鋼結(jié)構(gòu)的加工過程

鋼結(jié)構(gòu)的制作加工1．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作加工

1）鋼材的儲存

（1）鋼材儲存的場地條件

鋼材的儲存可露天堆放，也可堆放在有頂棚的倉庫里。露天堆放時，場地要平整，并應(yīng)高于周圍地面，四周留有排水溝；堆放時要盡量使鋼材截面的背面向上或向外，以免積雪、積水，兩端應(yīng)有高差，以利排水。堆放在有頂棚的倉庫內(nèi)時，可直接堆放在地坪上，下墊楞木。

（2）鋼材堆放要求

鋼材的堆放要盡量減少鋼材的變形和銹蝕；鋼材堆放時每隔5~6層放置楞木，其間距以不引起鋼材明顯的彎曲變形為宜，楞木要上下對齊，在同一垂直面內(nèi)；考慮材料堆放之間留有一定寬度的通道以便運輸。

（3）鋼材的標識

鋼材端部應(yīng)樹立標牌，標牌要標明鋼材的規(guī)格、鋼號、數(shù)量和材質(zhì)驗收證明書編號。

鋼材端部根據(jù)其鋼號涂以不同顏色的油漆。鋼材的標牌應(yīng)定期檢查。

（4）鋼材的檢驗

鋼材在正式入庫前必須嚴格執(zhí)行檢驗制度，經(jīng)檢驗合格的鋼材方可辦理入庫手續(xù)。鋼材檢驗的主要內(nèi)容有：鋼材的數(shù)量、品種與訂貨合同相符；鋼材的質(zhì)量保證書與鋼材上打印的記號符合；核對鋼材的規(guī)格尺寸；鋼材表面質(zhì)量檢驗。

2）鋼結(jié)構(gòu)加工制作的準備工作

⑴詳圖設(shè)計和審查圖紙

一般設(shè)計院提供的設(shè)計圖，不能直接用來加工制作鋼結(jié)構(gòu)，而是要考慮加工工藝，如公差配合、加工余量、焊接控制等因素后，在原設(shè)計圖的基礎(chǔ)上繪制加工制作圖（又稱施工詳圖）。詳圖設(shè)計一般由加工單位負責進行，應(yīng)根據(jù)建設(shè)單位的技術(shù)設(shè)計圖紙以及發(fā)包文件中所規(guī)定的規(guī)范、標準和要求進行。加工制作圖是最后溝通設(shè)計人員及施工人員意圖的詳圖，是實際尺寸、劃線、剪切、坡口加工、制孔、彎制、拼裝、焊接、涂裝、產(chǎn)品檢查、堆放、發(fā)送等各項作業(yè)的指示書。

圖紙審核的主要內(nèi)容包括以下項目：①設(shè)計文件是否齊全，設(shè)計文件包括設(shè)計圖、施工圖、圖紙說明和設(shè)計變更通知單等。②構(gòu)件的幾何尺寸是否標注齊全。③相關(guān)構(gòu)件的尺寸是否正確。④節(jié)點是否清楚，是否符合國家標準。⑤標題欄內(nèi)構(gòu)件的數(shù)量是否符合工程和總數(shù)量。⑥構(gòu)件之間的連接形式是否合理。⑦加工符號、焊接符號是否齊全。⑧結(jié)合本單位的設(shè)備和技術(shù)條件考慮，能否滿足圖紙上的技術(shù)要求。⑨圖紙的標準化是否符合國家規(guī)定等。

圖紙審查后要做技術(shù)交底準備，其內(nèi)容主要有：①根據(jù)構(gòu)件尺寸考慮原材料對接方案和接頭在構(gòu)件中的位置。②考慮總體的加工工藝方案及重要的工裝方案。③對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)不合理處或施工有困難的地方，要與需方或者設(shè)計單位做好變更簽證的手續(xù)。④列出圖紙中的關(guān)鍵部位或者有特殊要求的地方，加以重點說明。

⑵備料和核對

根據(jù)圖紙材料表計算出各種材質(zhì)、規(guī)格、材料凈用量，再加一定數(shù)量的損耗提出材料預(yù)算計劃。工程預(yù)算一般可按實際用量所需的數(shù)值再增加10%進行提料和備料。核對來料的規(guī)格、尺寸和重量，仔細核對材質(zhì)；如進行材料代用，必須經(jīng)過設(shè)計部門同意，并進行相應(yīng)修改。

⑶編制工藝流程

編制工藝流程的原則是操作能以最快的速度、最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合圖紙設(shè)計要求的產(chǎn)品。內(nèi)容包括：1）成品技術(shù)要求2）具體措施：關(guān)鍵零件的加工方法、精度要求、檢查方法和檢查工具；主要構(gòu)件的工藝流程、工序質(zhì)量標準、工藝措施（如組裝次序、焊接方法等）；采用的加工設(shè)備和工藝設(shè)備。

編制工藝流程表（或工藝過程卡）基本內(nèi)容包括零件名稱、件號、材料牌號、規(guī)格、件數(shù)、工序名稱和內(nèi)容、所用設(shè)備和工藝裝備名稱及編號、工時定額等。關(guān)鍵零件還要標注加工尺寸和公差，重要工序要畫出工序圖。

⑷組織技術(shù)交底

上崗操作人員應(yīng)進行培訓(xùn)和考核,特殊工種應(yīng)進行資格確認,充分做好各項工序的技術(shù)交底工作。技術(shù)交底按工程的實施階段可分為兩個層次。第一個層次是開工前的技術(shù)交底會，參加的人員主要有：工程圖紙的設(shè)計單位，工程建設(shè)單位，工程監(jiān)理單位及制作單位的有關(guān)部門和有關(guān)人員。技術(shù)交底主要內(nèi)容有：1）工程概況；2）工程結(jié)構(gòu)件的類型和數(shù)量；3）圖紙中關(guān)鍵部位的說明和要求；4）設(shè)計圖紙的節(jié)點情況介紹；5）對鋼材、輔料的要求和原材料對接的質(zhì)量要求；6）工程驗收的技術(shù)標準說明；7）交貨期限、交貨方式的說明；8）構(gòu)件包裝和運輸要求；9）涂層質(zhì)量要求；10）其他需要說明的技術(shù)要求。第二個層次是在投料加工前進行的本工廠施工人員交底會，參加的人員主要有：制作單位的技術(shù)、質(zhì)量負責人，技術(shù)部門和質(zhì)檢部門的技術(shù)人員、質(zhì)檢人員，生產(chǎn)部門的負責人、施工員及相關(guān)工序的代表人員等。此類技術(shù)交底主要內(nèi)容除上述10點外，還應(yīng)增加工藝方案、工藝規(guī)程、施工要點、主要工序的控制方法、檢查方法等與實際施工相關(guān)的內(nèi)容。

⑸鋼結(jié)構(gòu)制作的安全工作

鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率很高，工件在空間大量、頻繁地移動，各個工序中大量采用的機械設(shè)備都須作必要的防護和保護。因此，生產(chǎn)過程中的安全措施極為重要，特別是在制作大型、超大型鋼結(jié)構(gòu)時，更必須十分重視安全事故的防范。

進入施工現(xiàn)場的操作者和生產(chǎn)管理人員均應(yīng)穿戴好勞動防護用品，按規(guī)程要求操作。

對操作人員進行安全學(xué)習(xí)和安全教育，特殊工種必須持證上崗。

為了便于鋼結(jié)構(gòu)的制作和操作者的操作活動，構(gòu)件宜在一定高度上測量。裝配組裝胎架、焊接胎架、各種擱置架等，均應(yīng)與地面離開0.4~。

構(gòu)件的堆放、擱置應(yīng)十分穩(wěn)固，必要時應(yīng)設(shè)置支撐或定位。構(gòu)件堆垛不得超過二層。

索具、吊具要定時檢查，不得超過額定荷載。正常磨損的鋼絲繩應(yīng)按規(guī)定更換。

所有鋼結(jié)構(gòu)制作中各種胎具的制造和安裝，均應(yīng)進行強度計算，不能僅憑經(jīng)驗估算。

生產(chǎn)過程中所使用的氧氣、乙炔、丙烷、電源等必須有安全防護措施，并定期檢測泄漏和接地情況。

對施工現(xiàn)場的危險源應(yīng)做出相應(yīng)的標志、信號、警戒等，操作人員必須嚴格遵守各崗位的安全操作規(guī)程，以避免意外傷害。

構(gòu)件起吊應(yīng)聽從一個人的指揮。構(gòu)件移動時，移動區(qū)域內(nèi)不得有人滯留和通過。

所有制作場地的安全通道必須暢通。

3）鋼結(jié)構(gòu)加工制作的工藝流程

⑴樣桿、樣板的制作

樣板可采用厚度0.50～的鐵皮或塑料板制作,其精度要求見表6-2。樣桿一般用鐵皮或扁鐵制作,當長度較短時可用木尺桿。樣桿、樣板應(yīng)注明工號、圖號、零件號、數(shù)量及加工邊、坡口部位、彎折線和彎折方向、孔徑和滾圓半徑等。樣桿、樣板應(yīng)妥善保存，直至工程結(jié)束后方可銷毀。

⑵號料

核對鋼材規(guī)格、材質(zhì)、批號，并應(yīng)清除鋼板表面油污、泥土及贓物。號料方法有集中號料法、套料法、統(tǒng)計計算法、余料統(tǒng)一號料法四種。

若表面質(zhì)量滿足不了質(zhì)量要求,鋼材應(yīng)進行矯正,鋼材和零件的矯正應(yīng)采用平板機或型材矯直機進行,較厚鋼板也可用壓力機或火焰加熱進行,逐漸取消用手工錘擊的矯正法。碳素結(jié)構(gòu)鋼在環(huán)境溫度低于,低合金結(jié)構(gòu)鋼在低于時,不應(yīng)進行冷矯正和冷彎曲。

矯正后的鋼材表面，不應(yīng)有明顯的凹面和損傷,表面劃痕深度不得大于，且不應(yīng)大于該鋼材厚度負允許偏差的1/2。

⑶劃線

利用加工制作圖、樣桿、樣板及鋼卷尺進行劃線。目前已有一些先進的鋼結(jié)構(gòu)加工廠采用程控自動劃線機,不僅效率高,而且精確、省料。劃線的要領(lǐng)有二條：

①劃線作業(yè)場地要在不直接受日光及外界氣溫影響的室內(nèi),最好是開闊、明亮的場所。

②用劃針劃線比用墨尺及劃線用繩的劃線精度高。劃針可用砂輪磨尖,粗細度可達左右。劃線有三種辦法：先劃線、后劃線、一般先劃線及他端后劃線。當進行下料部分劃線時要考慮剪切余量、切削余量。

⑷切割

鋼材的切割包括氣割、等離子切割類高溫熱源的方法,也有使用剪切、切削、摩擦熱等機械力的方法。要考慮切割能力、切割精度、切剖面的質(zhì)量及經(jīng)濟性。

⑸邊緣加工和端部加工

方法主要有：鏟邊、刨邊、銑邊、碳弧氣刨、氣割和坡口機加工等。

鏟邊：有手工鏟邊和機械鏟邊兩種。鏟邊后的棱角垂直誤差不得超過弦長的ι/，且不得大于。

刨邊：使用的設(shè)備是刨邊機。刨邊加工有刨直邊和刨斜邊兩種。一般的刨邊加工余量2～。

銑邊：使用的設(shè)備是銑邊機，工效高，能耗少。

碳弧氣刨：使用的設(shè)備是氣刨槍。效率高，無噪音，靈活方便。

坡口加工：一般可用氣體加工和機械加工,在特殊的情況下采用手動氣體切割的方法,但必須進行事后處理,如打磨等。現(xiàn)在坡口加工專用機已開始普及,最近又出現(xiàn)了H型鋼坡口及弧形坡口的專用機械,效率高、精度高。焊接質(zhì)量與坡口加工的精度有直接關(guān)系,如果坡口表面粗糙有尖銳且深的缺口,就容易在焊接時產(chǎn)生不熔部位,將在事后產(chǎn)生焊接裂縫。又如,在坡口表面粘附油污,焊接時就會產(chǎn)生氣孔和裂縫,因此要重視坡口質(zhì)量。

