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钢结构建筑(基础/专业)知识点大全

发表时间:2021-03-12 14:40

      钢结构建筑是21世纪备受推崇的绿色建筑之一,也是在我国推出大力提倡装配式建筑以来,备受社会关注的一个主流建筑。钢结构建筑相比较混凝土或者预制混凝土结构具有以下非常明显的优势,也是未来建筑发展的一大趋势!

北投集团南博一分部钢结构工程项目


图为北投集团南博一分部钢结构工程项目(施工单位:广西宏宇钢结构有限公司)


1、我国钢材产量丰富,钢材质量可靠,这为钢结构建筑提供了材料优势。

2、钢结构建筑标准化程度高,其自身的装配式属性使得其综合造价低,设计周期短,施工速度快,回收利用率高。

3、钢结构建筑能最大限度的满足绿色环保的要求,钢材本身就是一种环保材料,钢结构建筑无论从构件生产、加工到后期的现场安装都不会对自然环境造成损害。

4、钢结构住宅可更好的实现私人订制的要求,北美及欧洲地区的“住宅超市”现已相当成熟。

近年来,钢结构建筑已被建设部列为重点推广项目。建设部先后开展了30多项关于钢结构建筑的课题研究项目,兴建了许多试点工程。与此同时,许多高校和企业也纷纷加入到了钢结构建筑体系及关键技术的研究行列,下面广西宏宇钢结构用心整理钢结构基础/专业知识点以供钢结构新人从业者或爱好者对了解钢结构建筑、钢结构工程有所帮助!

钢结构建筑


一、钢材的种类有哪些?

按厚度不同分薄板(薄钢板厚度<4mm)、中板(中厚度4-20mm)和厚板(厚度20--60mm)大于60为特厚种。钢带包括在钢板类内。


二、钢结构牌号

GB/T5613-1995标准中对铸钢规定了两种牌号表示方法

1)以屈服强度和抗拉强度力学性能为主的牌号表示方法,如ZG200-400等。ZG是代表铸钢的符号,200和400分别是屈服强度和抗拉强度的最低值( MPa).

2)以化学成分为主的牌号表示方法,如ZG20Cr13等。Cr为铬元素符号,20为平均碳含量(以万分之几计),13为铬平均含量(质量分数)(%)。

另加一些字母和符号分别表示不同的含义,如ZD345―570为一般工程与结构用低合金铸钢;ZG200―400H为焊接结构有用碳素铸钢;ZGMn 13为铸钢。


三、应力

应力图  

钢材在静荷载作用下,单向应力时,要求截面最大应力不超过屈服点;复杂应力状态时,要求折算应力δeq不超过fy。


四、冲击韧性Cv

冲击韧性Cv是表示钢材在动力荷载作用下抵抗脆性断裂能力指标,对直接承受较大动力荷载的结构应提出相应冲击韧性要求。


五、理解各种因素对钢材性能的不利影响

对化学成分要分清有利元素和有害元素,应特别注意碳、硫、磷的影响。重视应力集中产生的影响,其后果是导致局部产生双向或三向受拉的应力状态,使钢材变脆。应通过合理的构造措施(如平缓过度)尽量避免应力集中。


六、正确选择钢材和提出合理指标要求

规范推荐Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq钢为承重结构钢,理解它们牌号的表示方法,冶金工厂对材质应保证的项目和能附加保证的项目,掌握根据设计结构的具体条件正确选择钢材和提出合理指标要求的方法。

钢材

七、钢材的σ-ε曲线在下列标准条件下获得的:

Ⅰ)标准试件(无应力集中);

Ⅱ)静荷载一次拉伸到破坏;

Ⅲ)试验温度为20°C。

按建筑钢材的σ-ε曲线其工作可分为弹性、弹塑性、塑性和强化四个阶段,并将其简化成理想弹塑性体。从拉伸试验得到抗拉强度fu、屈服强度fy、伸长率δ5三个钢材基本性能指标,fu、fy是静力强度指标,δ5是钢材在静荷载作用下塑性性能指标。承重结构钢材都应具有这三个指标合格的保证,对重要或需要冷加工的构件,其钢材尚应具有冷弯试验的合格保证。


八、建筑钢材两种破坏形式

塑性破坏和脆性破坏,二者的特征可从塑性变形、名义应力、断口形式三方面来理解。影响脆性破坏的因素有有害化学元素、冶金缺陷等,但总的来看,钢材的质量、应力集中和低温的影响比较大。防止脆性破坏必须合理设计、正确制造和正确使用三者的相互配合。


