1、1 辽宁城市建设职业技术学院 毕 业 论 文 浅谈钢结构存在的质量问题及预防措施 学生姓名： 学 号： 年级专业： 指导教师： 辽宁沈阳 提交日期： 2014 年 5 月 2 目 录 摘要 3 1 前言 3 2 钢结构的概念 3 3 钢结构的优势 3 3.1 材料强度高，自身重量轻 4 3.2 钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高 4 3.3 钢结构制造安装机械化程度高 4 3.4 钢结构密封性能好 4 3.5 钢结构耐热不耐火 5 3.6 钢结构耐腐蚀性差 5 4 国内外钢结构的发展状态 5 5 华晨宝马新工厂三期总装车间钢结构存在的质量问题及预防措施 6 5.1 柱脚的制作安装 6 5
2、.2 梁、柱连接与安 7 5.3 檩条、支撑等构件的制作安装 8 结束语 9 参考文献 10 致谢 11 3 浅谈钢结构存在的的质量问题及预防措施 作 者： 指导教师： (辽宁城市建设职业技术学院建筑工程技术院（系） 2011 级建筑工程技术专业 ) 摘要 ： 本文所称的钢结构主要是指以钢结构为主的厂房，由于其结构采用 H 型钢等厚壁钢材（自重较大）的结构，所 以明显区别于轻钢结构。钢结构是十五期间我国将重点推广的项目，其具有高强度、施工速度快，抗震性能好及工业化程度高的特点。本文介绍了钢结构的发展现状及它的特点，然后对钢结构存在的质量问题及预防措施进行阐述。 关键词： 螺栓连接；焊接连接；工
3、字型钢热轧；桁架；钢结构 ； 1 前言 由于钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。轻型金属板材及其配套的门式刚架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用。下面简单谈一谈轻型钢结构工程中常见的一些质量问题 及预防措施。 2 钢结构的概念 钢结构工程技术采用以钢材制作为主，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，是主要的建筑结构类型之一 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。中国是最早用铁制造承重结构的国家，远在秦始皇时代（公元前 246-219 年），就已经
4、用铁做简单的承重结构， 而西方国家在 17 世纪才开始使用金属承重结构。 3 钢结构的优势 以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用 于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。钢结构应研究高强度钢材，大大提高其屈4 服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如 H 型钢（又称宽翼缘型钢）和 T 形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。 另外还
5、有无热桥轻钢结构体系，建筑本身是不节能的，本技术用巧妙的特种连接件解决了建筑的冷热桥问题；小桁架结构使电缆和上下水管道从墙 里穿越，施工装修都方便。 （详见图 1） （图 1） 3.1 材料强度高，自身重量轻 钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。 3.2 钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高 适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。 3.3 钢结构
6、制造安装机械化程度高 钢结构构件便于在工厂制 造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。 3.4 钢结构密封性能好 5 由于焊接结构可以做到完全密封，可以作成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。 3.5 钢结构耐热不耐火 当温度在 150 以下时，钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间，但结构表面受 150 左右的热辐射时，要采用隔热板加以保护。温度在 300 -400 时 .钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在 600 左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊放火需求的建筑中 ，钢结构必须采用耐火材料