⑹制孔

在焊接結(jié)構(gòu)中,不可避免地將會產(chǎn)生焊接收縮和變形,因此在制作過程中,把握好什么時候開孔將在很大程度上影響產(chǎn)品精度。特別是對于柱及梁的工程現(xiàn)場連接部位的孔群的尺寸精度直接影響鋼結(jié)構(gòu)安裝的精度,因此把握好開孔的時間是十分重要的,一般有四種情況：

第一種：在構(gòu)件加工時頂先劃上孔位,待拼裝、焊接及變形矯正完成后,再劃線確認進行打孔加工。

第二種：在構(gòu)件一端先進行打孔加工,待拼裝、焊接及變形矯正完成后,再對另一端進行打孔加工。

第三種：待構(gòu)件焊接及變形矯正后,對端面進行精加工,然后以精加工面為基準,劃線、打孔。

第四種：在劃線時,考慮了焊接收縮量、變形的余量、允許公差等,直接進行打孔。

機械打孔有電鉆及風(fēng)鉆、立式鉆床、搖臂鉆床、桁式搖臂鉆床、多軸鉆床、NC開孔機。

氣體開孔,最簡單的方法是在氣割噴嘴上安裝一個簡單的附屬裝置,可打出φ30的孔。

鉆模和板疊套鉆制孔。這是目前國內(nèi)尚未流行的一種制孔方法,應(yīng)用夾具固定,鉆套應(yīng)采用碳素鋼或合金鋼。如T8、GCr13、GCr15等制作,熱處理后鉆套硬度應(yīng)高于鉆頭硬度HRC2～3。

鉆模板上下兩平面應(yīng)平行,其偏差不得大于,鉆孔套中心與鉆模板平面應(yīng)保持垂直,其偏差不得大于,整體鉆模制作允許偏差符合有關(guān)規(guī)定。

數(shù)控鉆孔:近年來數(shù)控鉆孔的發(fā)展更新了傳統(tǒng)的鉆孔方法,無需在工件上劃線,打樣沖眼,整個加工過程自動進行,高速數(shù)控定位,鉆頭行程數(shù)字控制,鉆孔效率高,精度高。

制孔后應(yīng)用磨光機清除孔邊毛刺,并不得損傷母材。

⑺組裝

鋼結(jié)構(gòu)組裝的方法包括地樣法、仿形復(fù)制裝配法、立裝法、臥裝法、胎模裝配法。

地樣法：用1：1的比例在裝配平臺上放出構(gòu)件實樣，然后根據(jù)零件在實樣上的位置，分別組裝起來成為構(gòu)件。此裝配方法適用于桁架、構(gòu)架等小批量結(jié)構(gòu)的組裝。

仿形復(fù)制裝配法：先用地樣法組裝成單面（單片）的結(jié)構(gòu)，然后定位點焊牢固，將其翻身，作為復(fù)制胎模，在其上面裝配另一單面結(jié)構(gòu)，往返兩次組裝。此種裝配方法適用于橫斷面互為對稱的桁架結(jié)構(gòu)。

立裝法：根據(jù)構(gòu)件的特點及其零件的穩(wěn)定位置，選擇自上而下或自下而上的順序裝配。此裝配方法適用于放置平穩(wěn)，高度不大的結(jié)構(gòu)或者大直徑的圓筒。

臥裝法：將構(gòu)件放置于臥的位置進行的裝配。適用于斷面不大，但長度較大的細長構(gòu)件。

胎模裝配法：將構(gòu)件的零件用胎模定位在其裝配位置上的組裝方法。此種裝配方法適用于制造構(gòu)件批量大、精度高的產(chǎn)品。

拼裝必須按工藝要求的次序進行，當有隱蔽焊縫時，必須先予施焊，經(jīng)檢驗合格方可覆蓋。為減少變形，盡量采用小件組焊，經(jīng)矯正后再大件組裝。

組裝的零件、部件應(yīng)經(jīng)檢查合格,零件、部件連接接觸面和沿焊縫邊緣約30～范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢、冰雪、油跡等應(yīng)清除干凈。

板材、型材的拼接應(yīng)在組裝前進行；構(gòu)件的組裝應(yīng)在部件組裝、焊接、矯正后進行，以便減少構(gòu)件的殘余應(yīng)力，保證產(chǎn)品的制作質(zhì)量。構(gòu)件的隱蔽部位應(yīng)提前進行涂裝。

鋼構(gòu)件組裝的允許偏差見《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205-2001有關(guān)規(guī)定。

⑻焊接

焊接是鋼結(jié)構(gòu)加工制作中的關(guān)鍵步驟。

⑼摩擦面的處理

高強度螺栓摩擦面處理后的抗滑移系數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計的要求（一般為0.45～0.55）。摩擦面的處理可采用噴砂、噴丸、酸洗、砂輪打磨等方法，一般應(yīng)按設(shè)計要求進行，設(shè)計無要求時施工單位可采用適當?shù)姆椒ㄟM行施工。采用砂輪打磨處理摩擦面時,打磨范圍不應(yīng)小于螺栓孔徑的4倍,打磨方向宜與構(gòu)件受力方向垂直。高強度螺栓的摩擦連接面不得涂裝,高強度螺栓安裝完后,應(yīng)將連接板周圍封閉,再進行涂裝。

⑽涂裝、編號

涂裝環(huán)境溫度應(yīng)符合涂料產(chǎn)品說明書的規(guī)定,無規(guī)定時,環(huán)境溫度應(yīng)在5～之間,相對濕度不應(yīng)大于85%,構(gòu)件表面沒有結(jié)露和油污等,涂裝后4h內(nèi)應(yīng)保護免受淋雨。

鋼構(gòu)件表面的除銹方法和除銹等級應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定,其質(zhì)量要求應(yīng)符合國家標準《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》的規(guī)定。構(gòu)件表面除銹方法和除銹等級應(yīng)與設(shè)計采用的涂料相適應(yīng)。

施工圖中注明不涂裝的部位和安裝焊縫處的30～寬范圍內(nèi)以及高強度螺栓摩擦連接面不得涂裝。涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計的要求。

構(gòu)件涂裝后,應(yīng)按設(shè)計圖紙進行編號,編號的位置應(yīng)符合便于堆放、便于安裝、便于檢查的原則。對于大型或重要的構(gòu)件還應(yīng)標注重量、重心、吊裝位置和定位標記等記號。編號的匯總資料與運輸文件、施工組織設(shè)計的文件、質(zhì)檢文件等統(tǒng)一起來,編號可在竣工驗收后加以復(fù)涂。

加工制作圖的繪制、號料、放線、切割、坡口加工、開制孔、組裝(包括矯正)、焊接、摩擦面的處理、涂裝與編號是鋼結(jié)構(gòu)加工制作的主要工藝。

4）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗收、運輸、堆放

⑴鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗收

鋼構(gòu)件加工制作完成后,應(yīng)按照施工圖和國標《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50205-)的規(guī)定進行驗收,有的還分工廠驗收、工地驗收,因工地驗收還增加了運輸?shù)囊蛩?鋼構(gòu)件出廠時,應(yīng)提供下列資料：

①產(chǎn)品合格證及技術(shù)文件。

②施工圖和設(shè)計變更文件。

③制作中技術(shù)問題處理的協(xié)議文件。

④鋼材、連接材料、涂裝材料的質(zhì)量證明或試驗報告。

⑤焊接工藝評定報告。

⑥高強度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)試驗報告,焊縫無損檢驗報告及涂層檢測資料。

⑦主要構(gòu)件檢驗記錄。

⑧預(yù)拼裝記錄,由于受運輸、吊裝條件的限制,另外設(shè)計的復(fù)雜性,有時構(gòu)件要分二段或若干段出廠,為了保證工地安裝的順利進行,在出廠前進行預(yù)拼裝（需預(yù)拼裝時）。

⑨構(gòu)件發(fā)運和包裝清單。

⑵構(gòu)件的運輸

發(fā)運的構(gòu)件,單件超過3t的,宜在易見部位用油漆標上重量及重心位置的標志,以免在裝、卸車和起吊過程中損壞構(gòu)件；節(jié)點板、高強度螺栓連接面等重要部分要有適當?shù)谋Ｗo措施,零星的部件等都要按同一類別用螺栓和鐵絲緊固成束或包裝發(fā)運。

大型或重型構(gòu)件的運輸應(yīng)根據(jù)行車路線、運輸車輛的性能、碼頭狀況、運輸船只來編制運輸方案。在運輸方案中要著重考慮吊裝工程的堆放條件、工期要求來編制構(gòu)件的運輸順序。

運輸構(gòu)件時,應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長度、重量斷面形狀選用車輛；構(gòu)件在運輸車輛上的支點、兩端伸長的長度及綁扎方法均應(yīng)保證構(gòu)件不產(chǎn)生永久變形、不損傷涂層。構(gòu)件起吊必須按設(shè)計吊點起吊,不得隨意。

公路運輸裝運的高度極限,如需通過隧道時,則高度極限,構(gòu)件長出車身不得超過。

⑶構(gòu)件的堆放

構(gòu)件一般要堆放在工廠的堆放場和現(xiàn)場的堆放場。構(gòu)件堆放揚地應(yīng)平整堅實,無水坑、冰層,地面平整干燥,并應(yīng)排水通暢,有較好的排水設(shè)施,同時有車輛進出的回路。

構(gòu)件應(yīng)按種類、型號、安裝順序劃分區(qū)域,插豎標志牌。構(gòu)件底層墊塊要有足夠的支承面,不允許墊塊有大的沉降量,堆放的高度應(yīng)有計算依據(jù),以最下面的構(gòu)件不產(chǎn)生永久變形為準,不得隨意堆高。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品不得直接置于地上,要墊高。

在堆放中,發(fā)現(xiàn)有變形不合格的構(gòu)件,則嚴格檢查,進行矯正,然后再堆放。不得把不合格的變形構(gòu)件堆放在合格的構(gòu)件中,否則會大大地影響安裝進度。

對于已堆放好的構(gòu)件,要派專人匯總資料,建立完善的進出廠的動態(tài)管理,嚴禁亂翻、亂移。同時對已堆放好的構(gòu)件進行適當保護,避免風(fēng)吹雨打、日曬夜露。

