钢结构的制作加工

1．钢结构构件的制作加工

1）钢材的储存

（1）钢材储存的场地条件

钢材的储存可露天堆放，也可堆放在有顶棚的仓库里。露天堆放时，场地要平整，并应高于周围地面，四周留有排水沟；堆放时要尽量使钢材截面的背面向上或向外，以免积雪、积水，两端应有高差，以利排水。堆放在有顶棚的仓库内时，可直接堆放在地坪上，下垫楞木。

（2）钢材堆放要求

钢材的堆放要尽量减少钢材的变形和锈蚀；钢材堆放时每隔5~6层放置楞木，其间距以不引起钢材明显的弯曲变形为宜，楞木要上下对齐，在同一垂直面内；考虑材料堆放之间留有一定宽度的通道以便运输。

（3）钢材的标识

钢材端部应树立标牌，标牌要标明钢材的规格、钢号、数量和材质验收证明书编号。

钢材端部根据其钢号涂以不同颜色的油漆。钢材的标牌应定期检查。

（4）钢材的检验

钢材在正式入库前必须严格执行检验制度，经检验合格的钢材方可办理入库手续。钢材检验的主要内容有：钢材的数量、品种与订货合同相符；钢材的质量保证书与钢材上打印的记号符合；核对钢材的规格尺寸；钢材表面质量检验。

2）钢结构加工制作的准备工作

⑴详图设计和审查图纸

一般设计院提供的设计图，不能直接用来加工制作钢结构，而是要考虑加工工艺，如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后，在原设计图的基础上绘制加工制作图（又称施工详图）。详图设计一般由加工单位负责进行，应根据建设单位的技术设计图纸以及发包文件中所规定的规范、标准和要求进行。加工制作图是最后沟通设计人员及施工人员意图的详图，是实际尺寸、划线、剪切、坡口加工、制孔、弯制、拼装、焊接、涂装、产品检查、堆放、发送等各项作业的指示书。

图纸审核的主要内容包括以下项目：①设计文件是否齐全，设计文件包括设计图、施工图、图纸说明和设计变更通知单等。②构件的几何尺寸是否标注齐全。③相关构件的尺寸是否正确。④节点是否清楚，是否符合国家标准。⑤标题栏内构件的数量是否符合工程和总数量。⑥构件之间的连接形式是否合理。⑦加工符号、焊接符号是否齐全。⑧结合本单位的设备和技术条件考虑，能否满足图纸上的技术要求。⑨图纸的标准化是否符合国家规定等。

图纸审查后要做技术交底准备，其内容主要有：①根据构件尺寸考虑原材料对接方案和接头在构件中的位置。②考虑总体的加工工艺方案及重要的工装方案。③对构件的结构不合理处或施工有困难的地方，要与需方或者设计单位做好变更签证的手续。④列出图纸中的关键部位或者有特殊要求的地方，加以重点说明。

⑵备料和核对

根据图纸材料表计算出各种材质、规格、材料净用量，再加一定数量的损耗提出材料预算计划。工程预算一般可按实际用量所需的数值再增加10%进行提料和备料。核对来料的规格、尺寸和重量，仔细核对材质；如进行材料代用，必须经过设计部门同意，并进行相应修改。

⑶编制工艺流程

编制工艺流程的原则是操作能以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合图纸设计要求的产品。内容包括：1）成品技术要求2）具体措施：关键零件的加工方法、精度要求、检查方法和检查工具；主要构件的工艺流程、工序质量标准、工艺措施（如组装次序、焊接方法等）；采用的加工设备和工艺设备。

编制工艺流程表（或工艺过程卡）基本内容包括零件名称、件号、材料牌号、规格、件数、工序名称和内容、所用设备和工艺装备名称及编号、工时定额等。关键零件还要标注加工尺寸和公差，重要工序要画出工序图。

⑷组织技术交底

上岗操作人员应进行培训和考核,特殊工种应进行资格确认,充分做好各项工序的技术交底工作。技术交底按工程的实施阶段可分为两个层次。第一个层次是开工前的技术交底会，参加的人员主要有：工程图纸的设计单位，工程建设单位，工程监理单位及制作单位的有关部门和有关人员。技术交底主要内容有：1）工程概况；2）工程结构件的类型和数量；3）图纸中关键部位的说明和要求；4）设计图纸的节点情况介绍；5）对钢材、辅料的要求和原材料对接的质量要求；6）工程验收的技术标准说明；7）交货期限、交货方式的说明；8）构件包装和运输要求；9）涂层质量要求；10）其他需要说明的技术要求。第二个层次是在投料加工前进行的本工厂施工人员交底会，参加的人员主要有：制作单位的技术、质量负责人，技术部门和质检部门的技术人员、质检人员，生产部门的负责人、施工员及相关工序的代表人员等。此类技术交底主要内容除上述10点外，还应增加工艺方案、工艺规程、施工要点、主要工序的控制方法、检查方法等与实际施工相关的内容。

⑸钢结构制作的安全工作

钢结构生产效率很高，工件在空间大量、频繁地移动，各个工序中大量采用的机械设备都须作必要的防护和保护。因此，生产过程中的安全措施极为重要，特别是在制作大型、超大型钢结构时，更必须十分重视安全事故的防范。

进入施工现场的操作者和生产管理人员均应穿戴好劳动防护用品，按规程要求操作。

对操作人员进行安全学习和安全教育，特殊工种必须持证上岗。

为了便于钢结构的制作和操作者的操作活动，构件宜在一定高度上测量。装配组装胎架、焊接胎架、各种搁置架等，均应与地面离开0.4~1.2m。

构件的堆放、搁置应十分稳固，必要时应设置支撑或定位。构件堆垛不得超过二层。

索具、吊具要定时检查，不得超过额定荷载。正常磨损的钢丝绳应按规定更换。

所有钢结构制作中各种胎具的制造和安装，均应进行强度计算，不能仅凭经验估算。

生产过程中所使用的氧气、乙炔、丙烷、电源等必须有安全防护措施，并定期检测泄漏和接地情况。

对施工现场的危险源应做出相应的标志、信号、警戒等，操作人员必须严格遵守各岗位的安全操作规程，以避免意外伤害。

构件起吊应听从一个人的指挥。构件移动时，移动区域内不得有人滞留和通过。

所有制作场地的安全通道必须畅通。

3）钢结构加工制作的工艺流程

⑴样杆、样板的制作

样板可采用厚度0.50～0.75mm的铁皮或塑料板制作,其精度要求见表6-2。样杆一般用铁皮或扁铁制作,当长度较短时可用木尺杆。样杆、样板应注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径等。样杆、样板应妥善保存，直至工程结束后方可销毁。

⑵号料

核对钢材规格、材质、批号，并应清除钢板表面油污、泥土及赃物。号料方法有集中号料法、套料法、统计计算法、余料统一号料法四种。

若表面质量满足不了质量要求,钢材应进行矫正,钢材和零件的矫正应采用平板机或型材矫直机进行,较厚钢板也可用压力机或火焰加热进行,逐渐取消用手工锤击的矫正法。碳素结构钢在环境温度低于-16℃,低合金结构钢在低于-12℃时,不应进行冷矫正和冷弯曲。

矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面和损伤,表面划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。

⑶划线

利用加工制作图、样杆、样板及钢卷尺进行划线。目前已有一些先进的钢结构加工厂采用程控自动划线机,不仅效率高,而且精确、省料。划线的要领有二条：

①划线作业场地要在不直接受日光及外界气温影响的室内,最好是开阔、明亮的场所。

②用划针划线比用墨尺及划线用绳的划线精度高。划针可用砂轮磨尖,粗细度可达0.3mm左右。划线有三种办法：先划线、后划线、一般先划线及他端后划线。当进行下料部分划线时要考虑剪切余量、切削余量。

⑷切割

钢材的切割包括气割、等离子切割类高温热源的方法,也有使用剪切、切削、摩擦热等机械力的方法。要考虑切割能力、切割精度、切剖面的质量及经济性。

⑸边缘加工和端部加工

方法主要有：铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割和坡口机加工等。

铲边：有手工铲边和机械铲边两种。铲边后的棱角垂直误差不得超过弦长的ι/3000，且不得大于2mm。

刨边：使用的设备是刨边机。刨边加工有刨直边和刨斜边两种。一般的刨边加工余量2～4mm。

铣边：使用的设备是铣边机，工效高，能耗少。

碳弧气刨：使用的设备是气刨枪。效率高，无噪音，灵活方便。

坡口加工：一般可用气体加工和机械加工,在特殊的情况下采用手动气体切割的方法,但必须进行事后处理,如打磨等。现在坡口加工专用机已开始普及,最近又出现了H型钢坡口及弧形坡口的专用机械,效率高、精度高。焊接质量与坡口加工的精度有直接关系,如果坡口表面粗糙有尖锐且深的缺口,就容易在焊接时产生不熔部位,将在事后产生焊接裂缝。又如,在坡口表面粘附油污,焊接时就会产生气孔和裂缝,因此要重视坡口质量。

⑹制孔

在焊接结构中,不可避免地将会产生焊接收缩和变形,因此在制作过程中,把握好什么时候开孔将在很大程度上影响产品精度。特别是对于柱及梁的工程现场连接部位的孔群的尺寸精度直接影响钢结构安装的精度,因此把握好开孔的时间是十分重要的,一般有四种情况：

第一种：在构件加工时顶先划上孔位,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再划线确认进行打孔加工。

第二种：在构件一端先进行打孔加工,待拼装、焊接及变形矫正完成后,再对另一端进行打孔加工。

第三种：待构件焊接及变形矫正后,对端面进行精加工,然后以精加工面为基准,划线、打孔。

第四种：在划线时,考虑了焊接收缩量、变形的余量、允许公差等,直接进行打孔。

机械打孔有电钻及风钻、立式钻床、摇臂钻床、桁式摇臂钻床、多轴钻床、NC开孔机。

气体开孔,最简单的方法是在气割喷嘴上安装一个简单的附属装置,可打出φ30的孔。

钻模和板叠套钻制孔。这是目前国内尚未流行的一种制孔方法,应用夹具固定,钻套应采用碳素钢或合金钢。如T8、GCr13、GCr15等制作,热处理后钻套硬度应高于钻头硬度HRC2～3。

钻模板上下两平面应平行,其偏差不得大于0.2mm,钻孔套中心与钻模板平面应保持垂直,其偏差不得大于0.15mm,整体钻模制作允许偏差符合有关规定。

数控钻孔:近年来数控钻孔的发展更新了传统的钻孔方法,无需在工件上划线,打样冲眼,整个加工过程自动进行,高速数控定位,钻头行程数字控制, 钻孔效率高,精度高。

制孔后应用磨光机清除孔边毛刺,并不得损伤母材。

⑺组装

钢结构组装的方法包括地样法、仿形复制装配法、立装法、卧装法、胎模装配法。

地样法：用1：1的比例在装配平台上放出构件实样，然后根据零件在实样上的位置，分别组装起来成为构件。此装配方法适用于桁架、构架等小批量结构的组装。

仿形复制装配法：先用地样法组装成单面（单片）的结构，然后定位点焊牢固，将其翻身，作为复制胎模，在其上面装配另一单面结构，往返两次组装。此种装配方法适用于横断面互为对称的桁架结构。