九、钢材力学指标

      结构用钢的力学指标包括屈服点、抗拉强度、延伸率、低温冲击韧性。这些指标应符合《钢结构设计规范》的要求,但其中低温冲击韧性仅在结构可能处于低温环境下工作时才要检验。钢材力学指标的测定须符合《钢材力学及工艺性能试验取样规定》(GB2975-82) 。


十、钢材化学成分

      与钢材的可加工性、韧性、耐久性等有关。其中主要是碳的含量,合金元素的含量 及硫、磷等杂质元素的限制含量应符合规范(GB222-84)要求。  


十一、工艺性能

      工艺性能主要包括可焊性和加工性能。可焊性与含碳量或碳当量(低合金钢)有关,可用可焊性试验鉴定。加工性能则通过冷弯试验来确定。按(GB232-88)为标准。


十二、几何尺寸偏差

      钢材(钢板、型钢、圆钢、钢管)的外形尺寸与理论尺寸的偏差必须在允许范围内。允许偏差值可参考国家标准GB709-88、GB706-88、GB787-88、GB978-88,GB707-88、GB816-87等。


十三、钢材外形缺陷

      钢材表面不得有气泡、结疤、拉裂、裂纹、褶皱、夹杂和压入的氧化铁皮。这些缺陷必须清除,清除后该处的凹陷深度不得大于钢材厚度负偏差值。另外,当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时,其深度不得大于该钢材厚度负偏差值的1/2。  


十四、机械切割

      使用机械力(剪切、锯割、磨削)切割,相应的机械有剪板机、锯床、砂轮机等,较适合于厚度在12~16mm以下钢板或型材的直线性切割。  

机械切割



十五、气割

      使用氧-乙炔、丙烷、液化石油气等火焰加热融化金属,并用压缩空气吹去融蚀的金属液,从而使金属割离,适合于曲线切割和多头切割。


十六、等离子切割

      利用等离子弧线流实现切割,适用于不锈钢等高熔点材料的切割。  


十七、热成形加工

      指将钢材加热到一定温度后再进行加工。这种方法适于成形、弯曲和矫正在常温下不能做的工件。热加工终止温度不得低于700℃。加热温度在200~300℃时钢材产生蓝脆,严禁锤打和弯曲。含碳量超出低碳钢范围的钢材一般不能进行热加工。  


十八、冷成形加工

      在常温下进行的。由于外力超出材料的屈服强度而使材料产生要求的永久变形,或由于外力超出了材料的极限强度而使材料的某些部分按要求与材料脱离。冷加工都有使材料变硬变脆的趋势,因而可通过热处理使钢材恢复正常状态或刨削掉硬化较严重的边缘部分。环境温度低于-16℃时不得冷加工碳素钢。低于-12℃时,不得加工低合金钢。  


十九、弯曲加工

      根据设计要求,利用加工设备和一定的工装模具把板材或型钢弯制成一定形状的工艺方法。冷弯适合于薄板、小型钢;热弯适合于较厚的板及较复杂的构件、型钢,热弯温度在950~1100℃。  

卷板加工



二十、卷板加工

      在外力作用下使平钢板的外层纤维伸长,内层纤维缩短而产生弯曲变形的方法。卷板由卷板机完成。根据材料温度的不同,又分为冷卷和热卷。卷板主要用于焊接圆管柱、管道、气包等。


二十一、折边

      把钢结构构件的边缘压弯成一定角度或一定形状的工艺过程称为折边。折边一般用于薄板构件。折边常用折边机,配合适当的模具进行。  


二十二、模压

      模压是在压力设备上利用模具使钢材成型的一种方法。具体作法有落料成形、冲切成形、压弯、卷圆、拉伸、压延等。


二十三、铲边

      铲边是通过对铲头的锤击作用而铲除金属的边缘多余部分而形成坡口。铲边有手工和风动之分,风动用风铲。铲边的精度较低,一般用于要求不高、少量坡口的加工。  


二十四、刨边

      刨边时工件被压紧,刨刀沿所加工边缘作往复运动,刨出坡口。刨边可刨直边或斜边。


二十五、铣边

      铣边与刨边类似,只是刨边机走刀箱的刀架和刨刀用盘形铣刀代替,即铣刀在沿边缘作直线运动的同时还作旋转运动,加工工效较高。  


二十六、碳弧气刨

      将碳棒作电极,与被刨削的金属间产生电弧将金属加热到融化状态,然后用压缩空气把融化的金属吹掉。工效较高。  


二十七、地样法

      在装配平台上按1:1放构件实样,然后根据零件在实样上的位置,分别组装起来成为构件。  


二十八、仿型复制法

      先用地样法组装成单面结构,并加定位焊,然后翻身作为复制胎膜,在其上面装配另一单面结构。适用于横断面互为对称的桁架结构。  


二十九、立装

      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装配,适于放置平稳、高度不大的结构。


三十、卧装

      构件放置平卧位置装配。用于断面不大但长度较大的细长构件。  


三十一、胎膜装配法

      把构件的零件用胎膜定位在其装配位置上组装。用于制造构件批量大精度高的产品.