不同類型的鋼構(gòu)件一般不堆放在一起。同一工程的鋼構(gòu)件應(yīng)分類堆放在同一地區(qū)，便于裝車發(fā)運。

2．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊接

1）焊接方法

(1)焊接方法概述

焊接是借助于能源,使兩個分離的物體產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成整體的過程。用焊接方法不僅可以連接金屬材料,如鋼材、鋁、銅、鈦等,還能連接非金屬,如塑料、陶瓷,甚至還可以解決金屬和非金屬之間的連接,我們統(tǒng)稱為工程焊接。用焊接方法制造的結(jié)構(gòu)稱為焊接結(jié)構(gòu),又稱工程焊接結(jié)構(gòu)。根據(jù)對象和用途大致可分為建筑焊接結(jié)構(gòu)、貯罐和容器焊接結(jié)構(gòu)、管道焊接結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性焊接結(jié)構(gòu)四類,我們所稱的鋼結(jié)構(gòu)包含了這四類焊接結(jié)構(gòu)。選用的結(jié)構(gòu)材料是鋼材,而且大多為普通碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼,常用的鋼號有Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq等,主要的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊、自保護電弧焊、埋弧焊、電渣焊、等離子焊、激光焊、電子束焊、栓焊等。

在鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝領(lǐng)域中，廣泛使用的是電弧焊。在電弧焊中又以藥皮焊條手工電弧焊、自動埋弧焊、半自動與自動CO2氣體保護焊和自保護電弧焊為主。在某些特殊應(yīng)用場合，則必須使用電渣焊和栓焊。

(2)手工電弧焊

依靠電弧的熱量進行焊接的方法稱為電弧焊,手工電弧焊是用手工操作焊條進行焊接的一種電弧焊,是鋼結(jié)構(gòu)焊接中最常用的方法。焊條和焊件就是兩個電極,產(chǎn)生電弧,電弧產(chǎn)生大量的熱量,熔化焊條和焊件，焊條端部熔化形成熔滴,過渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并進行一系列復(fù)雜的物理—冶金反應(yīng)。隨著電弧的移動,液態(tài)熔池逐步冷卻、結(jié)晶,形成焊縫。在高溫作用下,冷敷于電焊條鋼芯上的藥皮熔融成熔渣,覆蓋在熔池金屬表面,它不僅能保護高溫的熔池金屬不與空氣中有害的氧、氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且還能參與熔池的化學(xué)反應(yīng)和滲入合金等,在冷卻凝固的金屬表面,形成保護渣殼。

(3)氣體保護電弧焊

又稱為熔化極氣體電弧焊,以焊絲和焊件作為兩個極,兩極之間產(chǎn)生電弧熱來溶化焊絲和焊件母材,同時向焊接區(qū)域送人保護氣體,使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材與周圍的空氣隔開,焊絲自動送進,在電弧作用下不斷熔化,與熔化的母材一起融合,形成焊縫金屬。這種焊接法簡稱GMAW(GasMetalArcWelding)由于保護氣體的不同,又可分為：CO2氣體保護電弧焊,是目前最廣泛使用的焊接法,特點是使用大電流和細焊絲,焊接速度快、熔深大、作業(yè)效率高；M(Metal-Inert-Gas)電弧焊,是將CO2氣體保護焊的保護氣體變成Ar或He等惰性氣體；MAG(Metal-Active-Gas)電弧焊,使用CO2和Ar的混合氣體作為保護氣體(80%Ar+20%CO2),這種方法既經(jīng)濟又有MIG的好性能。

(4)自保護電弧焊

自保護電弧焊曾稱為無氣體保護電弧焊。與氣體保護電弧焊相比抗風(fēng)性好,風(fēng)速達/s時仍能得到無氣孔而且力學(xué)性能優(yōu)越的焊縫。由于自動焊接,因此焊接效率極高。焊槍輕,不用氣瓶,因此操作十分方便,但焊絲價格比CO2保護焊的要高。在海洋平臺、目前美國的超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)廣泛使用這種方法。

自保護電弧焊用焊絲是藥芯焊絲,使用的焊機為比交流電源更穩(wěn)定焊接的直流平特性電源。

(5)埋弧焊

埋弧焊是電弧在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下燃燒的一種電弧焊。原理如下：向熔池連續(xù)不斷送進的裸焊絲,既是金屬電極,也是填充材料,電弧在焊劑層下燃燒,將焊絲、母材熔化而形成熔池。熔融的焊劑成為熔渣,覆蓋在液態(tài)金屬熔池的表面,使高溫熔池金屬與空氣隔開。焊劑形成熔渣除了起保護作用外,還與熔化金屬參與冶金反應(yīng),從而影響焊縫金屬的化學(xué)成分。

2）焊接變形的種類

焊接變形可分為線性縮短、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪形失穩(wěn)變形等。

線性縮短：是指焊件收縮引起的長度縮短和寬度變窄的變形,分為縱向縮短和橫向縮短。

角變形：是由于焊縫截面形狀在厚度方向上不對稱所引起的,在厚度方向上產(chǎn)生的變形。

波浪變形：大面積薄板拼焊時,在內(nèi)應(yīng)力作用下產(chǎn)生失穩(wěn)而使板面產(chǎn)生翹曲成為波浪形變形。

扭曲變形：焊后構(gòu)件的角變形沿構(gòu)件縱軸方向數(shù)值不同及構(gòu)件翼緣與腹板的縱向收縮不一致，綜合而形成的變形形態(tài)。扭曲變形一旦產(chǎn)生則難以矯正。主要由于裝配質(zhì)量不好,工件擱置不正,焊接順序和方向安排不當造成的,在施工中特別要引起注意。

構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形使其外形不符合設(shè)計圖紙和驗收要求不僅影響最后裝配工序的正常進行，而且還有可能降低結(jié)構(gòu)的承載能力。如已產(chǎn)生角變形的對接和搭接構(gòu)件在受拉時將引起附加彎矩，其附加應(yīng)力嚴重時可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的超載破壞。

3）焊接殘余變形量的影響因素

主要影響因素包括：

①焊縫截面積的影響：焊縫面積越大，冷卻時引起的塑性變形量越大。焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的，而且起主要的影響。

②焊接熱輸入的影響：一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區(qū)增大。對縱向、橫向及角變形都有變形增大的影響。

③工件的預(yù)熱、層間溫度影響：預(yù)熱、層間溫度越高，相當于熱輸入增大，使冷卻速度慢，收縮變形增大。

④焊接方法的影響：各種焊接方法的熱輸入差別較大，在其他條件相同情況下，收縮變形值不同。

⑤接頭形式的影響：焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方法等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向及角變形量有不同的影響。

⑥焊接層數(shù)的影響：橫向收縮在對接接頭多層焊時，第一道焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規(guī)律，第一層以后相當于無間隙對接焊，接近于蓋面焊時已與堆焊的條件和變形規(guī)律相似，因此收縮變形相對較??；縱向變形，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數(shù)越多，縱向變形越小。

4）焊接的主要缺陷

國標《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》將焊縫缺陷分為六類,裂紋、孔穴、固體夾雜,未熔合和末焊透、形狀缺陷和上述以外的其他缺陷。每一缺陷大類用一個三位阿拉伯數(shù)字標記,每一缺陷小類用一個四位阿拉伯數(shù)字標記,同時采用國際焊接學(xué)會(IⅣ)“參考射線底片匯編”中字母代號來對缺陷進行簡化標記。

⑴裂紋缺陷以焊縫冷卻結(jié)晶時出現(xiàn)裂紋的時間階段區(qū)分有熱裂紋（高溫裂紋）、冷裂紋、延遲裂紋。

①熱裂紋

熱裂紋是由于焊縫金屬結(jié)晶時造成嚴重偏析,存在低熔點雜質(zhì),另外是由于焊接拉伸應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的。防止措施有：

控制焊縫的化學(xué)成分。降低母材及焊接材料中形成低熔點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比值達到20～60。

控制焊接工藝參數(shù)。控制焊接電流和焊接速度，使各焊道截面上部的寬度和深度比值達到1.1～1.2,同時控制焊接熔池形狀；避免坡口和間隙過小使焊縫成形系數(shù)太小；焊前預(yù)熱可降低預(yù)熱裂紋的傾向；合理的焊接順序可以使大多數(shù)焊縫在較小的拘束度下焊接，減小焊縫收縮時所受拉應(yīng)力，也可減小熱裂紋傾向。

②冷裂紋

冷裂紋發(fā)生于焊縫冷卻過程中較低溫度時，或沿晶或穿晶形成，視焊接接頭所受的應(yīng)力狀態(tài)和金相組織而定。冷裂紋也可以在焊后經(jīng)過一段時間（幾小時或幾天）才出現(xiàn)，稱之為延遲裂紋。

防止的辦法是：焊前烘烤,徹底清理坡口和焊絲表面的油、水、銹、污等減少擴散氫含量。焊前預(yù)熱、焊后緩冷,進行焊后熱處理。采取降低焊接應(yīng)力的工藝措施，如：在實際工作中，如果施焊條件許可雙面焊，結(jié)構(gòu)承載條件允許部分焊透焊接時，應(yīng)盡量采用對稱坡口或部分焊透焊縫作為降低冷裂紋傾向的措施之一。

⑵孔穴缺陷分為氣孔和弧坑縮孔兩種。氣孔造成的主要原因：

焊條、焊劑潮濕,藥皮剝落；坡口表面有油、水、銹污等未清理干凈；電弧過長,熔池面積過大；保護氣體流量小,純度低；焊矩擺動大,焊絲攪拌熔池不充分；焊接環(huán)境濕度大,焊工操作不熟練。

防止措施：

①不得使用藥皮剝落、開裂、變質(zhì)、偏心和焊芯銹蝕的焊條,對焊條和焊劑要進行烘烤。

②認真處理坡口。

③控制焊接電流和電弧長度。

④提高操作技術(shù),改善焊接環(huán)境。

弧坑縮孔是由于焊接電流過大,滅弧時間短而造成的,因此要選用合適的焊接參數(shù),焊接時填滿弧坑或采用電流衰減滅弧。利用超聲波探傷,搞清缺陷的位置后,用碳弧氣刨等完全鏟除焊縫,搞成船底形的溝再進行補焊,焊后再次檢查。

⑶固體夾雜缺陷有夾渣和金屬夾雜兩種缺陷。

造成夾渣的原因有：

多道焊層清理不干凈；電流過小,焊接速度快,熔渣來不及浮出；焊條或焊矩角度不當,焊工操作不熟練,坡口設(shè)計不合理,焊條形狀不良。

防止辦法是：徹底清理層間焊道；合理選用坡口,改善焊層成形,提高操作技術(shù)。

金屬夾雜缺陷是由于：氬弧焊采用接觸引弧,操作不熟練；鎢級與熔池或焊絲短路；焊接電流過大,鎢棒嚴重燒損。

防止辦法是：氬弧焊時盡量采用高頻引弧,提高操作技術(shù),選用合適的焊接工藝。

⑷未熔合缺陷主要是由于運條速度過快,焊條焊矩角度不對，電弧偏吹；坡口設(shè)計不良，電流過小，電弧過長，坡口或夾層清理不干凈造成的。

防止辦法是：提高操作技術(shù)，選用合適的工藝參數(shù)，選用合理的坡口，徹底清理焊件。

未焊透缺陷產(chǎn)生的原因是由于坡口設(shè)計不良，間隙過小，操作不熟練等造成的。

防止辦法是：選用合理的坡口形式，保證組對間隙，選用合適的規(guī)范參數(shù)，提高操作技術(shù)。

⑸形狀缺陷分為咬邊、焊瘤、下塌、根部收縮、錯邊、角度偏差、焊縫超高、表面不規(guī)則等。

咬邊缺陷是由于電流過大或電弧過長，埋弧焊時電壓過低，焊條和焊絲的角度不合適等原因造成的。對咬邊部分需用直徑3.2～的焊絲進行修補焊接。

焊瘤是由于電流偏大或火焰率過大造成的,另外焊工技術(shù)差也是主要原因。對于重要的對接焊部分的焊瘤要用砂輪等除去。

下塌缺陷又稱為壓坑缺陷,是由于焊接電流過大,速度過慢,因此熔池金屬溫度過高而造的。用碳弧氣刨進行鏟除,然后修補焊接。

根部收縮缺陷主要是焊接電流過大或火焰率過大,使熔池體積過大造成的,因此要選合適的工藝參數(shù)。

錯邊缺陷主要是組對不好,因此要求組對時嚴格要求。從背面進行補焊,也可使用背襯焊劑墊進行底層焊接,希望焊成傾斜度為1/2.5。

角度偏差缺陷主要由于組對不好,焊接變形等造成的,因此要求組對好,采用控制變形的措施才能防止發(fā)生。

焊縫超高、焊腳不對稱、焊縫寬度不齊、表面不規(guī)則等缺陷產(chǎn)生的主要原因是：焊接層次布置不好,焊工技術(shù)差,護目鏡顏色過深,影響了觀察熔池情況。