立装法：根据构件的特点及其零件的稳定位置，选择自上而下或自下而上的顺序装配。此装配方法适用于放置平稳，高度不大的结构或者大直径的圆筒。

卧装法：将构件放置于卧的位置进行的装配。适用于断面不大，但长度较大的细长构件。

胎模装配法：将构件的零件用胎模定位在其装配位置上的组装方法。此种装配方法适用于制造构件批量大、精度高的产品。

拼装必须按工艺要求的次序进行，当有隐蔽焊缝时，必须先予施焊，经检验合格方可覆盖。为减少变形，尽量采用小件组焊，经矫正后再大件组装。

组装的零件、部件应经检查合格, 零件、部件连接接触面和沿焊缝边缘约30～50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪、油迹等应清除干净。

板材、型材的拼接应在组装前进行；构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行，以便减少构件的残余应力，保证产品的制作质量。构件的隐蔽部位应提前进行涂装。

钢构件组装的允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001有关规定。

⑻焊接

焊接是钢结构加工制作中的关键步骤。

⑼摩擦面的处理

高强度螺栓摩擦面处理后的抗滑移系数值应符合设计的要求（一般为0.45～0.55）。摩擦面的处理可采用喷砂、喷丸、酸洗、砂轮打磨等方法，一般应按设计要求进行，设计无要求时施工单位可采用适当的方法进行施工。采用砂轮打磨处理摩擦面时,打磨范围不应小于螺栓孔径的4倍,打磨方向宜与构件受力方向垂直。高强度螺栓的摩擦连接面不得涂装,高强度螺栓安装完后,应将连接板周围封闭,再进行涂装。

⑽涂装、编号

涂装环境温度应符合涂料产品说明书的规定,无规定时,环境温度应在5～38℃之间,相对湿度不应大于85%,构件表面没有结露和油污等,涂装后4h内应保护免受淋雨。

钢构件表面的除锈方法和除锈等级应符合规范的规定,其质量要求应符合国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的规定。构件表面除锈方法和除锈等级应与设计采用的涂料相适应。

施工图中注明不涂装的部位和安装焊缝处的30～50mm宽范围内以及高强度螺栓摩擦连接面不得涂装。 涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计的要求。

构件涂装后,应按设计图纸进行编号,编号的位置应符合便于堆放、便于安装、便于检查的原则。对于大型或重要的构件还应标注重量、重心、吊装位置和定位标记等记号。编号的汇总资料与运输文件、施工组织设计的文件、质检文件等统一起来,编号可在竣工验收后加以复涂。

加工制作图的绘制、号料、放线、切割、坡口加工、开制孔、组装(包括矫正)、焊接、摩擦面的处理、涂装与编号是钢结构加工制作的主要工艺。

4）钢结构构件的验收、运输、堆放

⑴钢结构构件的验收

钢构件加工制作完成后,应按照施工图和国标《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)的规定进行验收,有的还分工厂验收、工地验收,因工地验收还增加了运输的因素,钢构件出厂时,应提供下列资料：

①产品合格证及技术文件。

②施工图和设计变更文件。

③制作中技术问题处理的协议文件。

④钢材、连接材料、涂装材料的质量证明或试验报告。

⑤焊接工艺评定报告。

⑥高强度螺栓摩擦面抗滑移系数试验报告,焊缝无损检验报告及涂层检测资料。

⑦主要构件检验记录。

⑧预拼装记录,由于受运输、吊装条件的限制,另外设计的复杂性,有时构件要分二段或若干段出厂,为了保证工地安装的顺利进行,在出厂前进行预拼装（需预拼装时）。

⑨构件发运和包装清单。

⑵构件的运输

发运的构件,单件超过3t的,宜在易见部位用油漆标上重量及重心位置的标志,以免在装、卸车和起吊过程中损坏构件；节点板、高强度螺栓连接面等重要部分要有适当的保护措施,零星的部件等都要按同一类别用螺栓和铁丝紧固成束或包装发运。

大型或重型构件的运输应根据行车路线、运输车辆的性能、码头状况、运输船只来编制运输方案。在运输方案中要着重考虑吊装工程的堆放条件、工期要求来编制构件的运输顺序。

运输构件时,应根据构件的长度、重量断面形状选用车辆；构件在运输车辆上的支点、两端伸长的长度及绑扎方法均应保证构件不产生永久变形、不损伤涂层。构件起吊必须按设计吊点起吊,不得随意。

公路运输装运的高度极限4.5m,如需通过隧道时,则高度极限4m,构件长出车身不得超过2m。

⑶构件的堆放

构件一般要堆放在工厂的堆放场和现场的堆放场。构件堆放扬地应平整坚实,无水坑、冰层,地面平整干燥,并应排水通畅,有较好的排水设施,同时有车辆进出的回路。

构件应按种类、型号、安装顺序划分区域,插竖标志牌。构件底层垫块要有足够的支承面,不允许垫块有大的沉降量,堆放的高度应有计算依据,以最下面的构件不产生永久变形为准,不得随意堆高。钢结构产品不得直接置于地上,要垫高200mm。

在堆放中,发现有变形不合格的构件,则严格检查,进行矫正,然后再堆放。不得把不合格的变形构件堆放在合格的构件中,否则会大大地影响安装进度。

对于已堆放好的构件,要派专人汇总资料,建立完善的进出厂的动态管理,严禁乱翻、乱移。同时对已堆放好的构件进行适当保护,避免风吹雨打、日晒夜露。

不同类型的钢构件一般不堆放在一起。同一工程的钢构件应分类堆放在同一地区，便于装车发运。

2．钢结构构件的焊接

1）焊接方法

(1)焊接方法概述

焊接是借助于能源,使两个分离的物体产生原子(分子)间结合而连接成整体的过程。用焊接方法不仅可以连接金属材料,如钢材、铝、铜、钛等,还能连接非金属,如塑料、陶瓷,甚至还可以解决金属和非金属之间的连接,我们统称为工程焊接。用焊接方法制造的结构称为焊接结构,又称工程焊接结构。根据对象和用途大致可分为建筑焊接结构、贮罐和容器焊接结构、管道焊接结构、导电性焊接结构四类,我们所称的钢结构包含了这四类焊接结构。选用的结构材料是钢材,而且大多为普通碳素钢和低合金结构钢,常用的钢号有Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq等,主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护电弧焊、埋弧焊、电渣焊、等离子焊、激光焊、电子束焊、栓焊等。

在钢结构制作和安装领域中，广泛使用的是电弧焊。在电弧焊中又以药皮焊条手工电弧焊、自动埋弧焊、半自动与自动CO2气体保护焊和自保护电弧焊为主。在某些特殊应用场合，则必须使用电渣焊和栓焊。

(2)手工电弧焊

依靠电弧的热量进行焊接的方法称为电弧焊,手工电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊,是钢结构焊接中最常用的方法。焊条和焊件就是两个电极,产生电弧,电弧产生大量的热量,熔化焊条和焊件，焊条端部熔化形成熔滴,过渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并进行一系列复杂的物理—冶金反应。随着电弧的移动,液态熔池逐步冷却、结晶,形成焊缝。在高温作用下,冷敷于电焊条钢芯上的药皮熔融成熔渣,覆盖在熔池金属表面,它不仅能保护高温的熔池金属不与空气中有害的氧、氮发生化学反应,并且还能参与熔池的化学反应和渗入合金等,在冷却凝固的金属表面,形成保护渣壳。

(3)气体保护电弧焊

又称为熔化极气体电弧焊,以焊丝和焊件作为两个极,两极之间产生电弧热来溶化焊丝和焊件母材,同时向焊接区域送人保护气体,使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开,焊丝自动送进,在电弧作用下不断熔化,与熔化的母材一起融合,形成焊缝金属。这种焊接法简称GMAW(Gas Metal Arc Welding)由于保护气体的不同,又可分为：CO2气体保护电弧焊,是目前最广泛使用的焊接法,特点是使用大电流和细焊丝,焊接速度快、熔深大、作业效率高；M1G(Metal-Inert-Gas)电弧焊,是将CO2气体保护焊的保护气体变成Ar或He等惰性气体；MAG(Metal-Active-Gas)电弧焊,使用CO2和Ar的混合气体作为保护气体(80%Ar+20%CO2),这种方法既经济又有MIG的好性能。

(4)自保护电弧焊

自保护电弧焊曾称为无气体保护电弧焊。与气体保护电弧焊相比抗风性好,风速达10m/s时仍能得到无气孔而且力学性能优越的焊缝。由于自动焊接,因此焊接效率极高。焊枪轻,不用气瓶,因此操作十分方便,但焊丝价格比CO2保护焊的要高。在海洋平台、目前美国的超高层建筑钢结构广泛使用这种方法。

自保护电弧焊用焊丝是药芯焊丝,使用的焊机为比交流电源更稳定焊接的直流平特性电源。

(5)埋弧焊

埋弧焊是电弧在可熔化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。原理如下：向熔池连续不断送进的裸焊丝,既是金属电极,也是填充材料,电弧在焊剂层下燃烧,将焊丝、母材熔化而形成熔池。熔融的焊剂成为熔渣,覆盖在液态金属熔池的表面,使高温熔池金属与空气隔开。焊剂形成熔渣除了起保护作用外,还与熔化金属参与冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分。

2）焊接变形的种类

焊接变形可分为线性缩短、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪形失稳变形等。

线性缩短：是指焊件收缩引起的长度缩短和宽度变窄的变形,分为纵向缩短和横向缩短。

角变形：是由于焊缝截面形状在厚度方向上不对称所引起的,在厚度方向上产生的变形。

波浪变形：大面积薄板拼焊时,在内应力作用下产生失稳而使板面产生翘曲成为波浪形变形。

扭曲变形：焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一致，综合而形成的变形形态。扭曲变形一旦产生则难以矫正。主要由于装配质量不好,工件搁置不正,焊接顺序和方向安排不当造成的,在施工中特别要引起注意。

构件和结构的变形使其外形不符合设计图纸和验收要求不仅影响最后装配工序的正常进行，而且还有可能降低结构的承载能力。如已产生角变形的对接和搭接构件在受拉时将引起附加弯矩，其附加应力严重时可导致结构的超载破坏。

3）焊接残余变形量的影响因素

主要影响因素包括：

①焊缝截面积的影响：焊缝面积越大，冷却时引起的塑性变形量越大。焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且起主要的影响。

②焊接热输入的影响：一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。对纵向、横向及角变形都有变形增大的影响。

③工件的预热、层间温度影响：预热、层间温度越高，相当于热输入增大，使冷却速度慢，收缩变形增大。

④焊接方法的影响：各种焊接方法的热输入差别较大，在其他条件相同情况下，收缩变形值不同。

⑤接头形式的影响：焊接热输入、焊缝截面积、焊接方法等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向及角变形量有不同的影响。

⑥焊接层数的影响：横向收缩在对接接头多层焊时，第一道焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊时已与堆焊的条件和变形规律相似，因此收缩变形相对较小；纵向变形，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。

4）焊接的主要缺陷

国标《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》将焊缝缺陷分为六类,裂纹、孔穴、固体夹杂,未熔合和末焊透、形状缺陷和上述以外的其他缺陷。每一缺陷大类用一个三位阿拉伯数字标记,每一缺陷小类用一个四位阿拉伯数字标记,同时采用国际焊接学会(I Ⅳ)“参考射线底片汇编”中字母代号来对缺陷进行简化标记。