三十二、焊缝

为保证焊缝质量和便于施焊,对接焊缝要求按焊件厚度采用不同形式的坡口,坡口形式有I形、单边V形、V形、U形、K形、X形等。对于没有采用引弧板的焊缝,计算时焊缝长度要考虑起落弧的影响。对接焊缝截面上的应力分布与母材相同,强度计算公式也相同,轴力作用下一般采用直缝,强度不足时可采用斜焊缝,当倾斜角度θ≤56°时,可不进行焊缝强度计算,在弯矩、剪力共同作用下的计算公式也可采用材料力学公式。

焊缝



三十三、焊接

施焊时,由于不均匀的温度场,使杆件产生焊接变形和焊接应力,这对结构在常温、静载作用下的承载力没有影响,但增大了结构的变形,降低了结构的刚度、疲劳强度以及稳定承载力。从设计和施工方面应采取不同措施减小或消除残余应力和残余变形,如设计上尽量使焊缝对称布置;施焊时应采用合理的施焊次序等。


三十四、角焊缝受力复杂,按受力不同分为侧焊缝和端焊缝

为保证焊接质量,规范对焊脚尺寸hf及焊缝计算长度lw等都作了构造规定。角焊缝计算以最小焊缝截面为计算截面,且不论抗拉、抗压及抗剪均采用同一强度设计值£fw。对角焊缝在轴心力、弯矩、扭矩、剪力及几个力共同作用下的受力进行了分析并推导出不同情况下的计算公式,应熟练掌握。


三十五、什么因素决定了角焊缝的尺寸?




三十六、螺栓排列

普通螺栓排列时,规范根据受力、构造和施工三方面的要求规定了容许距离,针对螺栓几种可能的排列形式,提出了不同的防止措施,在确定单个螺栓承载力设计值的基础上,分析了螺栓群在不同荷载作用下的受力和计算方法。


三十七、普通螺栓与高强螺栓的区别?

普通螺栓一般用普通碳素结构钢制造,不经热处理,高强螺栓一般用优质碳素结构钢或合金结构钢制造,需要经过调质热处理提高综合机械性能。高强度分为,8.8级,10.9级,12.9级。

螺栓


从强度等级: 高强螺栓常用8.8S和10.9S两个强度等级。普通螺栓一般有4.4级,4.8级 5.6级8.8级。

从受力特点高强螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力,普通螺栓靠栓杆抗剪力和孔壁承压来传递剪力。


三十八、抛丸

      抛丸将粒径为0.8~2.0mm的钢丸经抛射机叶轮中心吸入,在叶轮尖定向高速抛出,射向需要作防锈处理的钢结构表面,达到机械除锈的目的.这种方法除锈效率高,费用低,污染少。


三十九、影响钢材选择的因素哪些?

1、结构或构件的重要性;

2、荷载性质(静载or动载);

3、连接方法(焊接、铆接or螺栓连接);

4、工作条件(温度or腐蚀介质)

对于重要结构、直接承受动荷载、处于低温条件下的结构及焊接结构,应选用质量较高的钢材。


四十、.轻钢与重钢的区别?

首先,没有轻钢的叫法,轻钢相对于普钢。

轻型钢结构是一个很模糊的概念,没有严格的定义。  

判定结构为普钢与轻钢结构确实没有一个统一的标准,很多有经验的设计师或项目经理也常常不能完全说明白,但我们可以以一些数据综合考虑并加以判断:

1、厂房行车起吊重量:大于等于25吨,可以认为为普钢结构了。

2、每平米用钢量:大于等于50KG/M2,可认为是普钢结构。

3、主要构件钢板厚度:大于等于10MM,轻钢结构用的较少。

另外,还有一些参考值:如每平米造价,最大构件重量,最大跨度,结构形式,檐高等,以上这些在判断厂房是否为普钢或轻钢时可以提供经验数据,当然现在很多建筑都是轻、普钢都有。

但有一些我们可以较肯定的说是普钢,如:石化厂房设施、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心,高层或超高层钢结构。

普通钢结构的范围很广,可以包含各种钢结构,不管荷载大小,甚至包括轻型钢结构的许多内容,轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容,而且范围只局限在单层门式刚架。