⑹其他缺陷

其他缺陷主要有電弧擦傷、飛濺、表面撕裂等。

電弧擦傷是由于焊把與工件無意接觸,焊接電纜破損；未在坡口內(nèi)引弧,而是在母材上任意引弧而造成的。因此,啟動電焊機前,檢查焊接,嚴禁與工件短路；包裹絕緣帶,必須在坡口內(nèi)引弧,嚴肅工藝紀律。

飛濺是由于焊接電流過大,或沒有采取防護措施，也有因CO2氣體保護焊焊接回路電感量不合適造成的。可采用涂白堊粉調(diào)整CO2氣體保護焊焊接回路的電感。5）焊接的質(zhì)量檢驗

焊接質(zhì)量檢驗包括焊前檢驗、焊接生產(chǎn)中檢驗和成品檢驗。

(1)焊前檢驗

檢驗技術(shù)文件(圖紙、標準、工藝規(guī)程等)是否齊備。焊接材料(焊條、焊絲、焊劑、氣體等)和鋼材原材料的質(zhì)量檢驗,構(gòu)件裝配和焊接件邊緣質(zhì)量檢驗、焊接設(shè)備(焊機和專用胎、模具等)是否完善。焊工應(yīng)經(jīng)過考試取得合格證,停焊時間達6個月及以上,必須重新考核方可上崗操作。

(2)焊接生產(chǎn)中的檢驗

主要是對焊接設(shè)備運行情況、焊接規(guī)范和焊接工藝的執(zhí)行情況,以及多層焊接過程中夾渣、焊透等缺陷的自檢等,目的是防止焊接過程中缺陷的形成,及時發(fā)現(xiàn)缺陷,采取整改措施,特別是為了提高焊工對產(chǎn)品質(zhì)量的高度責任心和認真執(zhí)行焊接工藝的嚴明的紀律性。

1）焊接工藝評定

首次使用的鋼材應(yīng)進行工藝評定,但當該鋼材與已評定過的鋼材具有同一強度等級和類似的化學(xué)成分時,可不進行焊接工藝評定。

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頭形式,需要進行預(yù)熱、后熱或焊后熱處理的構(gòu)件,都應(yīng)進行工藝評定。

進行工藝評定用的鋼材、焊接材料和焊接方法應(yīng)與工程所使用的相同；對于要求熔透的T形接頭焊接試件,應(yīng)與工程實物相當。焊接工藝評定應(yīng)由較高技能的焊工施焊。

2）焊接工藝

①施焊電源的網(wǎng)路電壓波動值應(yīng)在±5%范圍內(nèi),超過時應(yīng)增設(shè)專用變壓器或穩(wěn)壓裝置。

②根據(jù)焊接工藝評定編制工藝指導(dǎo)書,焊接過程中應(yīng)嚴格執(zhí)行。

③對接接頭、T形接頭、角接接頭、十字接頭等對接焊縫及組合焊縫應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧和引出板；其材料和坡口形式應(yīng)與焊件相同。引弧和引出的焊縫長度：埋弧焊應(yīng)大于,手弧焊及氣體保護焊應(yīng)大于。焊接完畢應(yīng)采用氣割切除引弧和引出板,不得用錘擊落,并修磨平整。

④角焊縫轉(zhuǎn)角處宜連續(xù)繞角施焊,起落弧點距焊縫端部宜大于；角焊縫端部不設(shè)引弧和引出板的連續(xù)焊縫,起落弧點距焊縫端部宜大于,弧坑應(yīng)填滿。

⑤下雪或下雨時不得露天施焊,構(gòu)件焊區(qū)表面潮濕或冰雪沒有清除前不得施焊,風(fēng)速超過或等于/s(CO2,保護焊風(fēng)速>/s),應(yīng)采取擋風(fēng)措施,定位焊工應(yīng)有焊工合格證。

⑥不得在焊道以外的母材表面引弧、熄弧。在吊車梁、吊車桁架及設(shè)計上有特殊要求的重要受力構(gòu)件其承受拉應(yīng)力區(qū)域內(nèi),不得焊接臨時支架、卡具及吊環(huán)等。

⑦多層焊接宜連續(xù)施焊,每一層焊道焊完后應(yīng)及時清理并檢查,如發(fā)現(xiàn)焊接缺陷應(yīng)清除后再施焊,焊道層間接頭應(yīng)平緩過渡并錯開。

⑧焊縫同一部位返修次數(shù),不宜超過兩次,超過二次時,應(yīng)經(jīng)焊接技術(shù)負責人核準后再進行。

⑨焊縫坡口和間隙超差時,不得采用填加金屬塊或焊條的方法處理。

⑩對接和T形接頭要求熔透的組合焊縫,當采用手弧焊封底,自動焊蓋面時,反面應(yīng)進行清根。

⑾T形接頭要求熔透的組合焊縫,應(yīng)采用船形埋弧焊或雙絲埋弧自動焊,宜選用直流電流；厚度t≤的薄壁構(gòu)件宜采用二氧化碳氣體保護焊。厚度t＞板的對接立焊縫宜采用電渣焊。

⑿栓釘焊接前應(yīng)用角向磨光機對焊接部位進行打磨,焊后,焊接處未完全冷卻之前,不得打碎瓷環(huán)。栓釘?shù)拇┩负?應(yīng)使壓型鋼板與鋼梁上翼緣緊密相貼其間隙不得>。

⒀軌道間采用手弧焊焊接時應(yīng)符合下列規(guī)定,軌道焊接宜采用厚度≥,寬≥的紫銅板彎制成與軌道外形相吻合的墊模；焊接的順序由下向上,先焊軌底,后焊軌腰、軌頭,最后修補四周；施焊軌底的第一層焊道時電流應(yīng)稍大些以保證焊透和便于排渣。每層焊完后要清理,前后兩層焊道的施焊方向應(yīng)相反；采取預(yù)熱、保溫和緩冷措施,預(yù)熱溫度為200～,保溫可采用石棉灰等。焊條選用氫型焊條。

⒁當壓軌器的軌板與吊車梁采用焊接時,應(yīng)采用小直徑焊條,小電流跳焊法施焊。

⒂柱與柱,柱與梁的焊接接頭,當采用大間隙加墊板的接頭形式時,第一層焊道應(yīng)熔透。

⒃焊接前預(yù)熱及層間溫度控制,宜采用測溫器具測量(點溫計、熱電偶溫度計等)。預(yù)熱區(qū)在焊道兩側(cè),其寬度應(yīng)各為焊件厚度的2倍以上,且不少于,環(huán)境溫度低于時,預(yù)(后)熱溫度應(yīng)通過工藝試驗確定。

⒄焊接H型鋼,其翼緣板和腹板應(yīng)采用半自動或自動氣割機進行切割,翼緣板只允許在長度方向拼接；腹板在長度和寬度方向均可拼接,拼接縫可為“,字形或“T”形,翼緣板的拼接縫與腹板的錯開以上,拼接焊接應(yīng)在H型鋼組裝前進行。

⒅對需要進行后熱處理的焊縫,應(yīng)焊接后鋼材沒有完全冷卻時立即進行,后熱溫度為200～,保溫時間可按板厚每1h計,但不得少于2h。

(3)焊接檢驗

全部焊接工作結(jié)束,焊縫清理干凈后進行成品檢驗。檢驗的方法有很多種,通?？煞譃闊o損檢驗和破壞性檢驗兩大類。

1）無損檢驗

可分為外觀檢查、致密性檢驗、無損探傷

①外觀檢查：是一種簡單而應(yīng)用廣泛的檢查方法,焊縫的外觀用肉眼或低倍放大鏡進行檢查表面氣孔、夾渣、裂紋、弧坑、焊瘤等,并用測量工具檢查焊縫尺寸是否符合要求。

根據(jù)結(jié)構(gòu)件承受荷載的特點,產(chǎn)生脆斷傾向的大小及危害性,將對接焊縫分為三級，不同質(zhì)量等級的焊縫，質(zhì)量要求不一樣，規(guī)定采用的檢驗比例、驗收標準也不一樣。

一級焊縫：重級工作制和起重量>50t的中級工作制的吊車梁,其腹板、翼緣板、吊車桁架的上下弦桿的拼接焊縫。

母材板厚Q235鋼t>,16Mn鋼t>,16Mnq、15Mnq鋼t>,且要求熔敷金屬在的沖擊功Akv≥27J,承受動載或靜載結(jié)構(gòu)的全焊透對接焊縫。

二級焊縫：除上述之外的其他全焊透對接焊縫及吊車梁腹板和翼緣板間組合焊縫為二級焊縫。

三級焊縫：非承載的不要求焊透或部分焊透的對接焊縫、組合焊縫以及角焊縫為三級焊縫。

②致密性檢驗,主要用水(氣)壓試驗、煤油滲漏、滲氨試驗、真空試驗、氦氣探漏等方法,這些方法對于管道工程、壓力容器等是很重要的方法。

③無損探傷：主要有磁粉探傷、渦流探傷、滲透探傷、射線探傷、超聲波探傷等,所謂無損探傷就是利用放射線、超聲波、電磁輻射、磁性、渦流、滲透性等物理現(xiàn)象,在不損傷被檢產(chǎn)品的情況下,發(fā)現(xiàn)和檢查內(nèi)部或表面缺陷的方法。

磁粉探傷(MT)：是利用焊件在磁化后,在缺陷的上部會產(chǎn)生不規(guī)則的磁力線這一現(xiàn)象來判斷焊縫中缺陷位置?？煞譃楦煞鄯?、濕粉法、螢光法等幾種。

渦流探傷(ET)：將焊件處于交流磁場的作用下,由于電磁感應(yīng)的結(jié)果會在焊件中產(chǎn)生渦流。渦流產(chǎn)生的磁場將削弱主磁場,形成疊加磁場。焊件中的缺陷會使渦流發(fā)生變化,也會使疊加磁場發(fā)生變化,探傷儀將通過測量線圈發(fā)現(xiàn)缺陷。

滲透探傷(PT)：是依靠液體的滲透性能來檢查和發(fā)現(xiàn)焊件表面的開口缺陷,一般有著色法和螢光法。

射線探傷(RT)：是檢驗焊縫內(nèi)部缺陷的準確而可靠的方法。當射線透過焊件時,焊縫內(nèi)的缺陷對射線的衰減和吸收能力與密實材料不同,使射線作用在膠片上,由于射線強度不同,膠片沖洗后深淺影像不同,而判斷出內(nèi)部缺陷。

超聲波探傷(UT)：是利用頻率超過20kHz的超聲波在滲入金屬材料內(nèi)部遇到異質(zhì)界面時會產(chǎn)生反射的原理來發(fā)現(xiàn)缺陷。