7、加以保护以提高耐火等级。 3.6 钢结构耐腐蚀性差 特别是在潮涅和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、被锌或涂料，且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构，播采用 “ 锌块阳极保护 ” 等特殊措施予以防腐蚀。 4 国内外钢结构的发展状态 中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于 2000 多年的封建制度的束缚，科学不发达，因此，长期停留于铁制建筑物的水平。直到 19 世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或质量上都远远超过了过去。钢结 构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面 OSB 结构板，支撑、连接件等组成。所用的材料是定向
8、刨花板，水泥纤维板，以及胶合板。在这些轻质楼面上每平方米可承受 316 365 公斤的荷载。 钢结构建筑的多少，标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入 2000 年以后，我国国民经济显著增长，国力明显增强，钢产量成为世界大国，在建筑中提出了要 “ 积极、合理地用钢 ” ，从此甩掉了 “ 限制用钢 ” 的束缚，钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。特别是 2008 年前后，在奥运会的推动下，出现了钢结构建筑热潮，强劲的市场需求，推动钢结构 建筑迅猛发展，建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑，其中，有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平，如奥运会国家体育场等建筑。 奥
9、运会后，钢结构建筑得到普及和持续发展，钢结构广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面，各种规模的钢结构企业数以万计，世界先进的钢结构加工设备基本齐全，如多头多维钻床、钢管多维相贯线切割机、波纹板自动焊接机床等。并且现在数百家钢结构企业的加工制作水平具有世界先进水平，如钢结构制作特级和一级企业。近几年，钢产量每年多达 6 亿多吨，钢材品种完全能满足建筑需要。钢结构设计6 规范 、钢结构材料标准、钢结构工程施工质量验收规范、以及各种专业规范和企业工法基本齐全 。 5 华晨宝马新工厂三期总装车间钢结构存在的质量问题及预防措施 5.1 柱脚的制作安装 预埋地脚螺栓与砼短柱边距离过近。在刚架吊装时，经常不
10、可避免的会人为产生一些侧向外力，而将柱顶部砼拉碎或拉崩。在预埋螺栓时，钢柱侧边螺栓不能过于靠边，应与柱边留有足够的距离。同时，砼短柱要保证达到设计强度后，方可组织刚架的吊装工作。 （详见图 2） （图 2） 往往容易遗忘抗剪槽的留设和抗剪件的设置。柱脚锚栓按承受拉力设计，计算时不考 虑锚栓承受水平力。若未设置抗剪件，所有由侧向风荷载、水平地震荷载、吊车水平荷载等产生的柱底剪力，几乎都有柱脚锚栓承担，从而破坏柱脚锚栓。 柱脚底板与砼柱间空隙过小，使得灌浆料难以填入或填实。一般二次灌料空隙为 50mm。 有些工程地脚螺栓位置不准确，为了方便刚架吊装就位，在现场对底板进行二7 次打孔，任意切割，造成
11、柱脚底板开孔过大，使得柱脚固定不牢，锚栓最小边（端）距亦不能满足规范要求。 5.2 梁、柱连接与安装 多跨门式刚架中柱按摇摆柱设计，而实际工程却把中柱与斜梁焊死，致使实际构造与设计计 算简图不符，造成工程事故。所以，安装要严格按照设计图纸施作； 翼缘板与加厚或加宽连接板对接焊缝时，未按要求做成倾斜度的过渡。对接焊缝连接处，若焊件的宽度或厚度不同，且在同一侧相差 4mm 以上者，应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于 1： 2.5（ 1： 4）的斜角。 （详见图 3） （图 3） 端板连接面制作粗燥，切割不平整，或与梁柱翼缘板焊接时控制不当，使端板翘曲变形，造成端板间接触面不吻合，连接