⑴裂纹缺陷以焊缝冷却结晶时出现裂纹的时间阶段区分有热裂纹（高温裂纹）、冷裂纹、延迟裂纹。

①热裂纹

热裂纹是由于焊缝金属结晶时造成严重偏析,存在低熔点杂质,另外是由于焊接拉伸应力的作用而产生的。防止措施有：

控制焊缝的化学成分。降低母材及焊接材料中形成低熔点共晶物即易于偏析的元素，如硫、磷含量；降低碳含量；提高Mn含量，使Mm/S比值达到20～60。

控制焊接工艺参数。控制焊接电流和焊接速度，使各焊道截面上部的宽度和深度比值达到1.1～1.2,同时控制焊接熔池形状；避免坡口和间隙过小使焊缝成形系数太小； 焊前预热可降低预热裂纹的倾向；合理的焊接顺序可以使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接，减小焊缝收缩时所受拉应力，也可减小热裂纹倾向。

②冷裂纹

冷裂纹发生于焊缝冷却过程中较低温度时，或沿晶或穿晶形成，视焊接接头所受的应力状态和金相组织而定。冷裂纹也可以在焊后经过一段时间（几小时或几天）才出现，称之为延迟裂纹。

防止的办法是：焊前烘烤,彻底清理坡口和焊丝表面的油、水、锈、污等减少扩散氢含量。焊前预热、焊后缓冷,进行焊后热处理。采取降低焊接应力的工艺措施，如：在实际工作中，如果施焊条件许可双面焊，结构承载条件允许部分焊透焊接时，应尽量采用对称坡口或部分焊透焊缝作为降低冷裂纹倾向的措施之一。

⑵孔穴缺陷分为气孔和弧坑缩孔两种。气孔造成的主要原因：

焊条、焊剂潮湿,药皮剥落；坡口表面有油、水、锈污等未清理干净；电弧过长,熔池面积过大；保护气体流量小,纯度低；焊矩摆动大,焊丝搅拌熔池不充分；焊接环境湿度大,焊工操作不熟练。

防止措施：

①不得使用药皮剥落、开裂、变质、偏心和焊芯锈蚀的焊条,对焊条和焊剂要进行烘烤。

②认真处理坡口。

③控制焊接电流和电弧长度。

④提高操作技术,改善焊接环境。

弧坑缩孔是由于焊接电流过大,灭弧时间短而造成的,因此要选用合适的焊接参数,焊接时填满弧坑或采用电流衰减灭弧。利用超声波探伤,搞清缺陷的位置后,用碳弧气刨等完全铲除焊缝,搞成船底形的沟再进行补焊,焊后再次检查。

⑶固体夹杂缺陷有夹渣和金属夹杂两种缺陷。

造成夹渣的原因有：

多道焊层清理不干净；电流过小,焊接速度快,熔渣来不及浮出；焊条或焊矩角度不当,焊工操作不熟练,坡口设计不合理,焊条形状不良。

防止办法是：彻底清理层间焊道；合理选用坡口,改善焊层成形,提高操作技术。

金属夹杂缺陷是由于：氩弧焊采用接触引弧,操作不熟练；钨级与熔池或焊丝短路；焊接电流过大,钨棒严重烧损。

防止办法是：氩弧焊时尽量采用高频引弧,提高操作技术,选用合适的焊接工艺。

⑷未熔合缺陷主要是由于运条速度过快,焊条焊矩角度不对，电弧偏吹；坡口设计不良，电流过小，电弧过长，坡口或夹层清理不干净造成的。

防止办法是：提高操作技术，选用合适的工艺参数，选用合理的坡口，彻底清理焊件。

未焊透缺陷产生的原因是由于坡口设计不良，间隙过小，操作不熟练等造成的。

防止办法是：选用合理的坡口形式，保证组对间隙，选用合适的规范参数，提高操作技术。

⑸形状缺陷分为咬边、焊瘤、下塌、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表面不规则等。

咬边缺陷是由于电流过大或电弧过长，埋弧焊时电压过低，焊条和焊丝的角度不合适等原因造成的。对咬边部分需用直径3.2～4.0mm的焊丝进行修补焊接。

焊瘤是由于电流偏大或火焰率过大造成的,另外焊工技术差也是主要原因。对于重要的对接焊部分的焊瘤要用砂轮等除去。

下塌缺陷又称为压坑缺陷,是由于焊接电流过大,速度过慢,因此熔池金属温度过高而造的。 用碳弧气刨进行铲除,然后修补焊接。

根部收缩缺陷主要是焊接电流过大或火焰率过大,使熔池体积过大造成的,因此要选合适的工艺参数。

错边缺陷主要是组对不好,因此要求组对时严格要求。从背面进行补焊,也可使用背衬焊剂垫进行底层焊接,希望焊成倾斜度为1/2.5。

角度偏差缺陷主要由于组对不好,焊接变形等造成的,因此要求组对好,采用控制变形的措施才能防止发生。

焊缝超高、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、表面不规则等缺陷产生的主要原因是：焊接层次布置不好,焊工技术差,护目镜颜色过深,影响了观察熔池情况。

⑹其他缺陷

其他缺陷主要有电弧擦伤、飞溅、表面撕裂等。

电弧擦伤是由于焊把与工件无意接触,焊接电缆破损；未在坡口内引弧,而是在母材上任意引弧而造成的。因此,启动电焊机前, 检查焊接,严禁与工件短路；包裹绝缘带,必须在坡口内引弧,严肃工艺纪律。

飞溅是由于焊接电流过大,或没有采取防护措施，也有因CO2气体保护焊焊接回路电感量不合适造成的。可采用涂白垩粉调整CO2气体保护焊焊接回路的电感。

5）焊接的质量检验

焊接质量检验包括焊前检验、焊接生产中检验和成品检验。

(1)焊前检验

检验技术文件(图纸、标准、工艺规程等)是否齐备。焊接材料(焊条、焊丝、焊剂、气体等)和钢材原材料的质量检验,构件装配和焊接件边缘质量检验、焊接设备(焊机和专用胎、模具等)是否完善。焊工应经过考试取得合格证,停焊时间达6个月及以上,必须重新考核方可上岗操作。

(2)焊接生产中的检验

主要是对焊接设备运行情况、焊接规范和焊接工艺的执行情况,以及多层焊接过程中夹渣、焊透等缺陷的自检等,目的是防止焊接过程中缺陷的形成,及时发现缺陷,采取整改措施,特别是为了提高焊工对产品质量的高度责任心和认真执行焊接工艺的严明的纪律性。

1）焊接工艺评定

首次使用的钢材应进行工艺评定,但当该钢材与已评定过的钢材具有同一强度等级和类似的化学成分时,可不进行焊接工艺评定。

首次采用的焊接方法,采用新的焊接材料施焊,首次采用的重要的焊接接头形式,需要进行预热、后热或焊后热处理的构件,都应进行工艺评定。

进行工艺评定用的钢材、焊接材料和焊接方法应与工程所使用的相同；对于要求熔透的T形接头焊接试件,应与工程实物相当。焊接工艺评定应由较高技能的焊工施焊。

2）焊接工艺

①施焊电源的网路电压波动值应在±5%范围内,超过时应增设专用变压器或稳压装置。

②根据焊接工艺评定编制工艺指导书,焊接过程中应严格执行。

③对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及组合焊缝应在焊缝的两端设置引弧和引出板；其材料和坡口形式应与焊件相同。引弧和引出的焊缝长度：埋弧焊应大于50mm,手弧焊及气体保护焊应大于20mm。焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板,不得用锤击落,并修磨平整。

④角焊缝转角处宜连续绕角施焊,起落弧点距焊缝端部宜大于10mm；角焊缝端部不设引弧和引出板的连续焊缝,起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应填满。

⑤下雪或下雨时不得露天施焊,构件焊区表面潮湿或冰雪没有清除前不得施焊,风速超过或等于8m/s(CO2,保护焊风速>2m/s),应采取挡风措施,定位焊工应有焊工合格证。

⑥不得在焊道以外的母材表面引弧、熄弧。在吊车梁、吊车桁架及设计上有特殊要求的重要受力构件其承受拉应力区域内,不得焊接临时支架、卡具及吊环等。

⑦多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理并检查,如发现焊接缺陷应清除后再施焊,焊道层间接头应平缓过渡并错开。

⑧焊缝同一部位返修次数,不宜超过两次,超过二次时,应经焊接技术负责人核准后再进行。

⑨焊缝坡口和间隙超差时,不得采用填加金属块或焊条的方法处理。

⑩对接和T形接头要求熔透的组合焊缝,当采用手弧焊封底,自动焊盖面时,反面应进行清根。

⑾T形接头要求熔透的组合焊缝,应采用船形埋弧焊或双丝埋弧自动焊,宜选用直流电流；厚度t≤8mm的薄壁构件宜采用二氧化碳气体保护焊。厚度t＞5mm板的对接立焊缝宜采用电渣焊。

⑿栓钉焊接前应用角向磨光机对焊接部位进行打磨,焊后,焊接处未完全冷却之前,不得打碎瓷环。栓钉的穿透焊,应使压型钢板与钢梁上翼缘紧密相贴其间隙不得>1mm。

⒀轨道间采用手弧焊焊接时应符合下列规定,轨道焊接宜采用厚度≥12mm,宽≥100mm的紫铜板弯制成与轨道外形相吻合的垫模；焊接的顺序由下向上,先焊轨底,后焊轨腰、轨头,最后修补四周；施焊轨底的第一层焊道时电流应稍大些以保证焊透和便于排渣。每层焊完后要清理,前后两层焊道的施焊方向应相反；采取预热、保温和缓冷措施,预热温度为200～300℃,保温可采用石棉灰等。焊条选用氢型焊条。

⒁当压轨器的轨板与吊车梁采用焊接时,应采用小直径焊条,小电流跳焊法施焊。

⒂柱与柱,柱与梁的焊接接头,当采用大间隙加垫板的接头形式时,第一层焊道应熔透。

⒃焊接前预热及层间温度控制,宜采用测温器具测量(点温计、热电偶温度计等)。预热区在焊道两侧,其宽度应各为焊件厚度的2倍以上,且不少于100mm,环境温度低于0℃时,预(后)热温度应通过工艺试验确定。

⒄焊接H型钢,其翼缘板和腹板应采用半自动或自动气割机进行切割,翼缘板只允许在长度方向拼接；腹板在长度和宽度方向均可拼接,拼接缝可为“十”,字形或“T”形,翼缘板的拼接缝与腹板的错开200mm以上,拼接焊接应在H型钢组装前进行。

⒅对需要进行后热处理的焊缝,应焊接后钢材没有完全冷却时立即进行,后热温度为200～300℃,保温时间可按板厚每30mm 1h计,但不得少于2h。

(3)焊接检验

全部焊接工作结束,焊缝清理干净后进行成品检验。检验的方法有很多种,通常可分为无损检验和破坏性检验两大类。

1）无损检验

可分为外观检查、致密性检验、无损探伤

①外观检查：是一种简单而应用广泛的检查方法,焊缝的外观用肉眼或低倍放大镜进行检查表面气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等,并用测量工具检查焊缝尺寸是否符合要求。