2）破壞性檢驗

焊接質(zhì)量的破壞性檢驗包括焊接接頭的機械性能試驗、焊縫化學(xué)成分分析、金相組織測定、擴散含量測定、接頭的耐腐蝕性能試驗等,主要用于測定接頭或焊縫性能是否能滿足使用要求。

①機械性能試驗：包括測定焊接接頭的強度、延伸率、斷面收縮率、拉伸試驗、冷彎試驗、沖擊試驗等,國標《焊接接頭機械性能試驗取樣方法》（GB2649）規(guī)定了取樣方法,國標《焊接接頭拉伸試驗方法》（GB2651）規(guī)定了金屬材料焊接接頭橫向拉伸試驗和點焊接頭的剪切試驗方法；國標《金屬拉伸試驗方法》（GB228）和國標《金屬高溫拉伸試驗方法》（GB4338）規(guī)定了拉伸試驗的方法；國標《焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法》（GB2653）規(guī)定了焊接接頭正彎及背彎試驗,橫向側(cè)彎試驗,縱向正彎及背彎試驗,管材壓扁試驗等的方法；國標《焊接接頭沖擊試驗方法》規(guī)定了焊接接頭的夏比沖擊試驗方法,以測定試樣的沖擊吸收功。

②化學(xué)成分分析：是對焊縫的化學(xué)成分分析,是測定熔敷金屬化學(xué)成分,我國的焊條標準中對此做出了專門的規(guī)定。③金相組織測定,是為了了解焊接接頭各區(qū)域的組織,晶粒度大小和氧化物夾雜,氫白點等缺陷的分布情況,通常有宏觀和微觀方法之分。

④擴散氫測定：國標《電焊條熔敷金屬中擴散氫測定方法》（GB3965）適用于手工電弧焊藥皮焊條熔敷金屬中擴散氫含量的測定。

⑤耐腐蝕試驗方法：國標《不銹鋼耐腐蝕試驗方法》（GB4334）等規(guī)定不同腐蝕試驗方法,不同的原理和評定判斷法。3．螺栓連接

螺栓作為鋼結(jié)構(gòu)主要連接緊固件，通常用于鋼結(jié)構(gòu)中構(gòu)件間的連接、固定、定位等，鋼結(jié)構(gòu)中使用的連接螺栓一般分為普通螺栓和高強度螺栓兩種。

普通螺栓連接

鋼結(jié)構(gòu)普通螺栓連接即將螺栓、螺母、墊圈機械地和連接件連接在一起形成的一種連接方式。一般受力較大的結(jié)構(gòu)或承受動荷載的結(jié)構(gòu)，當采用普通螺栓連接時，螺栓應(yīng)采用精制螺栓以減小接頭的變形量。精制螺栓連接是一種緊配合連接，即螺栓孔徑和螺栓直徑差一般在0.2～，有的要求螺栓孔徑和螺栓直徑相等，施工時需要強行打入。精制螺栓連接加工費用高、施工難度大，工程上已極少使用，逐漸被高強度螺栓連接所替代。

（1）普通螺栓種類

1）普通螺栓的材性

螺栓按照性能等級分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、、12.9十個等級，其中8.8級以上螺栓材質(zhì)為低碳合金鋼或中碳鋼并經(jīng)過熱處理(淬火、回火)，通稱為高強度螺栓，8.8級以下（不含8.8級）通稱為普通螺栓。

螺栓性能等級標號由兩部分數(shù)字組成，分別表示螺栓的公稱抗拉強度和材質(zhì)的屈強比。如性能等級分4.6級的螺栓其含義為：第一部分數(shù)字（4.6中的“）為螺栓材質(zhì)公稱抗拉強度（N/mm2）的1/；第二部分數(shù)字（4.6中的“）為螺栓材質(zhì)的屈強比的10倍；兩部分數(shù)字的乘積（4×6=“）為螺栓材質(zhì)公稱屈服點的（N/mm2）的1/10。

2）普通螺栓的規(guī)格

普通螺栓按照形式可分為六角頭螺栓、雙頭螺栓、沉頭螺栓等；按制作精度可分為A、B、C級三個等級，A、B級為精制螺栓，C級為粗制螺栓，鋼結(jié)構(gòu)用連接螺栓，除特殊說明外，一般即為普通粗制C級螺栓。

3）螺母

鋼結(jié)構(gòu)常用的螺母，其公稱高度h大于或等于0.8D(D為與其相匹配的螺栓直徑),螺母強度設(shè)計應(yīng)選用與之其相匹配螺栓中最高性能等級的螺栓強度,當螺母擰緊到螺栓保證荷載時,必須不發(fā)生螺紋脫扣。

螺母性能等級分4、5、6、8、9、10、12等，其中8級（含8級）以上螺母與高強度螺栓匹配，8級以下螺母與高強度螺栓匹配。

螺母的螺紋應(yīng)和螺栓相一致，一般應(yīng)為粗牙螺紋（除非特殊說明用細牙螺紋），螺母的機械性能主要是螺母的保證應(yīng)力和強度，其值應(yīng)符合GB3098.2的規(guī)定。

4）墊圈

常用鋼結(jié)構(gòu)連接的墊圈，按形狀及其使用功能可以分成以下幾類：

圓平墊圈——一般放置于緊固螺栓頭及螺母的支承面下面，用以增加螺栓頭及螺母的支承面，同時防止被連接件表面損傷；

方型墊圈——一般置于地腳螺栓頭及螺母的支承面下，用以增加支承面及遮蓋較大螺栓孔眼；

斜墊圈——主要用于工字鋼、槽鋼翼緣傾斜面的墊平，使螺母支承面垂直于螺桿，避免緊固時造成螺母支承面和被連接的傾斜面局部接觸；

彈簧墊圈——防止螺栓擰緊后在動載作用下的振動和松動，依靠墊圈的彈性功能及斜口摩擦面防止螺栓的松動，一般用于有動荷載（振動）或經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu)連接處。

（2）普通螺栓的施工

1）一般要求

普通螺栓作為永久性連接螺栓時，應(yīng)符合下列要求：

①對一般的螺栓連接，螺栓頭和螺母下面應(yīng)放置平墊圈，以增大承壓面積。

②螺栓頭下面放置的墊圈一般不應(yīng)多于2個，螺母頭下的墊圈一般應(yīng)多于1個。

③對于設(shè)計有要求放松的螺栓、錨固螺栓應(yīng)采用有放松裝置的螺母或彈簧墊圈，或用人工方法采取放松措施。

④對于承受動荷載或重要部位的螺栓連接，應(yīng)按設(shè)計要求放置彈簧墊圈，彈簧墊圈必須設(shè)置在螺母一側(cè)。

⑤對于工字鋼、槽鋼類型鋼應(yīng)盡量使用斜墊圈，使螺母和螺栓頭部的支承面垂直于螺桿。

2）螺栓直徑及長度的選擇

螺栓直徑：原則上應(yīng)由設(shè)計人員按等強原則通過計算確定，但對一個工程來講，螺栓直徑規(guī)格應(yīng)盡可能少，有的還需要適當歸類，便于施工和管理。

螺栓長度：通常是指螺栓螺頭內(nèi)側(cè)面到螺桿端頭的長度，一般都是以進制；從螺栓的標準規(guī)格上可以看出，螺紋的長度基本不變，顯而易見，影響螺栓長度的因素主要有：被連接件的厚度、螺母高度、墊圈的數(shù)量及厚度等，一般可按下列公式計算：

L=δ+H+nh+C（6-1）

式中δ——被連接件總厚度，mm；

H——螺母高度，mm，一般為0.8D(D為與其相匹配的螺栓直徑);

n——墊圈個數(shù)；

h——墊圈的厚度，mm；

C——螺紋外露部分長度（mm）（2～3扣為宜，一般為）。

3）常用螺栓連接形式

常用螺栓連接形式主要有：平接連接、搭接連接、T型連接等連接方式。

4）螺栓的布置

螺栓的連接接頭中螺栓的排列布置主要有并列和交錯排列兩種形式，螺栓間的間距確定既要考慮連接效果（連接強度和變形），同時要考慮螺栓的施工要求。

5）螺栓孔

對于精制螺栓（A、B級螺栓），螺栓孔必須是Ⅰ類孔，應(yīng)具有H12的精度，孔壁表面粗糙度Ra不應(yīng)大于12.5μm，為保證上述精度要求必須鉆孔成型。

對于粗制螺栓（C級螺栓），螺栓孔為Ⅱ類孔，孔壁表面粗糙度Ra不應(yīng)大于25μm，其允許偏差為：直徑——0～+；圓度——；垂直度——0.03t且不大于（t為連接板的厚度）。

6）螺栓的緊固及其檢驗

普通螺栓連接對螺栓緊固軸力沒有要求，因此螺栓的緊固施工以操作者的手感及連接接頭的外形控制為準，保證被連接接觸面能密貼，無明顯的間隙。螺栓的緊固次序應(yīng)從中間開始，對稱向兩邊進行；對大型接頭應(yīng)采用復(fù)擰，即兩次緊固方法，保證接頭內(nèi)各個螺栓能均勻受力。

普通螺栓連接螺栓緊固檢驗比較簡單，即用3公斤小錘，一手扶螺栓（或螺母）頭，另一手用錘敲，要求螺栓頭（或螺母）不偏移、不顫動、不松動，錘聲比較干脆，否則說明螺栓緊固質(zhì)量不好，需要重新緊固施工。

高強度螺栓連接

高強度螺栓連接已經(jīng)發(fā)展成為與焊接并舉的鋼結(jié)構(gòu)主要連接形式之一，它具有受力性能好、耐疲勞、抗震性能好、連接剛度高，施工簡便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在建筑鋼結(jié)構(gòu)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)的工地連接中，成為鋼結(jié)構(gòu)安裝的主要手段之一。

高強度螺栓連接按其受力狀況，可分為摩擦型連接、摩擦-承壓型連接、承壓型連接和張拉型連接等幾種類型，其中摩擦型連接是目前廣泛采用的基本連接形式。

(1)高強度螺栓種類

高強度螺栓從外形上可分為大六角頭和扭剪型兩種；按性能等級可分為8.8級、10.9級、12.9級等，目前我國使用的大六角頭高強度螺栓有8.8級和10.9級兩種，扭剪型高強度螺栓只有10.9級一種。

大六角頭高強度螺栓連接副：含一個螺栓、一個螺母、兩個墊圈（螺頭和螺母兩側(cè)各一個墊圈）。螺栓、螺母、墊圈在組成一個連接副時，其性能等級要匹配。

扭剪型高強度螺栓連接副：含一個螺栓、一個螺母、一個墊圈。螺栓、螺母、墊圈在組成一個連接副時，其性能等級要匹配。

高強度螺栓連接副實物的機械性能主要包括螺栓的抗拉荷載、螺母的保證荷載、及實物硬度等。對于高強度螺栓連接副，不論是10.9級和8.8級螺栓，所采用的墊圈是一致的，其硬度要求都是HV30329～（HRC35～45）。

（2）高強度螺栓施工

1）一般規(guī)定

①高強度螺栓連接在施工前應(yīng)對連接副實物和磨擦面進行檢驗和復(fù)驗，合格后才能進入安裝施工。

②對每一個連接接頭，應(yīng)先用臨時螺栓或沖釘定位，為防止損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化，嚴禁把高強度螺栓作為臨時螺栓使用。對一個接頭來說，臨時螺栓和沖釘?shù)臄?shù)量原則上應(yīng)根據(jù)該接頭可能承擔的荷載計算確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

