接在受剪作用下，摩擦力得到克服，板间发生相对滑动，随后外力持续增加，随后发生的螺杆剪切或孔壁受压的最终破坏可作为极限状态。