根据结构件承受荷载的特点,产生脆断倾向的大小及危害性,将对接焊缝分为三级，不同质量等级的焊缝，质量要求不一样，规定采用的检验比例、验收标准也不一样。

一级焊缝：重级工作制和起重量>50t的中级工作制的吊车梁,其腹板、翼缘板、吊车桁架的上下弦杆的拼接焊缝。

母材板厚Q235钢t>38mm,16Mn钢t>30mm,16Mnq、15Mnq钢t>25mm,且要求熔敷金属在-20℃的冲击功Akv≥27J,承受动载或静载结构的全焊透对接焊缝。

二级焊缝：除上述之外的其他全焊透对接焊缝及吊车梁腹板和翼缘板间组合焊缝为二级焊缝。

三级焊缝：非承载的不要求焊透或部分焊透的对接焊缝、组合焊缝以及角焊缝为三级焊缝。

②致密性检验,主要用水(气)压试验、煤油渗漏、渗氨试验、真空试验、氦气探漏等方法,这些方法对于管道工程、压力容器等是很重要的方法。

③无损探伤：主要有磁粉探伤、涡流探伤、渗透探伤、射线探伤、超声波探伤等,所谓无损探伤就是利用放射线、超声波、电磁辐射、磁性、涡流、渗透性等物理现象,在不损伤被检产品的情况下,发现和检查内部或表面缺陷的方法。

磁粉探伤(MT)：是利用焊件在磁化后,在缺陷的上部会产生不规则的磁力线这一现象来判断焊缝中缺陷位置。可分为干粉法、湿粉法、萤光法等几种。

涡流探伤(ET)：将焊件处于交流磁场的作用下,由于电磁感应的结果会在焊件中产生涡流。涡流产生的磁场将削弱主磁场,形成叠加磁场。焊件中的缺陷会使涡流发生变化,也会使叠加磁场发生变化,探伤仪将通过测量线圈发现缺陷。

渗透探伤(PT)：是依靠液体的渗透性能来检查和发现焊件表面的开口缺陷,一般有着色法和萤光法。

射线探伤(RT)：是检验焊缝内部缺陷的准确而可靠的方法。当射线透过焊件时,焊缝内的缺陷对射线的衰减和吸收能力与密实材料不同,使射线作用在胶片上,由于射线强度不同,胶片冲洗后深浅影像不同,而判断出内部缺陷。

超声波探伤(UT)：是利用频率超过20kHz的超声波在渗入金属材料内部遇到异质界面时会产生反射的原理来发现缺陷。

2）破坏性检验

焊接质量的破坏性检验包括焊接接头的机械性能试验、焊缝化学成分分析、金相组织测定、扩散含量测定、接头的耐腐蚀性能试验等,主要用于测定接头或焊缝性能是否能满足使用要求。

①机械性能试验：包括测定焊接接头的强度、延伸率、断面收缩率、拉伸试验、冷弯试验、冲击试验等,国标《焊接接头机械性能试验取样方法》（GB2649）规定了取样方法,国标《焊接接头拉伸试验方法》（GB2651）规定了金属材料焊接接头横向拉伸试验和点焊接头的剪切试验方法；国标《金属拉伸试验方法》（GB228）和国标《金属高温拉伸试验方法》（GB4338）规定了拉伸试验的方法；国标《焊接接头弯曲及压扁试验方法》（GB2653）规定了焊接接头正弯及背弯试验,横向侧弯试验,纵向正弯及背弯试验,管材压扁试验等的方法；国标《焊接接头冲击试验方法》规定了焊接接头的夏比冲击试验方法,以测定试样的冲击吸收功。

②化学成分分析：是对焊缝的化学成分分析,是测定熔敷金属化学成分,我国的焊条标准中对此做出了专门的规定。 ③金相组织测定,是为了了解焊接接头各区域的组织,晶粒度大小和氧化物夹杂,氢白点等缺陷的分布情况,通常有宏观和微观方法之分。

④扩散氢测定：国标《电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法》（GB3965）适用于手工电弧焊药皮焊条熔敷金属中扩散氢含量的测定。

⑤耐腐蚀试验方法：国标《不锈钢耐腐蚀试验方法》（GB4334）等规定不同腐蚀试验方法,不同的原理和评定判断法。

3．螺栓连接

螺栓作为钢结构主要连接紧固件，通常用于钢结构中构件间的连接、固定、定位等，钢结构中使用的连接螺栓一般分为普通螺栓和高强度螺栓两种。

普通螺栓连接

钢结构普通螺栓连接即将螺栓、螺母、垫圈机械地和连接件连接在一起形成的一种连接方式。一般受力较大的结构或承受动荷载的结构，当采用普通螺栓连接时，螺栓应采用精制螺栓以减小接头的变形量。精制螺栓连接是一种紧配合连接，即螺栓孔径和螺栓直径差一般在0.2～0.5mm，有的要求螺栓孔径和螺栓直径相等，施工时需要强行打入。精制螺栓连接加工费用高、施工难度大，工程上已极少使用，逐渐被高强度螺栓连接所替代。

（1）普通螺栓种类

1）普通螺栓的材性

螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9十个等级，其中8.8级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经过热处理(淬火、回火)，通称为高强度螺栓，8.8级以下（不含8.8级）通称为普通螺栓。

螺栓性能等级标号由两部分数字组成，分别表示螺栓的公称抗拉强度和材质的屈强比。如性能等级分4.6级的螺栓其含义为：第一部分数字（4.6中的“4”）为螺栓材质公称抗拉强度（N/mm2 ）的1/100；第二部分数字（4.6中的“6”）为螺栓材质的屈强比的10倍；两部分数字的乘积（4×6=“24”）为螺栓材质公称屈服点的（N/mm2 ）的1/10。

2）普通螺栓的规格

普通螺栓按照形式可分为六角头螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等；按制作精度可分为A、B、C级三个等级，A、B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓，钢结构用连接螺栓，除特殊说明外，一般即为普通粗制C级螺栓。

3）螺母

钢结构常用的螺母，其公称高度h大于或等于0.8D(D为与其相匹配的螺栓直径), 螺母强度设计应选用与之其相匹配螺栓中最高性能等级的螺栓强度,当螺母拧紧到螺栓保证荷载时,必须不发生螺纹脱扣。

螺母性能等级分4、5、6、8、9、10、12等，其中8级（含8级）以上螺母与高强度螺栓匹配，8级以下螺母与高强度螺栓匹配。

螺母的螺纹应和螺栓相一致，一般应为粗牙螺纹（除非特殊说明用细牙螺纹），螺母的机械性能主要是螺母的保证应力和强度，其值应符合GB3098.2的规定。

4）垫圈

常用钢结构连接的垫圈，按形状及其使用功能可以分成以下几类：

圆平垫圈—— 一般放置于紧固螺栓头及螺母的支承面下面，用以增加螺栓头及螺母的支承面，同时防止被连接件表面损伤；

方型垫圈—— 一般置于地脚螺栓头及螺母的支承面下，用以增加支承面及遮盖较大螺栓孔眼；

斜垫圈——主要用于工字钢、槽钢翼缘倾斜面的垫平，使螺母支承面垂直于螺杆，避免紧固时造成螺母支承面和被连接的倾斜面局部接触；

弹簧垫圈——防止螺栓拧紧后在动载作用下的振动和松动，依靠垫圈的弹性功能及斜口摩擦面防止螺栓的松动，一般用于有动荷载（振动）或经常拆卸的结构连接处。

（2）普通螺栓的施工

1）一般要求

普通螺栓作为永久性连接螺栓时，应符合下列要求：

①对一般的螺栓连接，螺栓头和螺母下面应放置平垫圈，以增大承压面积。

②螺栓头下面放置的垫圈一般不应多于2个，螺母头下的垫圈一般应多于1个。

③对于设计有要求放松的螺栓、锚固螺栓应采用有放松装置的螺母或弹簧垫圈，或用人工方法采取放松措施。

④对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接，应按设计要求放置弹簧垫圈，弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。

⑤对于工字钢、槽钢类型钢应尽量使用斜垫圈，使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。

2）螺栓直径及长度的选择

螺栓直径：原则上应由设计人员按等强原则通过计算确定，但对一个工程来讲，螺栓直径规格应尽可能少，有的还需要适当归类，便于施工和管理。

螺栓长度：通常是指螺栓螺头内侧面到螺杆端头的长度，一般都是以5mm进制；从螺栓的标准规格上可以看出，螺纹的长度基本不变，显而易见，影响螺栓长度的因素主要有：被连接件的厚度、螺母高度、垫圈的数量及厚度等，一般可按下列公式计算：

L=δ + H + nh + C （6-1）

式中 δ——被连接件总厚度，mm；

H——螺母高度，mm，一般为0.8D(D为与其相匹配的螺栓直径);

n—— 垫圈个数；

h—— 垫圈的厚度，mm；

C——螺纹外露部分长度（mm）（2～3扣为宜，一般为5mm）。

3）常用螺栓连接形式

常用螺栓连接形式主要有：平接连接、搭接连接、T型连接等连接方式。

4）螺栓的布置

螺栓的连接接头中螺栓的排列布置主要有并列和交错排列两种形式，螺栓间的间距确定既要考虑连接效果（连接强度和变形），同时要考虑螺栓的施工要求。

5）螺栓孔

对于精制螺栓（A、B级螺栓），螺栓孔必须是Ⅰ类孔，应具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5μm，为保证上述精度要求必须钻孔成型。

对于粗制螺栓（C级螺栓），螺栓孔为Ⅱ类孔，孔壁表面粗糙度Ra不应大于25μm，其允许偏差为：直径—— 0～+1.0mm；圆度—— 2.0mm ；垂直度——0.03t且不大于2.0mm（t为连接板的厚度）。

6）螺栓的紧固及其检验

普通螺栓连接对螺栓紧固轴力没有要求，因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准，保证被连接接触面能密贴，无明显的间隙。螺栓的紧固次序应从中间开始，对称向两边进行；对大型接头应采用复拧，即两次紧固方法，保证接头内各个螺栓能均匀受力。

普通螺栓连接螺栓紧固检验比较简单，即用3公斤小锤，一手扶螺栓（或螺母）头，另一手用锤敲，要求螺栓头（或螺母）不偏移、不颤动、不松动，锤声比较干脆，否则说明螺栓紧固质量不好，需要重新紧固施工。

高强度螺栓连接

高强度螺栓连接已经发展成为与焊接并举的钢结构主要连接形式之一，它具有受力性能好、耐疲劳、抗震性能好、连接刚度高，施工简便等优点，被广泛应用在建筑钢结构和桥梁钢结构的工地连接中，成为钢结构安装的主要手段之一。

高强度螺栓连接按其受力状况，可分为摩擦型连接、摩擦-承压型连接、承压型连接和张拉型连接等几种类型，其中摩擦型连接是目前广泛采用的基本连接形式。

(1)高强度螺栓种类

高强度螺栓从外形上可分为大六角头和扭剪型两种；按性能等级可分为8.8级、10.9级、12.9级等，目前我国使用的大六角头高强度螺栓有8.8级和10.9级两种，扭剪型高强度螺栓只有10.9级一种。