不得少于安裝螺栓總數(shù)的1/3；

不得少于兩個臨時螺栓；

沖釘穿入數(shù)量不宜多于臨時螺栓的30%。

③高強度螺栓的穿入，應(yīng)在結(jié)構(gòu)中心位置調(diào)整后進行，其穿入方向應(yīng)以施工方便為準，力求一致；安裝時要注意墊圈的正反面，即：螺母帶圓臺面的一側(cè)應(yīng)朝向墊圈有倒角的一側(cè)；對于大六角頭高強度螺栓連接副靠近螺頭一側(cè)的墊圈，其有倒角的一側(cè)朝向螺栓頭。

④高強度螺栓的安裝應(yīng)能自由穿入孔，嚴禁強行穿入，如不能自由穿入時，該孔應(yīng)用鉸刀進行修整，修整后孔的最大直徑應(yīng)小于1.2倍螺栓直徑。修孔時，為了防止鐵屑落入板迭縫中，鉸孔前應(yīng)將四周螺栓全部擰緊，使板迭密貼后再進行，嚴禁氣割擴孔。

⑤高強度螺栓連接中連接鋼板的孔徑略大于螺栓直徑，并必須采取鉆孔成型方法，鉆孔后的鋼板表面應(yīng)平整、孔邊無飛邊和毛刺，連接板表面應(yīng)無焊接飛濺物、油污等，螺栓孔徑及允許偏差見表6-11。

⑥高強度螺栓連接板螺栓孔的孔距及邊距除應(yīng)符合規(guī)范要求外，還應(yīng)考慮專用施工機具的可操作空間。

⑦高強度螺栓在終擰以后，螺栓絲扣外露應(yīng)為2至3扣，其中允許有10%的螺栓絲扣外露1扣或4扣。

2）大六角頭高強度螺栓連接施工

①扭矩法施工：對大六角頭高強度螺栓連接副來說，當扭矩系數(shù)k確定之后，由于螺栓的軸力（預(yù)拉力）P是由設(shè)計規(guī)定的，則螺栓應(yīng)施加的扭矩值M就可以根據(jù)公式（6-2）很容易地計算確定，根據(jù)計算確定的施工扭矩值，使用扭矩扳手（手支、電動、風(fēng)動）按施工扭矩值進行終擰，這就是扭矩法施工的原理。

扭矩值M與軸力（預(yù)拉力）P之間對應(yīng)關(guān)系：

M=K?D?P（6-2）

式中D——螺栓公稱直徑（mm）；

P——螺栓軸力，KN；

M——施加于螺母上扭矩值，KN?m；

K——扭矩系數(shù)

在確定螺栓的軸力P時應(yīng)根據(jù)設(shè)計預(yù)拉力值，一般考慮螺栓的施工預(yù)拉力損失10%，即螺栓施工預(yù)拉力（軸力）P按1.1倍的設(shè)計預(yù)拉力取值。

螺栓在儲存和使用過程中扭矩系數(shù)易發(fā)生變化，所以在工地安裝前一般都要進行扭矩系數(shù)復(fù)檢，復(fù)檢合格后根據(jù)復(fù)驗結(jié)果確定施工扭矩，并以此安排施工。

扭矩系數(shù)試驗用螺栓、螺母、墊圈試樣，應(yīng)從同批螺栓副中隨機抽取，按批量大小一般取5～10套，試驗狀態(tài)應(yīng)與螺栓使用狀態(tài)相同，試樣不允許重復(fù)使用。扭矩系數(shù)復(fù)驗應(yīng)在國家認可的有資質(zhì)的檢測單位進行，試驗所用的軸力計和扭矩扳手應(yīng)經(jīng)計量認證。

在采用扭矩法終擰前，應(yīng)首先進行初擰，對螺栓多的大接頭，還需進行復(fù)擰。初擰的目的就是使連接接觸面密貼，螺栓“吃上勁”，一般常用規(guī)格螺栓(M20、M22、M24)的初擰扭矩在200-300N?m，螺栓軸力達到10-50kN即可，在實際操作中，可以讓一個操作工作用普通板手用自己的手力擰緊即可。

初擰、復(fù)擰及終擰的次序，一般地講都是從中間向兩邊或四周對稱進行，初擰和終擰的螺栓都應(yīng)做不同的標記，避免漏擰、超擰等不安全隱患，同時也便于檢查人員檢查緊固質(zhì)量。

②轉(zhuǎn)角法施工。因扭矩系數(shù)的離散性，特別是螺栓制造質(zhì)量或施工管理不善，扭矩系數(shù)超過標準值（平均值和變異系數(shù)），在這種情況下采用扭矩法施工，即用扭矩值控制螺栓軸力的方法就會出現(xiàn)較大的誤差，欠擰或超擰問題突出。為解決這一問題，引入轉(zhuǎn)角法施工，即利用螺母旋轉(zhuǎn)角度以控制螺桿彈性伸長量來控制螺栓軸向力的方法。

試驗結(jié)果表明，螺栓在初擰以后，螺母的旋轉(zhuǎn)角度與螺栓軸向力成對應(yīng)關(guān)系，當螺栓受拉處于彈性范圍內(nèi)，兩者呈線性關(guān)系，因此根據(jù)這一線性關(guān)系，在確定了螺栓的施工預(yù)拉力（一般為1.1倍設(shè)計預(yù)拉力）后，就很容易得到螺母的旋轉(zhuǎn)角度，施工操作人員按照此旋轉(zhuǎn)角度緊固施工，就可以滿足設(shè)計上對螺栓預(yù)拉力的要求，這就是轉(zhuǎn)角法施工的基本原理。

高強度螺栓轉(zhuǎn)角法施工分初擰和終擰兩步進行（必要時需增加復(fù)擰），初擰的要求比扭矩法施工要嚴，因為起初連接板間隙的影響，螺母的轉(zhuǎn)角大都消耗于板縫，轉(zhuǎn)角與螺栓軸力關(guān)系極不穩(wěn)定，初擰的目的是為消除板縫影響，給終擰創(chuàng)造一個大體一致的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)角法施工在我國已有30多年的歷史，但對初擰扭矩的大小沒有標準，各個工程根據(jù)具體情況確定，一般地講，對于常用螺栓（M20、M22、M24），初擰扭矩定在200～300N?m比較合適，原則上應(yīng)該使連接板縫密貼為準。終擰是在初擰的基礎(chǔ)上，再將螺母擰轉(zhuǎn)一定的角度，使螺栓軸向力達到施工預(yù)拉力。

轉(zhuǎn)角法施工次序如下：

初擰：采用定扭扳手，從栓群中心順序向外擰緊螺栓。

初擰檢查：一般采用敲擊法，即用小錘逐個檢查，目的是防止螺栓漏擰。

劃線：初擰后對螺栓逐個進行劃線。

終擰：用專用扳手使螺母再旋轉(zhuǎn)一下額定角度，螺栓群堅固的順序同初擰。

終擰檢查：對終擰后的螺栓逐個檢查螺母旋轉(zhuǎn)角度是否符合要求，可用量角器檢查螺栓與螺母上劃線的相對轉(zhuǎn)角。

作標記：對終擰完的螺栓用不同顏色筆作出明顯的標記，以防漏擰和重擰，并供質(zhì)檢人員檢查。

3）扭剪型高強度螺栓連接施工

扭剪型高強度螺栓連接副緊固施工相對于大六角頭高強度螺栓連接副緊固施工要簡便得多，正常的情況采用專用的電動扳手進行終擰，梅花頭擰掉標志著終擰的結(jié)束，對檢查人員來說也很直觀明了，只要檢查梅花頭掉沒掉就可以了。

為了減少接頭中螺栓群間相互影響及消除連接板面間的縫隙，堅固要分初擰和終擰兩個步驟進行，對于超大型的接頭還要進行復(fù)擰。扭剪型高強度螺栓連接副的初擰扭矩可適當加大，一般初擰螺栓軸力可以控制在螺栓終擰軸力值的50%～80%，對常用規(guī)格的高強度螺栓（M20、M22、M24）初擰扭矩可以控制在400～600N?m，若用轉(zhuǎn)角法初擰，初擰轉(zhuǎn)角控制在45°～75°，一般以

60°為宜。

由于扭剪型高強度螺栓是利用螺尾梅花頭切口的扭斷力矩來控制堅固扭矩的，所以用專用扳手進行終擰時，螺母一定要處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，即在螺母轉(zhuǎn)動一定角度后扭斷切口，才能起到控制終擰扭矩的作用。否則由于初擰扭矩達到可超過切口扭斷扭矩或出現(xiàn)其他一些不正常情況，終擰時螺母不再轉(zhuǎn)動切口即被擰斷，失去了控制作用，螺栓堅固狀態(tài)成為未知，造成工程安全隱患。

4）扭剪型高強度螺栓終擰過程如下：

①先將扳手內(nèi)套筒套入梅花頭上，再輕壓扳手，再將外套筒套在螺母上。完成本項操后最好晃動一下扳手，確認內(nèi)、外套筒均已套好，且調(diào)整套筒與連接板面垂直。

②按下扳手開關(guān)，外套筒旋轉(zhuǎn)，直至切口擰斷。

③切口斷裂，扳手開關(guān)關(guān)閉，將外套筒從螺母上卸下，此時注意拿穩(wěn)扳手，特別是高空作業(yè)。

④啟動頂桿開關(guān)，將內(nèi)套筒中已擰掉的梅花頭頂出，梅花頭應(yīng)收集在專用容器內(nèi)，禁止隨便丟棄，特別是高空墜落傷人。

（3）高強度螺栓連接摩擦面

1）影響摩擦面抗滑移系數(shù)的因素

①摩擦面處理方法及生銹時間；

②摩擦面狀態(tài)；

③連接母材鋼種；

④連接板厚度；

⑤環(huán)境溫度；

⑥摩擦面重復(fù)使用。

2）摩擦面的處理方法

①噴砂（丸）法

利用壓縮空氣為動力，將砂（丸）直接噴射到鋼材表面，使鋼材表面達到一定的粗糙度，鐵銹除掉，經(jīng)噴砂（丸）后的鋼材表面呈鐵灰色。這種方法一般效果較好，質(zhì)量容易達到，目前大型金屬結(jié)構(gòu)廠基本上都采用。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過噴砂（丸）處理過的摩擦面，在露天生銹一段時間，安裝前除掉浮銹，此方案能夠得到比較大的抗滑移系數(shù)值，理想的生銹時間為60～90d。

②化學(xué)處理—酸洗法

一般將加工完的構(gòu)件浸入酸洗槽中，停留一段時間，然后放入石灰槽中，中和及清水清洗，酸洗后鋼板表面應(yīng)無軋制鐵皮，呈銀灰色。這種方法的優(yōu)點是處理簡便，省時間，缺點主要是殘留酸液極易引起鋼板腐蝕，特別是在焊縫及邊角處。因此已較少使用。實驗結(jié)果表明，酸洗后生銹60～90d，表面粗糙度可達45～50μm。

③砂輪打磨法

對于小型工程或已有建筑物加固改造工程，常常采用手工方法進行摩擦面處理，砂輪打磨是最直接，最簡便的方法。在用砂輪機打磨鋼材表面時，砂輪打磨方向垂直于受力方向，打磨范圍應(yīng)為4倍螺栓直徑。打磨時應(yīng)注意鋼材表面不能有明顯的打磨凹坑。實驗結(jié)果表明，砂輪打磨以后，露天生銹60～90d，摩擦面粗糙度可達50～55μm。