12、螺栓不得力，从而满足不了该节点抗弯受拉、抗剪等结构性能。 桁 架梁柱拼接时，把翼缘板和腹板的拼接接头放在 同一截面上，造成工程隐患。拼接接头时，翼缘板和腹板的接头一定要按规定错开。 桁 架梁柱构件受集中荷载处未设置对应的加劲肋，容易造成结构构件局部受压失8 稳。 连接高强螺栓不符合钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件或钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件的相关规定。高强螺栓拧紧分初拧、终拧，对大型节点还应增加复拧。拧紧应在同一天完成，切勿遗忘终拧。一定要在结构安装完成后，对所有的连接螺栓应逐一检查，以防漏拧或松动。 有些工程中高强螺栓连接面未按设计图纸要求进行处理
13、，使 得抗滑移系数不能满足该节点处抗剪要求。必须按照设计要求的连接面抗滑移系数去处理。 有的工程缺乏有针对性的吊装方案，吊装 桁 架时，未采用临时措施保证 桁 架的侧向稳定，造成 桁 架安装倒塌事故。应先安装靠近山墙的有柱间支撑的两榀 桁 架，而后安装其他 桁 架。头两榀 桁 架安装完毕后，应在两榀 桁 架间将水平系杆，檩条及柱间支撑，屋面水平支撑，隅撑全部装好，安装完成后应利用柱间支撑及屋面水平支撑调整构件的垂直度及水平度，待调整正确后方可锁定支撑，而后安装其他 桁 架。 5.3 檩条、支撑等构件的制作安装 为了安装方便，随意增大、加长檩 条或檩托板的螺栓孔径。檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙
14、面板的构件，而且也是 桁 架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。若檩条或檩托板孔径过大过长，隅撑就失去了应有的作用。 隅撑角钢与钢梁的腹板直接连接，当 桁 架受侧向力时，使腹板在该处局部受到侧向水平力作用，容易导致钢梁局部侧向失稳。 有的工程所用檩条仅用电镀，造成工程尚未完工，檩条早已生锈。檩条宜采用热镀锌带钢压制而成的檩条，且保证一定的镀锌量。 因墙面开设门洞，擅自将柱间垂直支撑一端或两 端移位。同一区隔的柱间支撑、屋面水平支撑与刚架形成纵向稳定体系，若随意移动其位置将会破坏其稳定体系。 有些单位为了节省钢材和人工，将檩条和
15、墙梁用钢板支托的侧向加劲肋取消，这将影响檩条的抗扭 刚度 和墙梁受力的可靠性。故施工单位不得任意取消设计图纸的一些做法。 有的单位擅自增加屋面荷载，原设计未考虑吊顶或设备管道等悬挂荷载，而施工中却任意增加吊顶等悬挂荷载，从而导致钢梁挠度过大或坍塌。任何单位均不得擅自增加设计范围以外的荷载。 9 屋面板未按要求设置，将固定式改为浮动式，使檩条侧向失稳。往往设计檩条时，会 考虑屋面压型钢板与冷弯型钢檩条牢固连接，能可靠的阻止檩条侧向失稳并起到整体蒙皮作用。 刚性系杆、风拉杆的连接板设置位置高低不一，使得水平支撑体系不在同一平面上，从而影响刚架的整体稳定性。刚性系杆与风拉杆构成水平支撑体系，其设置高
16、度在同一坡度方向应保持一致。 （详见图 4） （图 4） 目前，我国钢结构产业已进入一个新的发展阶段，有关规范和标准已经出台，国内钢材产量充足，有了一批钢结构试点与示范的建设经验和科技成果，钢结构住宅的发展已具备了较好的物质和技术基础。当然，在钢结构住宅发展方面，还有一些技术问题有待解 决。钢结构的推广还需要做大量的工作，完善不同类型结构设计规范和施工技术标准，研制新型的轻质保温墙体材料以及部品的配套问题，同时还要广泛宣传开发钢 结构 的益处，让更多的开发商、设计师认识了解钢结构的优点 。 10 参考文献： 1中华人民共和国标准，钢结构设计规范（ GB50017-2003）， 2003 2中华
17、人们共和国标准，钢结构设计规范（ GB50017-201X）（送审稿）， 2012.11 3中华人们共和国标准，钢结构工程施工质量验收标准（ GB502-2001）， 2003 4建筑钢结构焊接技术 规程（ JGJ81-2002）， 2002 5钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 (JGJ82-91)， 1992.11 6 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接的技术条件 (GB/T3632-2008) 7 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈型式尺寸与技术条件(GB/T1228 1231-91) 8 钢结构住宅技术问题讨论 .建筑创作， 2003.2 刘玉株 . 9 攻克关键技术推动钢结构住宅发展 .建设科技， 2003.12. 陈禄如等 . 10 中国钢结构的现状和展望 J . 建筑钢结构进 展 , 2001. 1 : 3- 10. 陈禄如 .