大六角头高强度螺栓连接副：含一个螺栓、一个螺母、两个垫圈（螺头和螺母两侧各一个垫圈）。螺栓、螺母、垫圈在组成一个连接副时，其性能等级要匹配。

扭剪型高强度螺栓连接副：含一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。螺栓、螺母、垫圈在组成一个连接副时，其性能等级要匹配。

高强度螺栓连接副实物的机械性能主要包括螺栓的抗拉荷载、螺母的保证荷载、及实物硬度等。对于高强度螺栓连接副，不论是10.9级和8.8级螺栓，所采用的垫圈是一致的，其硬度要求都是HV30 329～436（HRC35～45）。

（2）高强度螺栓施工

1）一般规定

①高强度螺栓连接在施工前应对连接副实物和磨擦面进行检验和复验，合格后才能进入安装施工。

②对每一个连接接头，应先用临时螺栓或冲钉定位，为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化，严禁把高强度螺栓作为临时螺栓使用。对一个接头来说，临时螺栓和冲钉的数量原则上应根据该接头可能承担的荷载计算确定，并应符合下列规定：

不得少于安装螺栓总数的1/3；

不得少于两个临时螺栓；

冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。

③高强度螺栓的穿入，应在结构中心位置调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，力求一致；安装时要注意垫圈的正反面，即：螺母带圆台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧；对于大六角头高强度螺栓连接副靠近螺头一侧的垫圈，其有倒角的一侧朝向螺栓头。

④高强度螺栓的安装应能自由穿入孔，严禁强行穿入，如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径应小于1.2倍螺栓直径。修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，严禁气割扩孔。

⑤高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径，并必须采取钻孔成型方法，钻孔后的钢板表面应平整、孔边无飞边和毛刺，连接板表面应无焊接飞溅物、油污等，螺栓孔径及允许偏差见表6-11。

⑥高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距除应符合规范要求外，还应考虑专用施工机具的可操作空间。

⑦高强度螺栓在终拧以后，螺栓丝扣外露应为2至3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。

2）大六角头高强度螺栓连接施工

①扭矩法施工：对大六角头高强度螺栓连接副来说，当扭矩系数k确定之后，由于螺栓的轴力（预拉力）P是由设计规定的，则螺栓应施加的扭矩值M就可以根据公式（6-2）很容易地计算确定，根据计算确定的施工扭矩值，使用扭矩扳手（手支、电动、风动）按施工扭矩值进行终拧，这就是扭矩法施工的原理。

扭矩值M与轴力（预拉力）P之间对应关系：

M = K ?D?P （6 - 2）

式中 D——螺栓公称直径（mm）；

P——螺栓轴力，KN；

M——施加于螺母上扭矩值，KN?m；

K——扭矩系数

在确定螺栓的轴力P时应根据设计预拉力值，一般考虑螺栓的施工预拉力损失10%，即螺栓施工预拉力（轴力）P按1.1倍的设计预拉力取值。

螺栓在储存和使用过程中扭矩系数易发生变化，所以在工地安装前一般都要进行扭矩系数复检，复检合格后根据复验结果确定施工扭矩，并以此安排施工。

扭矩系数试验用螺栓、螺母、垫圈试样，应从同批螺栓副中随机抽取，按批量大小一般取5～10套，试验状态应与螺栓使用状态相同，试样不允许重复使用。扭矩系数复验应在国家认可的有资质的检测单位进行，试验所用的轴力计和扭矩扳手应经计量认证。

在采用扭矩法终拧前，应首先进行初拧，对螺栓多的大接头，还需进行复拧。初拧的目的就是使连接接触面密贴，螺栓“吃上劲”，一般常用规格螺栓(M20、M22、M24)的初拧扭矩在200-300N?m，螺栓轴力达到10-50kN即可，在实际操作中，可以让一个操作工作用普通板手用自己的手力拧紧即可。

初拧、复拧及终拧的次序，一般地讲都是从中间向两边或四周对称进行，初拧和终拧的螺栓都应做不同的标记，避免漏拧、超拧等不安全隐患，同时也便于检查人员检查紧固质量。

②转角法施工。因扭矩系数的离散性，特别是螺栓制造质量或施工管理不善，扭矩系数超过标准值（平均值和变异系数），在这种情况下采用扭矩法施工，即用扭矩值控制螺栓轴力的方法就会出现较大的误差，欠拧或超拧问题突出。为解决这一问题，引入转角法施工，即利用螺母旋转角度以控制螺杆弹性伸长量来控制螺栓轴向力的方法。

试验结果表明，螺栓在初拧以后，螺母的旋转角度与螺栓轴向力成对应关系，当螺栓受拉处于弹性范围内，两者呈线性关系，因此根据这一线性关系，在确定了螺栓的施工预拉力（一般为1.1倍设计预拉力）后，就很容易得到螺母的旋转角度，施工操作人员按照此旋转角度紧固施工，就可以满足设计上对螺栓预拉力的要求，这就是转角法施工的基本原理。

高强度螺栓转角法施工分初拧和终拧两步进行（必要时需增加复拧），初拧的要求比扭矩法施工要严，因为起初连接板间隙的影响，螺母的转角大都消耗于板缝，转角与螺栓轴力关系极不稳定，初拧的目的是为消除板缝影响，给终拧创造一个大体一致的基础。转角法施工在我国已有30多年的历史，但对初拧扭矩的大小没有标准，各个工程根据具体情况确定，一般地讲，对于常用螺栓（M20、M22、M24），初拧扭矩定在200～300 N?m比较合适，原则上应该使连接板缝密贴为准。终拧是在初拧的基础上，再将螺母拧转一定的角度，使螺栓轴向力达到施工预拉力。

转角法施工次序如下：

初拧：采用定扭扳手，从栓群中心顺序向外拧紧螺栓。

初拧检查：一般采用敲击法，即用小锤逐个检查，目的是防止螺栓漏拧。

划线：初拧后对螺栓逐个进行划线。

终拧：用专用扳手使螺母再旋转一下额定角度，螺栓群坚固的顺序同初拧。

终拧检查：对终拧后的螺栓逐个检查螺母旋转角度是否符合要求，可用量角器检查螺栓与螺母上划线的相对转角。

作标记：对终拧完的螺栓用不同颜色笔作出明显的标记，以防漏拧和重拧，并供质检人员检查。

3）扭剪型高强度螺栓连接施工

扭剪型高强度螺栓连接副紧固施工相对于大六角头高强度螺栓连接副紧固施工要简便得多，正常的情况采用专用的电动扳手进行终拧，梅花头拧掉标志着终拧的结束，对检查人员来说也很直观明了，只要检查梅花头掉没掉就可以了。

为了减少接头中螺栓群间相互影响及消除连接板面间的缝隙，坚固要分初拧和终拧两个步骤进行，对于超大型的接头还要进行复拧。扭剪型高强度螺栓连接副的初拧扭矩可适当加大，一般初拧螺栓轴力可以控制在螺栓终拧轴力值的50%～80%，对常用规格的高强度螺栓（M20、M22、M24）初拧扭矩可以控制在400～600 N?m，若用转角法初拧，初拧转角控制在45°～75°，一般以

60°为宜。

由于扭剪型高强度螺栓是利用螺尾梅花头切口的扭断力矩来控制坚固扭矩的，所以用专用扳手进行终拧时，螺母一定要处于转动状态，即在螺母转动一定角度后扭断切口，才能起到控制终拧扭矩的作用。否则由于初拧扭矩达到可超过切口扭断扭矩或出现其他一些不正常情况，终拧时螺母不再转动切口即被拧断，失去了控制作用，螺栓坚固状态成为未知，造成工程安全隐患。

4）扭剪型高强度螺栓终拧过程如下：

①先将扳手内套筒套入梅花头上，再轻压扳手，再将外套筒套在螺母上。完成本项操后最好晃动一下扳手，确认内、外套筒均已套好，且调整套筒与连接板面垂直。

②按下扳手开关，外套筒旋转，直至切口拧断。

③切口断裂，扳手开关关闭，将外套筒从螺母上卸下，此时注意拿稳扳手，特别是高空作业。

④启动顶杆开关，将内套筒中已拧掉的梅花头顶出，梅花头应收集在专用容器内，禁止随便丢弃，特别是高空坠落伤人。　

（3）高强度螺栓连接摩擦面

1）影响摩擦面抗滑移系数的因素

①摩擦面处理方法及生锈时间；

②摩擦面状态；

③连接母材钢种；

④连接板厚度；

⑤环境温度；

⑥摩擦面重复使用。

2）摩擦面的处理方法

①喷砂（丸）法

利用压缩空气为动力，将砂（丸）直接喷射到钢材表面，使钢材表面达到一定的粗糙度，铁锈除掉，经喷砂（丸）后的钢材表面呈铁灰色。这种方法一般效果较好，质量容易达到，目前大型金属结构厂基本上都采用。实验结果表明，经过喷砂（丸）处理过的摩擦面，在露天生锈一段时间，安装前除掉浮锈，此方案能够得到比较大的抗滑移系数值，理想的生锈时间为60～90d。

②化学处理—酸洗法

一般将加工完的构件浸入酸洗槽中，停留一段时间，然后放入石灰槽中，中和及清水清洗，酸洗后钢板表面应无轧制铁皮，呈银灰色。这种方法的优点是处理简便，省时间，缺点主要是残留酸液极易引起钢板腐蚀，特别是在焊缝及边角处。因此已较少使用。实验结果表明，酸洗后生锈60～90d，表面粗糙度可达45～50μm。

③砂轮打磨法

对于小型工程或已有建筑物加固改造工程，常常采用手工方法进行摩擦面处理，砂轮打磨是最直接，最简便的方法。在用砂轮机打磨钢材表面时，砂轮打磨方向垂直于受力方向，打磨范围应为4倍螺栓直径。打磨时应注意钢材表面不能有明显的打磨凹坑。实验结果表明，砂轮打磨以后，露天生锈60～90d，摩擦面粗糙度可达50～55μm。

④钢丝刷人工除锈

用钢丝刷将摩擦面处的铁磷、浮锈、尘埃、油污等污物刷掉，使钢材表面露出金属光泽，保留原轧制表面，此方法一般用在不重要的结构或受力不大的连接处，试验结果表明，此法处理过的摩擦面抗滑移系数值能达到0.3左右。

（4）高强度螺栓连接施工的主要检验项目

1）主要检验项目

包括：螺栓实物最小荷载检验；扭剪型高强度螺栓连接副预拉力复验；高强度螺栓连接副扭矩检验；高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数复验；高强度螺栓连接摩擦面的抗滑系数检验。

2）主控项目

①钢结构制作和安装单位应按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）附B的有关规定分别进行高强度螺栓连接摩擦面的抗滑系数试验和复验，现场处理的构件摩擦面应单独进行摩擦面的抗滑系数试验，其结果应符合设计要求。

②高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合规范规定。检查数量：按节点数抽查10%，且不应少于10个节点；每个被抽查节点按螺栓数抽查10%，且不应少于2个。

③扭剪型高强度螺栓连接副终拧后，除因构造原因无法使用专用扳手拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数5%。对所有梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副应采用扭矩法或转角法进行终拧并作标记，且按上述②条中的规定进行终拧扭矩检查。检查数量：按节点数抽查10%，但不应少于10个节点，被抽查点中梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副全数进行终拧扭矩检查。