④鋼絲刷人工除銹

用鋼絲刷將摩擦面處的鐵磷、浮銹、塵埃、油污等污物刷掉，使鋼材表面露出金屬光澤，保留原軋制表面，此方法一般用在不重要的結(jié)構(gòu)或受力不大的連接處，試驗結(jié)果表明，此法處理過的摩擦面抗滑移系數(shù)值能達到0.3左右。

（4）高強度螺栓連接施工的主要檢驗項目

1）主要檢驗項目

包括：螺栓實物最小荷載檢驗；扭剪型高強度螺栓連接副預(yù)拉力復(fù)驗；高強度螺栓連接副扭矩檢驗；高強度大六角頭螺栓連接副扭矩系數(shù)復(fù)驗；高強度螺栓連接摩擦面的抗滑系數(shù)檢驗。

2）主控項目

①鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝單位應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205—）附B的有關(guān)規(guī)定分別進行高強度螺栓連接摩擦面的抗滑系數(shù)試驗和復(fù)驗，現(xiàn)場處理的構(gòu)件摩擦面應(yīng)單獨進行摩擦面的抗滑系數(shù)試驗，其結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計要求。

②高強度大六角頭螺栓連接副終擰完成1h后、48h內(nèi)應(yīng)進行終擰扭矩檢查，檢查結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。檢查數(shù)量：按節(jié)點數(shù)抽查10%，且不應(yīng)少于10個節(jié)點；每個被抽查節(jié)點按螺栓數(shù)抽查10%，且不應(yīng)少于2個。

③扭剪型高強度螺栓連接副終擰后，除因構(gòu)造原因無法使用專用扳手擰掉梅花頭者外，未在終擰中擰掉梅花頭的螺栓數(shù)不應(yīng)大于該節(jié)點螺栓數(shù)5%。對所有梅花頭未擰掉的扭剪型高強度螺栓連接副應(yīng)采用扭矩法或轉(zhuǎn)角法進行終擰并作標記，且按上述②條中的規(guī)定進行終擰扭矩檢查。檢查數(shù)量：按節(jié)點數(shù)抽查10%，但不應(yīng)少于10個節(jié)點，被抽查點中梅花頭未擰掉的扭剪型高強度螺栓連接副全數(shù)進行終擰扭矩檢查。

3）一般項目

①高強度螺栓連接副的施擰順序和初擰、復(fù)擰扭矩應(yīng)符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行行業(yè)標準《鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接的設(shè)計施工及驗收規(guī)程》JGJ82的規(guī)定。

②高強度螺栓連接副終擰后，螺栓絲扣外露應(yīng)為2～3扣，其中允許有10%的螺栓絲扣外露1扣或4扣。檢查數(shù)量：按節(jié)點數(shù)抽查5%，且不應(yīng)少于10個。

③高強度螺栓連接摩擦面應(yīng)保持干燥、整潔，不應(yīng)有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等，除設(shè)計要求外摩擦面不應(yīng)涂漆。

④高強度螺栓應(yīng)自由穿入螺栓孔。高強度螺栓孔不應(yīng)采用氣割擴孔，擴孔數(shù)量應(yīng)征得設(shè)計同意，擴孔后的孔徑不應(yīng)超過1.2d（d為螺栓直徑）。

⑤螺栓球節(jié)點網(wǎng)架總拼完成后，高強度螺栓與球節(jié)點應(yīng)緊固連接，高強度螺栓擰入螺栓球內(nèi)的螺紋長度不應(yīng)小于1.0d（d為螺栓直徑），連接處不應(yīng)出現(xiàn)有間隙、松動等未擰緊情況。

4．鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防腐與涂飾

鋼結(jié)構(gòu)工程所處的工作環(huán)境不同，自然界中酸雨介質(zhì)或溫度、濕度的作用可能使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的物理和化學(xué)作用而受到腐蝕破壞，嚴重的將影響其強度、安全性和使用年限，為了減輕并防止鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，目前國內(nèi)外主要采用涂裝方法進行防腐。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件除銹的工藝、操作方法及質(zhì)量控制

從鋼結(jié)構(gòu)的零、部件到結(jié)構(gòu)整體的防腐和涂膜的質(zhì)量，主要決定于基層的除銹質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)的防腐與除銹采用的工藝、技術(shù)要求及質(zhì)量控制，均應(yīng)符合以下要求。

（1）鋼結(jié)構(gòu)的除銹是構(gòu)件在施涂之前的一道關(guān)鍵工序，除銹干凈可提高底防銹涂料的附著力，確保構(gòu)件的防腐質(zhì)量。

1）除銹及施涂工序要協(xié)調(diào)一致。金屬表面經(jīng)除銹處理后應(yīng)及時施涂防銹涂料，一般應(yīng)在6h以內(nèi)施涂完畢。如金屬表面經(jīng)磷化處理，須經(jīng)確認鋼材表面生成穩(wěn)定的磷化膜后，方可施涂防腐涂料。

2）施工現(xiàn)場拼裝的零部件，在下料、切割及矯正之后，均可進行除銹；并應(yīng)嚴格控制施涂防銹涂料的涂層。

對于拼裝的組合（包括拼合和箱合空間構(gòu)件）零件，在組裝前應(yīng)對其內(nèi)面進行除銹并施涂防腐涂料。

3）拼裝后的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，經(jīng)質(zhì)量檢查合格后，除安裝連接部位不準涂刷涂料外，其余部位均可進行除銹和施涂。

（2）除銹的工藝和技術(shù)應(yīng)符合以下要求：

手工和動力工具除銹。用鋼絲刷或風(fēng)動、電動等設(shè)備配以砂輪片、圓形鋼絲刷頭，將零部件表面銹蝕全部除去。

1）酸洗除銹。將構(gòu)件放入酸洗槽內(nèi)除去構(gòu)件上的油污和鐵銹，并應(yīng)將酸洗液清洗干凈。酸洗后應(yīng)進行磷化處理，使其金屬表面產(chǎn)生一層具有不溶性的磷酸鐵和磷酸錳保護膜，增加涂膜的附著力。

2）噴射或拋射除銹。用噴砂機將砂（石英砂、鐵砂或鐵丸）噴擊在從屬表面除去鐵銹并將表面清除干凈；噴砂過程中的機械粉塵應(yīng)有自動處理的裝置，防止粉末飛揚，確保環(huán)境衛(wèi)生。

（3）鋼結(jié)構(gòu)防腐的除銹等級應(yīng)符合設(shè)計要求

施涂的工藝、操作方法及質(zhì)量控制要點

（1）施涂方法及順序

1）施涂方法，主要根據(jù)涂料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)形狀等特點確定，一般采用刷涂法和噴涂法。

刷涂法：適用于油性基料的涂料。

噴涂法：適用于快干性和揮發(fā)性強的涂料。

2）涂順序一般是先上后下、先難后易、先左后右、先內(nèi)后外，以保持涂層的厚度均勻一致，不漏涂、不流墜為準。在第一道防銹涂料涂膜干燥后應(yīng)進行打磨、刮膩子、再打磨并除去表面浮粉，然后施涂第一道防腐底涂料。施涂飾面涂料，應(yīng)按設(shè)計要求的品種、顏色施涂，面層涂層的施涂方法與防銹涂料施涂方法相同。

（2）施涂的環(huán)境與溫度濕度

1）施涂作業(yè)宜在晴天和通風(fēng)良好的環(huán)境下進行，環(huán)境溫度規(guī)定宜為15~，還應(yīng)按涂料的產(chǎn)品說明書的規(guī)定執(zhí)行；

2）涂料施工環(huán)境的濕度一般宜在相對濕度小于80%的條件下進行；

3）鋼材表面的溫度必須高于空氣露點溫度以上，方能進行施工；

4）在有雨、霧、雪和較大灰塵的環(huán)境下，涂層可能受到油污、腐蝕介質(zhì)、鹽分等污染的環(huán)境下，沒有安全措施和防火、防爆工具條件下均需有可靠的防護措施。

施工前應(yīng)對涂料型號、名稱、顏色進行校對，同時檢查制造日期，如超過儲存期，重新取樣檢驗，質(zhì)量合格后才能使用，否則禁止使用。涂料及輔助材料不允許露天存放，嚴禁用敞口容器儲存和運輸。

（3）涂膜的遍數(shù)及厚度、驗收要求

涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計要求。當設(shè)計對涂層厚度無要求時，涂層干漆膜總厚度，室外應(yīng)為150μm，室內(nèi)應(yīng)為125μm；其允許偏差為—25μm。每遍涂層干漆膜厚度的合格質(zhì)量偏差為—5μm。抽查數(shù)量按構(gòu)件數(shù)抽查10%。且同類構(gòu)件不應(yīng)少于3件。

構(gòu)件表面不應(yīng)誤涂、漏涂，涂層不應(yīng)脫皮和返銹等。涂層應(yīng)均勻、無明顯皺皮、流墜、針眼和氣泡等。

（4）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝要求

1）防火涂料涂裝前鋼材表面除銹及防銹底漆涂裝應(yīng)符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定；

2）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的粘結(jié)強度、抗壓強度應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS24：90的規(guī)定；

3）薄涂型防火涂料的涂層厚度應(yīng)符合有關(guān)耐火等級的設(shè)計要求。厚涂防火涂料涂層的厚度，80%及以上面積應(yīng)符合有關(guān)耐火等級的設(shè)計要求，且最薄處厚度不應(yīng)低于設(shè)計要求的85%。

4）涂料涂裝基層不應(yīng)有油污、灰塵和泥沙等污垢；防火涂料不應(yīng)有誤涂、漏涂，涂層應(yīng)閉合無脫層、空鼓、明顯凹陷、粉化松散和浮漿等外觀缺陷，乳突已剔除。

5．鋼結(jié)構(gòu)吊裝

機具設(shè)備

（1）塔式起重機

塔式起重機有行走式、固定式、附著式與內(nèi)爬式幾種類型。塔式起重機由提升、行走、變幅、回轉(zhuǎn)等機構(gòu)及金屬結(jié)構(gòu)兩大部分組成，其中金屬結(jié)構(gòu)的重量占起重機總重量的很大比例。塔式起重機提升高度高、動作平穩(wěn)，但起重量一般都不大，轉(zhuǎn)移、安裝、拆卸都比較麻煩，行走式還需要鋪設(shè)軌道。塔式起重機主要用于高層建筑物的結(jié)構(gòu)安裝中。常用的型號有TC6020型、TOPKITHK40/21B型、FO/23B型、H3/36B型、C7022型、TOPKITMC300K12型等。

（2）汽車起重機

汽車起重機的起重機構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺安裝在載重汽車底盤或?qū)I(yè)的汽車底盤上。底盤兩側(cè)設(shè)有四個支腿，以增加起重機的穩(wěn)定性。汽車起重機機動性能好，運行速度高，可與汽車編隊行駛，但不能負荷行駛，對工作場地的要求較高。常用的型號有QY20型、QY型、QY32型NK—450型、QY50型等。

（3）履帶式起重機

履帶式起重機由回轉(zhuǎn)臺和履帶行駛機構(gòu)兩部分組成。在回轉(zhuǎn)臺上裝有起重臂、動力裝置、絞車和操縱室，尾部裝有平衡重，回轉(zhuǎn)臺能做360°回轉(zhuǎn)。履帶式起重機可以做負載行駛，可在一般平整堅實的路面上工作與行駛。履帶式起重機的起重量一般都較大，行駛速度慢、自重大，對路面有破壞性。履帶式起重機是目前結(jié)構(gòu)安裝工程中的主要起重機械。常用的型號有KH180-3型、KU300-2型、P＆H5300R型等。