四十一、H型钢与工字钢的区别


工字型钢与H型钢

1、工字型钢主要不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大*因此,一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其在应用范围上有着很大的局限

2、 H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于 截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承裁能力。不同于普通工字型的是H型钢的翼绣进行了加宽,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺桂和其他构件连接。其尺寸构成合理系列,型号齐全,便于设计选用。H型钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊,由于其翼绦较宽且无斜度(或斜度很小),故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧。因此,其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。

总之H型钢是工字钢的换代产品,所以两者在实际应用中选择使用的标准是:尽量不用工字钢。

热轧与冷轧



四十二、热轧和冷轧的区别

1、冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲,从而可以充分利用杆件屈曲后的承载力;而热轧型钢不允许截面发生局部屈曲。

2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同,所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布是弯曲型的,而热扎型钢或焊接型钢截面上残余应力分布是薄膜型 。

3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高,所以热轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。


四十三、按受力特性分为:摩擦型与承压型

摩擦型高强螺栓是依据被连接件之间的摩擦力传递外力,当剪力等于摩擦力时,极为摩擦型高强螺栓连接的设计极限荷载。此时联众的杆件不会发生相对滑移,螺栓杆不受剪,螺栓孔壁不承压。

承压型高强螺栓与普通螺栓类似,剪力可以超过摩擦力,此时被连接构件之间会发生相对滑移,螺栓杆与孔壁接触,连接依靠摩擦力与螺栓杆的剪切、承压共同传力。

承压型高强螺栓的变形较大,不适用于直接承受动力荷载结构的连接。


四十四、焊条种类几种

大体有十几种:碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条及特殊用途焊条。


四十五、零部件加工的程序

程序为:准备工作、矫正、放羊、切割、弯曲、制孔、组装、焊接、检测、除锈、涂装。


四十六、金属表面除锈方法

方法有:手工处理、机械处理、化学处理和火焰处理四种。

(1)手工处理:

手工除锈


手工处理主要用铲刀、钢丝刷、砂布、断钢锯条等工具,靠手工敲、铲、刮、刷、砂的方法来达到清除铁锈,这是漆工传统的除锈方法,也是最简便的方法,没有任何环境及施工条件限制,但由于效率及效果太差,只能适用小范围的除锈处理。


(2)机械除锈法

机械除锈法主要是利用一些电动、风动工具来达到清除铁锈的目的。常用电动工具如电动刷、电动砂轮;风动工具如风动刷。电动刷和风动刷是利用特制圆形钢丝刷的转动,靠冲击和摩擦把铁锈或氧化皮清除干净,特别对表面铁锈,效果较好,但对较深锈斑很难除去。电动砂轮实际是手提砂轮机,可以在手中随意移动,利用砂轮的高速旋转除去铁锈,效果较好,特别对较深的锈斑,其工作效率高,施工质量也较好,使用方便,是一种较理想的除锈工具。但在操作中须注意,不要把金属表皮打穿。

喷砂


(3)喷砂、喷丸处理法

喷砂、喷丸处理法同前节清除旧涂膜使用法。

(4)化学处理法

化学处理法实际是酸洗除锈法,利用酸性溶液与金属氧化物(铁锈)发生化学反应,生成盐类,而脱离金属表面。常用的酸性溶液有:硫酸、盐酸、硝酸、磷酸。操作中将酸性溶液涂于金属铁锈部位让其慢慢与铁锈发生化学反应而去掉。铁锈去除后应用清水冲洗,并用弱碱溶液进行中和反应,再用清水冲洗后揩干、烘干,以防很快生锈。

(5)火焰处理法火焰处理法是利用气焊枪对少量手工难以清除的较深的锈蚀斑,进行烧红,让高温使铁锈的氧化物改变化学成份而达到除锈目的。使用此法,须注意不要让金属表面烧穿,以及防止大面积表面产生受热变形。

对酸洗过的金属表面须要经粗糙处理或磷化处理,主要是增加金属表面与底漆的附着力。

在稀释浓硫酸时,应慢慢把硫酸倒入容器的水中,并不断搅拌,切勿相反操作,以免硫酸液溅出伤人。


四十七、常见的起重设备

起重设备:门式起重机 塔式起重机 履带起重机 汽车起重机 轮式起重机 桅杆式起重机 千斤顶 转扬机 葫芦 桥式起重机。

起重设备


以上就是广西宏宇钢结构收集的有关钢结构的知识点,希望对大家有所帮助!有什么问题可以给我们留言,看到后会及时用心回复!



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