3）一般项目

①高强度螺栓连接副的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程》JGJ82的规定。

②高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。检查数量：按节点数抽查5%，且不应少于10个。

③高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，除设计要求外摩擦面不应涂漆。

④高强度螺栓应自由穿入螺栓孔。高强度螺栓孔不应采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。

⑤螺栓球节点网架总拼完成后，高强度螺栓与球节点应紧固连接，高强度螺栓拧入螺栓球内的螺纹长度不应小于1.0 d（d为螺栓直径），连接处不应出现有间隙、松动等未拧紧情况。

4． 钢结构构件的防腐与涂饰

钢结构工程所处的工作环境不同，自然界中酸雨介质或温度、湿度的作用可能使钢结构产生不同的物理和化学作用而受到腐蚀破坏，严重的将影响其强度、安全性和使用年限，为了减轻并防止钢结构的腐蚀，目前国内外主要采用涂装方法进行防腐。

钢结构构件除锈的工艺、操作方法及质量控制

从钢结构的零、部件到结构整体的防腐和涂膜的质量，主要决定于基层的除锈质量。钢结构的防腐与除锈采用的工艺、技术要求及质量控制，均应符合以下要求。

（1）钢结构的除锈是构件在施涂之前的一道关键工序，除锈干净可提高底防锈涂料的附着力，确保构件的防腐质量。

1）除锈及施涂工序要协调一致。金属表面经除锈处理后应及时施涂防锈涂料，一般应在6h以内施涂完毕。如金属表面经磷化处理，须经确认钢材表面生成稳定的磷化膜后，方可施涂防腐涂料。

2）施工现场拼装的零部件，在下料、切割及矫正之后，均可进行除锈；并应严格控制施涂防锈涂料的涂层。

对于拼装的组合（包括拼合和箱合空间构件）零件，在组装前应对其内面进行除锈并施涂防腐涂料。

3）拼装后的钢结构构件，经质量检查合格后，除安装连接部位不准涂刷涂料外，其余部位均可进行除锈和施涂。

（2）除锈的工艺和技术应符合以下要求：

手工和动力工具除锈。用钢丝刷或风动、电动等设备配以砂轮片、圆形钢丝刷头，将零部件表面锈蚀全部除去。

1）酸洗除锈。将构件放入酸洗槽内除去构件上的油污和铁锈，并应将酸洗液清洗干净。酸洗后应进行磷化处理，使其金属表面产生一层具有不溶性的磷酸铁和磷酸锰保护膜，增加涂膜的附着力。

2）喷射或抛射除锈。用喷砂机将砂（石英砂、铁砂或铁丸）喷击在从属表面除去铁锈并将表面清除干净；喷砂过程中的机械粉尘应有自动处理的装置，防止粉末飞扬，确保环境卫生。

（3）钢结构防腐的除锈等级应符合设计要求

施涂的工艺、操作方法及质量控制要点

（1）施涂方法及顺序

1）施涂方法，主要根据涂料的性质和结构形状等特点确定，一般采用刷涂法和喷涂法。

刷涂法：适用于油性基料的涂料。

喷涂法：适用于快干性和挥发性强的涂料。

2）涂顺序一般是先上后下、先难后易、先左后右、先内后外，以保持涂层的厚度均匀一致，不漏涂、不流坠为准。在第一道防锈涂料涂膜干燥后应进行打磨、刮腻子、再打磨并除去表面浮粉，然后施涂第一道防腐底涂料。施涂饰面涂料，应按设计要求的品种、颜色施涂，面层涂层的施涂方法与防锈涂料施涂方法相同。

（2）施涂的环境与温度湿度

1）施涂作业宜在晴天和通风良好的环境下进行，环境温度规定宜为15~30℃，还应按涂料的产品说明书的规定执行；

2）涂料施工环境的湿度一般宜在相对湿度小于80%的条件下进行；

3）钢材表面的温度必须高于空气露点温度3℃以上，方能进行施工；

4）在有雨、雾、雪和较大灰尘的环境下，涂层可能受到油污、腐蚀介质、盐分等污染的环境下，没有安全措施和防火、防爆工具条件下均需有可靠的防护措施。

施工前应对涂料型号、名称、颜色进行校对，同时检查制造日期，如超过储存期，重新取样检验，质量合格后才能使用，否则禁止使用。涂料及辅助材料不允许露天存放，严禁用敞口容器储存和运输。

（3）涂膜的遍数及厚度、验收要求

涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度，室外应为150μm，室内应为125μm；其允许偏差为—25μm。每遍涂层干漆膜厚度的合格质量偏差为—5μm。抽查数量按构件数抽查10%。且同类构件不应少于3件。

构件表面不应误涂、漏涂，涂层不应脱皮和返锈等。涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。

（4）钢结构防火涂料涂装要求

1）防火涂料涂装前钢材表面除锈及防锈底漆涂装应符合设计要求和国家现行有关标准的规定；

2）钢结构防火涂料的粘结强度、抗压强度应符合国家现行标准《钢结构防火涂料应用技术规程》CECS24：90的规定；

3）薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火等级的设计要求。厚涂防火涂料涂层的厚度，80%及以上面积应符合有关耐火等级的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。

4）涂料涂装基层不应有油污、灰尘和泥沙等污垢；防火涂料不应有误涂、漏涂，涂层应闭合无脱层、空鼓、明显凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷，乳突已剔除。

5．钢结构吊装

机具设备

（1）塔式起重机

塔式起重机有行走式、固定式、附着式与内爬式几种类型。塔式起重机由提升、行走、变幅、回转等机构及金属结构两大部分组成，其中金属结构的重量占起重机总重量的很大比例。塔式起重机提升高度高、动作平稳，但起重量一般都不大，转移、安装、拆卸都比较麻烦，行走式还需要铺设轨道。塔式起重机主要用于高层建筑物的结构安装中。常用的型号有TC6020型、TOPKIT HK40/21B型、FO/23B型、H3/36B型、C7022型、TOPKIT MC 300K12型等。

（2）汽车起重机

汽车起重机的起重机构和回转台安装在载重汽车底盘或专业的汽车底盘上。底盘两侧设有四个支腿，以增加起重机的稳定性。汽车起重机机动性能好，运行速度高，可与汽车编队行驶，但不能负荷行驶，对工作场地的要求较高。常用的型号有QY20型、 QY25A型、QY32型NK—450型、QY50型等。

（3）履带式起重机

履带式起重机由回转台和履带行驶机构两部分组成。在回转台上装有起重臂、动力装置、绞车和操纵室，尾部装有平衡重，回转台能做360°回转。履带式起重机可以做负载行驶，可在一般平整坚实的路面上工作与行驶。履带式起重机的起重量一般都较大，行驶速度慢、自重大，对路面有破坏性。履带式起重机是目前结构安装工程中的主要起重机械。常用的型号有KH 180-3型、KU 300-2型、P＆ H5300R型等。

（4）千斤顶

常用的有：螺旋式LQ型千斤顶；3~200t油压、5~100t油压千斤顶。

（5）手拉葫芦

常用的有：0.5~20tSH型,起重高度不超过12m,1/2~2t间隔0.5m选用,3~20t间隔1m选用。 起重高度是指最低与最高工作之间距离。

（6）卷扬机

电动卷扬机是起重吊装作业中常用的动力设备。电动卷扬机的牵引力大、速度快、操作方便。卷扬机的安装位置应选择在地势稍高、地基坚实之处，以防积水和保持稳定；卷扬机与构件起吊点之间的距离应大于起吊高度，以便机械操作人员观察起吊情况。卷扬机必须加以固定。卷扬机使用应注意安全。

（7）管式人字抱杆

侧向稳定性好，但构件起吊后活动范围小。

（8）滑车及滑车组

既能省力又能改变力的方向。使用时应查明其允许荷载，不得超荷使用。使用前应检查各构造部件，如有损伤、裂缝、转动或转动不灵的不得使用。其吊钩中心应在所吊构件的中心垂直线上，以免起吊时构件摆动。滑车组起重时，上下滑车之间应有1.0~3.0m之间的距离，以防钢丝绳相互扭结。

（9）吊具

1）白棕绳（又称麻绳）：建筑工地应用广泛，多用于牵拉、捆绑，有时也用于吊装轻型构件绑扎绳。安全系数选择：做缆风绳K=6；吊索绳K≥6；重要处K=10；穿滑车组吊构件K=5。使用中，如发生扭结，应设法抖直，否则绳子受拉时容易折断。应放在干燥和通风良好的地方，以免腐烂；不要与油漆、酸、碱等化学物品接触，以防腐蚀。

2）钢丝绳：是由0.3~3mm直径的高强钢丝绕成。建筑工地用的多为普通绳，主要规格是6×19、6×37、6×61三种。按其结构形式可分为普通式、复合式、闭合式；按捻制方向分为顺绕、反绕、混合绕。使用中不准超载；为了减少腐蚀和磨损，应定期加润滑油；存放时，应保持干燥，并成卷排列，不得堆压。使用旧钢丝绳，应事先进行检查。

（10）吊装工具

1）撬杠（撬棍）：用于移动物体和校正构件。选用时规格要合适，撬杠头的插入深度要适宜。

2）吊具：包括吊钩、卡环、卡扣（钢丝绳夹头）、花篮螺丝、吊索（又称捆绑升）、横吊梁（又称铁扁担）组成。

钢结构单层工业厂房安装

（1）构件吊装前的准备工作

1)编制钢结构工程的施工组织设计

其内容包括：计算钢结构构件和连接件数量；选择起重机械；确定流水程序；确定构件吊装方法；制订进度计划；确定劳动组织；规划钢构件堆场；确定质量标准、安全措施和特殊施工技术等。其中选择起重机械是钢结构吊装的关键,起重机械的型号和数量必须满足钢构件的吊装要求和工期要求；单层工业厂房面积大,宜选用自行式起重机械。

2）钢柱基础的准备

钢柱基础的顶面通常设计为一平面,通过地脚螺栓将钢柱与基础连成整体。施工时应保证基础顶面标高及地脚螺栓位置的准确。

基础顶面直接作为柱的支承面和基础顶面预埋钢板或支座作为柱的支承面时，其支承面、地脚螺栓(锚栓)位置的允许偏差见表6-13。

表6-13 基础支承面、地脚螺栓(锚栓)位置的允许偏差（单位：mm）

项 目 允许偏差

支承面 标高 ±3.0

水平度 ι/1000

地脚螺栓(锚栓) 螺栓中心偏移 5.0

预留孔中心偏移 10.0

为了保证地脚螺栓位置准确,施工时可用角钢做成固定架,将地脚螺栓安置在与基础模板相接的固定架上,然后浇注混凝土。为保证地脚螺栓螺纹不损伤,应涂黄油并用套子套住。为了保证基础顶面标高符合设计要求。可根据柱脚型式和施工条件,采用下面两种方法。

①一次浇筑法：

将柱脚基础支承面混凝土一次浇筑到设计标高。为了保证支承面标高准确,首先将混凝土浇筑到比设计标高低20～30mm处,然后在设计标高处设角钢或槽钢制导架，测准其标高,再以导架为依据用水泥砂

6-8 钢柱基础一次浇筑法 浆精确找平到设计标高，如图6-8。

②二次浇筑法：

柱脚支承面混凝土分两次浇筑到设计标高。第一次

将混凝土浇到比设计标高低40～60mm。待混凝土达到一定强度后放置钢垫板并精确校准钢垫板的标高,然后吊装钢柱。当钢柱校正后,在柱脚板下浇筑细石混凝土，如图6-9。二次浇筑法虽然多了一道工序,但钢柱容易校正,故重型钢柱多采用此法。

3)构件的检查 图6-9 钢柱基础二次浇筑法

钢构件外形和几何尺寸正确,可以保证结构安装顺利进行。为此吊装之前应根据《钢结构工程施工质量验收规范(GBJ50205-2001)》中有关的规定,仔细检验钢构件的外形和几何尺寸,如超出规定的偏差,在吊装之前应设法消除。

4)构件的弹线

为便于校正钢柱的平面位置和垂直度、屋架和吊车梁的标高等。需在钢柱的底部和上部标出两个方向的轴线,在钢柱底部适当高度处标出标高基准线,同时要标出绑扎点的位置。对不易辨别上下、左右的构件,还应在构件上加以注明,以免吊装时搞错。

5)验算屋架的吊装稳定性

吊装屋架时,如果屋架上、下弦角钢的最小规格能满足表6-14的规定,则不论绑扎点在屋架上任何一点,屋架在吊装时都能保证稳定性。

如果弦杆角钢的规格不符合表6-l4的规定,应通过计算选择适当的吊点(绑扎点)位置,

才能保证屋架的吊装稳定性。

表6-14 保证屋架的吊装稳定性的弦杆最小规格

弦杆截面 架跨度

12 15 18 21 24 27 30

上弦杆 90×60×8 100×75×8 100×75×8 120×80×8 120×80×8 150×100×12 200×120×12

下弦杆 65×6 75×8 90×8 90×8 120×80×10 120×80×8 150×100×10

（2）构件的吊装工艺

单层厂房钢结构构件,包括柱、吊车梁、屋架、天窗架、檩条、支撑及墙架等,构件的形式、尺寸、质量、安装标高 都不同,应采用不同的起重机械、吊装方法,以达到经济、合理的目的。

1）钢柱的吊装

①钢柱的吊装

单层工业厂房占地面积较大,通常用自行式起重机或塔式起重机吊装钢柱。钢柱的吊升方法与装配式钢筋混凝土柱子相似,分为旋转法和滑行法。对重型钢柱可采用双机抬吊的方法进行吊装,用一台起重机抬柱的上吊点(近牛腿处的吊点),另一台起重机抬下吊点。采用双机并立相对旋转法进行吊装。

②钢柱的校正和固定

钢柱的校正要做三件工作：柱基标高调整，对准纵横十字线，柱身垂直调正。

钢柱垂直度的偏差用经纬仪检验,如超过允许偏差,用螺旋干斤顶或油压干斤顶进行校正。在校正过程中,随时观察柱底部和标高控制块之间是否脱空,以防校正过程中造成水平标高的误差。

为防止钢柱校正后的轴线位移,应在柱底板四边用10mm厚钢板定位,并用电焊固定。钢柱复校后,再紧固地脚螺栓,并将承重块上下点焊固定,防止走动。

2）钢吊车梁的吊装

在钢柱吊装完成后,即可吊装吊车梁。单层工业厂房内的吊车梁,根据起重设备的起重能力分为轻、中、重型三类。轻型质量只有几吨,重型的有跨度大于30m、质量达100t以上。

钢吊车梁均为简支梁形式,梁端之间留有10mm左右的空隙。梁的搁置处与牛腿面之间留有空隙,设钢垫板。梁与牛腿用螺栓连接,梁与制动梁之间用高强度螺栓连接。

①吊装前注意事项

注意钢柱吊装后的位移和垂直度偏差；实测吊车梁搁置处梁高制作的误差；

认真做好临时标高垫块工作；严格控制定位轴线。

②钢吊车梁的吊升

吊装吊车梁常用自行式起重机,以履带式起重机应用最多。亦可用塔式起重机、拔杆、桅杆式起重机等进行吊装。对重量很大的吊车梁,可用双机抬吊,特别巨大者还可设置临时支架分段进行吊装。

③钢吊车粱的校正与固定

吊车梁的校正主要是标高、垂直度、轴线和跨距的校正。标高的校正可在屋盖吊装前进行，其他项目的校正宜在屋盖吊装完成后进行,因为屋盖的吊装可能引起钢柱变化。

检验吊车梁轴线的方法与钢筋混凝土吊车梁相同,可用通线法或平移轴线法。

吊车梁跨距的检验,用钢皮尺测量,跨度大的车间用弹簧秤拉测(拉力一般为100～200N)。测时应防止钢尺下垂,必要时应进行验算。

吊车梁标高校正,主要是对梁作竖向的移动,可用千斤顶或起重机等。轴线和跨距的校正

是对梁作水平方向的移动,可用撬棍、钢楔、花篮螺丝、干斤顶等。

吊车梁校正后,紧固连接螺栓,并将钢垫板用电焊固定。

3）钢屋架的吊装与校正

钢屋架的吊装可用自行式起重机(尤其是履带式起重机)、塔式起重机和桅杆式起重机等进行。由于屋架的跨度、重量和安装高度不同,宜选用不同的起重机械和吊装方法。钢屋架的侧向刚度较差,在其翻身扶直与吊装时一般应绑扎几道杉杆,作为临时加固措施。屋架多用悬空吊装,为使屋架在吊起后不致发生摇摆而和其他构件碰撞,起吊前在屋架两端应绑扎溜绳,随吊随放松,以此保证其正确位置。屋架临时固定用临时螺栓和冲钉。

钢屋架的侧向稳定性较差,如果起重机械的起重量和起重臂长度允许时,最好经扩大拼装后进行组合吊装,即在地面上将两榀屋架及其上的天窗架、檩条、支撑等拼装成整体,一次进行吊装,这样不但提高吊装效率,也有利于保证其吊装稳定性。

钢屋架要检验校正其垂直度和弦杆的正直度。屋架的垂直度可用垂球检验,而弦杆的正直度则可用拉紧的测绳进行检验。钢柱、钢吊车梁、钢屋架等构件安装的允许偏差,详见《钢结构工程施工及验收规范》。钢屋架的最后固定,用电焊或高强螺栓。

6.7.3吊装工程质量通病及防治措施

在结构吊装过程中,各类构件是否能够按照设计规定的位置就位,吊装时是否能够保证构件的安全完好等,将直接影响整个工程的质量和工期。下面就一些常见的钢结构吊装工程吊装质量问题分析如下。

1)钢柱位移

即钢柱底部预留孔与预埋螺栓不对中,位移超过允许偏差。产生这种现象的主要原因是：预埋螺栓埋设时,未设固定架,浇灌混凝土时受碰或振动发生错位；钢柱底脚螺栓孔钻孔未设样板或划线不准；测量定位错误,等等。

防治措施：预埋螺栓在浇灌基础混凝土前应用固定卡盘或固定架固定,防止受振错位；钢柱底部预留孔应放大样,确定孔位后再钻孔；对柱子轴线应进行测量复核。

2)钢柱垂直度偏差过大

即钢柱垂直度偏差超过设计或规范规定的允许值。产生这种现象的主要原因是：钢柱弹性较大,受外力作用易发生变形；由于阳光照射,热胀冷缩造成柱子偏差,等等。

防治措施：对于细长钢柱,一点吊装变形较大时,可采取两点、三点等吊装方法,以减少变形；吊装后,及时加临时支撑,以防受风力或碰撞而变形；对整排柱应及时固定,将柱间支撑安装后,再吊装上部结构。由于阳光照射而影响钢柱垂直偏差,其防治措施与钢筋混凝土柱相同。

3)钢屋架(天窗架)垂直偏差过大

即钢屋架或天窗架垂直偏差超过允许值。产生这种现象的主要原因是：钢屋架或天窗架在制作时或拼装过程中,本身存在较大的侧向弯曲未予纠正即吊装；安装工艺不合理,吊装后未进行校正就固定；或误差累积,使垂直偏差超过允许值,等等。

防治措施：严格检查构件几何尺寸,超过允许值应及时处理好再吊装；应严格按照合理的安装工艺安装,屋架安装后及时在中部吊线锤进行校正、固定,控制误差在允许范围内,避免误差积累。天窗架垂直偏差可采用经纬仪或线锤对天窗架两支柱进行校正；屋架(天窗架)垂直偏差过大应在屋架间加设垂直支撑,以增强稳定性。

4)安装孔位移

即构件安装孔不重合,安装时螺栓穿不进去。产生这种现象的主要原因是：螺栓孔放线不准,未设样板,制作偏差大；钢部件小拼装累积偏差大,或螺栓紧固程度不一,等等。

防治措施：螺栓钻孔应设样板,保证尺寸、位置准确,安装前应对螺栓孔及安装面做好修

整,注意消除钢部件小拼装偏差,防止累积；螺栓紧固程度应保持一致。

5)螺栓位移

即柱底脚预埋螺栓位置与轴线相对位置超过允许偏差。产生这种现象的主要原因是：螺栓固定框尺寸和轴线有误或孔不准确；螺栓固定架刚度不够,浇筑混凝土时产生位移；测量放线存在偏差,未经复查就使用。等等。

防治措施：螺栓固定框尺寸应经校核,螺栓固定架应保证足够的强度和刚度；螺栓安装后应经复查；浇筑混凝土应有测量人员监测,发现问题及时纠正；加强测量放线的复查工作；已出现超差,可用氧乙炔火焰将底板螺栓孔扩大,安装时另加焊钢板,或将螺栓根部混凝土凿击50～100下,将螺栓加热调直。

6)夹渣、未焊透、咬肉

即钢结构柱与柱的横缝,柱与梁、梁与梁节点的平缝,手工焊出现夹渣、末焊透、咬肉等缺陷超出规范允许要求。产生这种现象的主要原因是：被焊工件与垫板接触不严密,工件间间隙过小；施焊中起弧末设引弧板；换焊条处接口处理不好,清理药皮不及时；焊缝排列顺序不当,出现凹焊缝；焊接设备差,电源不稳定,出现施焊中断弧；焊接规范选择不当,所用焊条与被焊工件材质不符,等等。

防治措施：被焊工件与垫板必须贴紧密,采用φ4、φ3.2焊条打底,其间隙分别不大于8和6mm。断弧、换焊条时应将药皮清净、搭接好；焊接前应通过试验选用合理的焊接顺序和操作方法；施焊前要加以预热,根据不同材质、气候掌握预热温度；焊条应在300℃下烘2h,以防表面有化学物质引起气化；焊机二次空载电压应不小于80V,以防熔透力不够；最后一层焊缝距母材表面间距宜控制在1～1.5mm；最后一道焊缝要将电流调到120A,降温15min左右再焊；压低弧快速通过被焊件,加工细致,可避免咬边。焊接件材质和焊条不明,应进行可焊性试验、机械性能试验和化学分析合格后才用。

7)紧固扭矩或预拉力不够

即高强螺栓按规定扭矩紧固后,螺栓仍达不到要求的预拉力而影响连接强度。产生这种现象的主要原因是：电动或手动扳手有毛病或误差较大,未进行校正就使用；连接板不平整，螺栓孔不重合,用锤将螺栓强行打入,影响顶紧效果；紧固顺序不正确,使部分轴力消耗在克服变形上,使顶紧力不足,摩擦系数降低；螺栓紧固未分两次进行,或有的螺栓漏掉初拧或终拧,使螺栓组受力不均,或终拧未达到要求的顶紧轴力数值。摩擦面处理马虎或油漆掺入摩擦面,使摩擦系数大大下降而降低连接强度；螺丝杆、螺母和垫圈随意互换使用,或螺丝杆不满扣,或把高强螺栓当临时安装螺栓使用,而导致顶紧力不足；用火焰切断尾部卡头,导致螺栓退火、伸长,使螺栓强度和顶紧力大大降低,等等。

防治措施：定期校正电动或手动扳手的扭矩值,使偏差在5%以内；螺栓孔不重合或有偏

差,应用电钻修孔,忌用锤强行打入孔内,避免使螺纹损伤。紧固顺序应从螺栓组中间向两端对称紧固,操作必须分两次进行,避免部分轴力消耗在钢板变形上；第一次初拧不小于终拧扭矩的30%,第二次终拧使达到标准紧固扭矩,加强检查,防止漏拧。认真处理摩擦面；涂刷油漆应在周边涂抹腻子、快干红丹漆或稠铅油封闭,防止油漆渗入；螺丝杆、螺母和垫圈应配套使用,螺纹要高出螺帽三扣,以防使用时松扣降低顶紧力；同时避免把高强螺栓当做临时安装螺栓使用,螺栓尾部卡头必须用扳手拧掉。

6.8 钢结构构件的安装

6.8.1钢结构构件安装前的准备工作

(1)钢结构安装前,应按构件明细表核对进场的构件,核查质量证明书,设计变更文件、加工制作图、设计文件、构件交工时所提交的技术资料。

(2)进一步落实和深化施工组织设计,对起吊设备、安装工艺作出明确规定,对稳定性较差的物件,起吊前应进行稳定性验算,必要时应进行临时加固。大型构件和细长构件的吊点位置和吊环构造应符合设计或施工组织设计的要求,对大型或特殊的构件吊装前应进行试吊,确认无误后方可正式起吊。确定现场焊接的保护措施。

(3)应掌握安装前后外界环境,如风力、温度、风雪、日照等资料,做到胸中有数。

(4)钢结构安装前,应对下列图纸进行自审和会审。

1)钢结构设计图；

2)钢结构加工制作图；

3)基础图；

4)钢结构施工详图；

5)其他必要的图纸和技术文件。

应使项目管理组的主要成员、质保体系的主要人员、监理公司的主要人员,都熟悉图纸,掌握设计内容,发现和解决设计文件中影响构件安装的间题,同时提出与土建和其他专业工程的配合要求。特别要十分有把握地确认,土建基础轴线,预埋件位置标高、褛房、檐口标高和钢结构施工图中的轴线、标高、檐高要一致。一般情况下,钢结构柱与基础的预埋件是由钢结构安装单位来制作、安装、监督、浇筑混凝土的。因此,一方面吃透图纸制作好预埋件,同时委派将来进行构件安装的技术负责人到现场指挥安放预埋件,至少做到二点：安装的埋件在浇筑混凝土时不会由于碰撞而跑动；外锚栓的外露部分,用设计要求的钢夹板夹固。

(5)基础验收

1)基础混凝土强度达到设计强度的75%以上。

2)基础周围回填完毕,同时有较好的密实性,吊车行走不会塌陷。

3)基础的轴线、标高、编号等都以设计图标注在基础面上。

4)基础顶面平整,如不平,要事先修补,预留孔应清洁,地脚螺栓应完好,二次浇灌处的基础表面应凿毛。基础顶面标高应低于柱底面安装标高40～60mm。

5）支承面、地脚螺栓（锚栓）预留孔的允许偏差应符合规范要求。

(6)垫板的设置原则为：

1)垫板要迸行加工,有一定的精度。

2)垫板应设置在靠近地脚螺栓(锚栓)的柱脚底板加劲板或柱肢下,每根地脚螺栓(锚栓)侧应设1～2组垫板。

3)垫板与基础面接触应平整、紧密。二次浇灌混凝土前垫板组间应点焊固定。

4)每组垫板板叠不宜超过5块,同时宜外露出柱底板10～30mm。

5)垫板与基础面应紧贴、平稳,其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇灌前,柱底承受的荷载及地脚螺栓(锚栓)的紧固手拉力计算确定。

6)每块垫板间应贴合紧密,每组垫板都应承受压力,使用成对斜垫板时,两块垫板斜度应相同,且重合长度不应少于垫板长度的2/3。

7)采用座浆垫板时。其允许偏差应符合如下要求：

顶面标高 0.0～ -3.0（mm）；水平度 ι/1000 mm ；位置 20.0mm。灌筑的砂浆应采用无收缩的微膨胀砂浆,一定要作砂浆试块,强度应高于基础混凝土强度一个等级。

8）采用杯口基础时，杯口尺寸的允许偏差应符合如下规定：

底面标高 0.0～ -5.0（mm）；杯口深度H ±5.0mm；杯口垂直度 H/100，且不应大于10.0mm；位置 10.0mm。

6.8.2钢柱子安装

(1)柱子安装前应设置标高观测点和中心线标志,并且与土建工程相一致。标高观测点的设置应与牛腿(肩梁)支承面为基准,设在柱的便于观测处,无牛腿(肩梁)柱,应以柱顶端与衍架连接的最后一个安装孔中心为基准。

(2)中心线标志的设置应符合下列规定：

1)在柱底板的上表面各方向设中心标志。

2)在柱身表面的各方向设一个中心线,每条中心线在柱底部、中部(牛腿或肩梁部)和顶部各设一处中心标志。

3)双牛腿(肩梁)柱在行线方向两个柱身表面分别设中心标志。

(3)多节柱安装时,宜将柱组装后再整体吊装。

(4)钢柱安装就位后需要调整,校正应符合下列规定：

1)应排除阳光侧面照射所引起的偏差。

2)应根据气温(季节)控制柱垂直度偏差：气温接近当地年平均气温时(春、秋季),柱垂直偏差应控制在“0”附近。气温高于或低于当地平均气温时,应以每个伸缩段(两伸缩缝间)设柱间支撑的柱子为基准,垂直度校正至接近“0”,行线方向连跨应以与屋架刚性连接的两柱为基准；此时,当气温高于平均气温(夏季)时,其他柱应倾向基准点相反方向；气温低于平均气温(冬季)时,其他柱应倾向基准点方向。柱的倾斜值应根据施工时气温和构伴跨度与基准点的距离而定。

(5)柱子安装的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关要求。

(6)屋架、吊车梁安装后,进行总体调整,然后固定连接。固定连接后尚应进行复测,超差的应进行调整。

(7)对长细比较大的柱子,吊装后应增加临时固定措施。

(8)柱子支撑的安装应在柱子找正后进行,只有确保柱子垂直度的情况下,才可安装柱间支撑,支撑不得弯曲。

6.8.3吊车梁安装

(1)吊车梁的安装应在柱子第一次校正和柱间支撑安装后进行。安装顺序应从有柱间支撑的跨间开始,吊装后的吊车梁应进行临时固定。

（2）吊车梁的校正应在屋面系统构件安装并永久连接后进行,其允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关要求。

（3）吊车梁面标高的校正可通过调整柱底板下垫板厚度；调整吊车梁与柱牛腿支承面间的垫板厚度,调整后垫板应焊接牢固。

(4)吊车梁下翼缘与柱牛腿连接应符合：吊车梁是靠制动桁架传给柱子制动力的筒支梁(梁的两端留有空隙,下翼缘的一端为长螺栓连接孔)连接螺栓不应拧紧,所留间隙应符合设计要求,并应将螺母与螺栓焊牢固。纵向制动由吊车梁和辅助桁架共同传给柱的吊车梁,连接螺栓应拧紧后将螺母焊牢固。

(5)吊车梁与辅助桁架的安装宜采用拼装后整体吊装。其侧向弯曲,扭曲和垂直度应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关要求。

拼装吊车梁结构其他尺寸的允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关要求。

(6)当制动板与吊车梁为高强螺栓连接,与辅助桁架为焊接连接时按以下顺序安装：

1)安装制动板与吊车梁应用冲钉和临时安装螺栓,制动板与辅助桁架用点焊临时固定。

2)经检查各部尺寸,并确认符合有关规程后,焊接制动板之间的拼接缝。

3)安装并紧固制动板与吊车梁连接的高强度螺栓。

(7)焊接制动板与辅助桁架的连接焊缝,安装吊车梁时,中部宜弯向辅助桁架,并应采取防止产生变形的焊接工艺施焊。

6.8.4吊车轨道安装

(1)吊车轨道的安装应在吊车梁安装符合规定后进行。

(2)吊车轨道的规格和技术条件应符合设计要求和国家现行有关标准的规定,如有变形应经矫正后方可安装。

(3)在吊车梁顶面上弹放墨线的安装基准线,也可在吊车梁顶面上拉设钢线,作为轨道安装基准线。

(4)轨道接头采用鱼尾板连接时,要做到：

1)轨道接头应顶紧,间隙不应大于3mm。接头错位,不应大于1mm。

2)伸缩缝应符合设计要求,其允许偏差为±3mm。

轨道采用压轨器与吊车梁连接时,要做到：

1)压轨器与吊车梁上翼应密贴,其间隙不得大于0.5mm,有间隙的长度不得大于压轨器长度的1/2。

2)压轨器固定螺栓紧固后螺纹露长不应少于2倍螺距。

3)当设计要求压轨器底座焊接在吊车梁上翼缘时,应采取适当焊接工艺,以减少吊车梁的焊接变形。

当设计要求压轨器由螺栓连接在吊车梁上翼缘时,特别垫圈安装应符合设计要求。

(5)轨道端头与车挡之间的间隙应符合设计要求,当设计无要求时,应根据温度留出轨道自由膨胀的间隙。两车挡应与起重机缓冲器同时接触。

(6)轨道安装的允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关要求。

6.8.5屋面系统结构安装

(1)屋架的安装应在柱子校正符合规定后进行。

(2)对分段出厂的大型桁架,现场组装时应符合：

1)现场组装的平台,支点间距为L,支点的高度差不应大于L/1000,且不超过10mm。

2)构件组装应按制作单位的编号和顺序进行,不得随意调换。

3) 桁架组装,应先用临时螺栓和冲钉固定,腹杆应同时连接,经检查达到规定后,方可进行节点的永久连接。

(3)屋面系统结构可采用扩大组合拼装后吊装,扩大组合拼装单元宜成为具有一定刚度的空间结构,也可进行局部加固达到此目的。扩大拼装后结构的允许偏差见《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）有关规定。

(4)每跨第一、第二榀屋架及构件形成的结构单元,是其他结构安装的基准。安全网、脚手架,临时栏杆等可在吊装前装设在构件上。垂直支撑、水平支撑、檩条和屋架角撑的安装应在屋架找正后进行,角撑安装应在屋架两侧对称进行,并应自由对位。

(5)有托架且上部为重屋盖的屋面结构,应将一个柱间的全部屋面结构构件安装完,并且连接固定后再吊装其他部分。

（6）天窗架可组装在屋架上一起起吊。

（7）安装