（4）千斤頂

常用的有：螺旋式LQ型千斤頂；3~200t油壓、5~100t油壓千斤頂。

（5）手拉葫蘆

常用的有：0.5~20tSH型,起重高度不超過,1/2~2t間隔選用,3~20t間隔選用。起重高度是指最低與最高工作之間距離。

（6）卷揚機

電動卷揚機是起重吊裝作業(yè)中常用的動力設(shè)備。電動卷揚機的牽引力大、速度快、操作方便。卷揚機的安裝位置應(yīng)選擇在地勢稍高、地基堅實之處，以防積水和保持穩(wěn)定；卷揚機與構(gòu)件起吊點之間的距離應(yīng)大于起吊高度，以便機械操作人員觀察起吊情況。卷揚機必須加以固定。卷揚機使用應(yīng)注意安全。

（7）管式人字抱桿

側(cè)向穩(wěn)定性好，但構(gòu)件起吊后活動范圍小。

（8）滑車及滑車組

既能省力又能改變力的方向。使用時應(yīng)查明其允許荷載，不得超荷使用。使用前應(yīng)檢查各構(gòu)造部件，如有損傷、裂縫、轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不靈的不得使用。其吊鉤中心應(yīng)在所吊構(gòu)件的中心垂直線上，以免起吊時構(gòu)件擺動?；嚱M起重時，上下滑車之間應(yīng)有1.0~之間的距離，以防鋼絲繩相互扭結(jié)。

（9）吊具

1）白棕繩（又稱麻繩）：建筑工地應(yīng)用廣泛，多用于牽拉、捆綁，有時也用于吊裝輕型構(gòu)件綁扎繩。安全系數(shù)選擇：做纜風(fēng)繩K=6；吊索繩K≥6；重要處K=10；穿滑車組吊構(gòu)件K=5。使用中，如發(fā)生扭結(jié)，應(yīng)設(shè)法抖直，否則繩子受拉時容易折斷。應(yīng)放在干燥和通風(fēng)良好的地方，以免腐爛；不要與油漆、酸、堿等化學(xué)物品接觸，以防腐蝕。

2）鋼絲繩：是由0.3~直徑的高強鋼絲繞成。建筑工地用的多為普通繩，主要規(guī)格是6×19、6×37、6×61三種。按其結(jié)構(gòu)形式可分為普通式、復(fù)合式、閉合式；按捻制方向分為順繞、反繞、混合繞。使用中不準超載；為了減少腐蝕和磨損，應(yīng)定期加潤滑油；存放時，應(yīng)保持干燥，并成卷排列，不得堆壓。使用舊鋼絲繩，應(yīng)事先進行檢查。

（10）吊裝工具

1）撬杠（撬棍）：用于移動物體和校正構(gòu)件。選用時規(guī)格要合適，撬杠頭的插入深度要適宜。

2）吊具：包括吊鉤、卡環(huán)、卡扣（鋼絲繩夾頭）、花籃螺絲、吊索（又稱捆綁升）、橫吊梁（又稱鐵扁擔）組成。

鋼結(jié)構(gòu)單層工業(yè)廠房安裝

（1）構(gòu)件吊裝前的準備工作

1)編制鋼結(jié)構(gòu)工程的施工組織設(shè)計

其內(nèi)容包括：計算鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接件數(shù)量；選擇起重機械；確定流水程序；確定構(gòu)件吊裝方法；制訂進度計劃；確定勞動組織；規(guī)劃鋼構(gòu)件堆場；確定質(zhì)量標準、安全措施和特殊施工技術(shù)等。其中選擇起重機械是鋼結(jié)構(gòu)吊裝的關(guān)鍵,起重機械的型號和數(shù)量必須滿足鋼構(gòu)件的吊裝要求和工期要求；單層工業(yè)廠房面積大,宜選用自行式起重機械。

2）鋼柱基礎(chǔ)的準備

鋼柱基礎(chǔ)的頂面通常設(shè)計為一平面,通過地腳螺栓將鋼柱與基礎(chǔ)連成整體。施工時應(yīng)保證基礎(chǔ)頂面標高及地腳螺栓位置的準確。

基礎(chǔ)頂面直接作為柱的支承面和基礎(chǔ)頂面預(yù)埋鋼板或支座作為柱的支承面時，其支承面、地腳螺栓(錨栓)位置的允許偏差見表6-13。

表6-13基礎(chǔ)支承面、地腳螺栓(錨栓)位置的允許偏差（單位：mm）

項目允許偏差

支承面標高±3.0

水平度ι/

地腳螺栓(錨栓)螺栓中心偏移5.0

預(yù)留孔中心偏移10.0

為了保證地腳螺栓位置準確,施工時可用角鋼做成固定架,將地腳螺栓安置在與基礎(chǔ)模板相接的固定架上,然后澆注混凝土。為保證地腳螺栓螺紋不損傷,應(yīng)涂黃油并用套子套住。為了保證基礎(chǔ)頂面標高符合設(shè)計要求?？筛鶕?jù)柱腳型式和施工條件,采用下面兩種方法。

①一次澆筑法：

將柱腳基礎(chǔ)支承面混凝土一次澆筑到設(shè)計標高。為了保證支承面標高準確,首先將混凝土澆筑到比設(shè)計標高低20～處,然后在設(shè)計標高處設(shè)角鋼或槽鋼制導(dǎo)架，測準其標高,再以導(dǎo)架為依據(jù)用水泥砂

6-8鋼柱基礎(chǔ)一次澆筑法漿精確找平到設(shè)計標高，如圖6-8。

②二次澆筑法：

柱腳支承面混凝土分兩次澆筑到設(shè)計標高。第一次

將混凝土澆到比設(shè)計標高低40～。待混凝土達到一定強度后放置鋼墊板并精確校準鋼墊板的標高,然后吊裝鋼柱。當鋼柱校正后,在柱腳板下澆筑細石混凝土，如圖6-9。二次澆筑法雖然多了一道工序,但鋼柱容易校正,故重型鋼柱多采用此法。

3)構(gòu)件的檢查圖6-9鋼柱基礎(chǔ)二次澆筑法

鋼構(gòu)件外形和幾何尺寸正確,可以保證結(jié)構(gòu)安裝順利進行。為此吊裝之前應(yīng)根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GBJ50205-)》中有關(guān)的規(guī)定,仔細檢驗鋼構(gòu)件的外形和幾何尺寸,如超出規(guī)定的偏差,在吊裝之前應(yīng)設(shè)法消除。

4)構(gòu)件的彈線

為便于校正鋼柱的平面位置和垂直度、屋架和吊車梁的標高等。需在鋼柱的底部和上部標出兩個方向的軸線,在鋼柱底部適當高度處標出標高基準線,同時要標出綁扎點的位置。對不易辨別上下、左右的構(gòu)件,還應(yīng)在構(gòu)件上加以注明,以免吊裝時搞錯。

5)驗算屋架的吊裝穩(wěn)定性

吊裝屋架時,如果屋架上、下弦角鋼的最小規(guī)格能滿足表6-14的規(guī)定,則不論綁扎點在屋架上任何一點,屋架在吊裝時都能保證穩(wěn)定性。

如果弦桿角鋼的規(guī)格不符合表6-l4的規(guī)定,應(yīng)通過計算選擇適當?shù)牡觞c(綁扎點)位置,

才能保證屋架的吊裝穩(wěn)定性。

表6-14保證屋架的吊裝穩(wěn)定性的弦桿最小規(guī)格

弦桿截面架跨度

上弦桿90×60××75××75××80××80×××××12

下弦桿65×××××80××80×××10

（2）構(gòu)件的吊裝工藝

單層廠房鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,包括柱、吊車梁、屋架、天窗架、檁條、支撐及墻架等,構(gòu)件的形式、尺寸、質(zhì)量、安裝標高都不同,應(yīng)采用不同的起重機械、吊裝方法,以達到經(jīng)濟、合理的目的。

1）鋼柱的吊裝

①鋼柱的吊裝

單層工業(yè)廠房占地面積較大,通常用自行式起重機或塔式起重機吊裝鋼柱。鋼柱的吊升方法與裝配式鋼筋混凝土柱子相似,分為旋轉(zhuǎn)法和滑行法。對重型鋼柱可采用雙機抬吊的方法進行吊裝,用一臺起重機抬柱的上吊點(近牛腿處的吊點),另一臺起重機抬下吊點。采用雙機并立相對旋轉(zhuǎn)法進行吊裝。

②鋼柱的校正和固定

鋼柱的校正要做三件工作：柱基標高調(diào)整，對準縱橫十字線，柱身垂直調(diào)正。

鋼柱垂直度的偏差用經(jīng)緯儀檢驗,如超過允許偏差,用螺旋干斤頂或油壓干斤頂進行校正。在校正過程中,隨時觀察柱底部和標高控制塊之間是否脫空,以防校正過程中造成水平標高的誤差。

為防止鋼柱校正后的軸線位移,應(yīng)在柱底板四邊用厚鋼板定位,并用電焊固定。鋼柱復(fù)校后,再緊固地腳螺栓,并將承重塊上下點焊固定,防止走動。

2）鋼吊車梁的吊裝

在鋼柱吊裝完成后,即可吊裝吊車梁。單層工業(yè)廠房內(nèi)的吊車梁,根據(jù)起重設(shè)備的起重能力分為輕、中、重型三類。輕型質(zhì)量只有幾噸,重型的有跨度大于、質(zhì)量達100t以上。

鋼吊車梁均為簡支梁形式,梁端之間留有左右的空隙。梁的擱置處與牛腿面之間留有空隙,設(shè)鋼墊板。梁與牛腿用螺栓連接,梁與制動梁之間用高強度螺栓連接。

①吊裝前注意事項

注意鋼柱吊裝后的位移和垂直度偏差；實測吊車梁擱置處梁高制作的誤差；

認真做好臨時標高墊塊工作；嚴格控制定位軸線。

②鋼吊車梁的吊升

吊裝吊車梁常用自行式起重機,以履帶式起重機應(yīng)用最多。亦可用塔式起重機、拔桿、桅桿式起重機等進行吊裝。對重量很大的吊車梁,可用雙機抬吊,特別巨大者還可設(shè)置臨時支架分段進行吊裝。

③鋼吊車粱的校正與固定

吊車梁的校正主要是標高、垂直度、軸線和跨距的校正。標高的校正可在屋蓋吊裝前進行，其他項目的校正宜在屋蓋吊裝完成后進行,因為屋蓋的吊裝可能引起鋼柱變化。

檢驗吊車梁軸線的方法與鋼筋混凝土吊車梁相同,可用通線法或平移軸線法。

吊車梁跨距的檢驗,用鋼皮尺測量,跨度大的車間用彈簧秤拉測(拉力一般為100～200N)。測時應(yīng)防止鋼尺下垂,必要時應(yīng)進行驗算。

吊車梁標高校正,主要是對梁作豎向的移動,可用千斤頂或起重機等。軸線和跨距的校正

是對梁作水平方向的移動,可用撬棍、鋼楔、花籃螺絲、干斤頂?shù)取?/p>

吊車梁校正后,緊固連接螺栓,并將鋼墊板用電焊固定。

3）鋼屋架的吊裝與校正

鋼屋架的吊裝可用自行式起重機(尤其是履帶式起重機)、塔式起重機和桅桿式起重機等進行。由于屋架的跨度、重量和安裝高度不同,宜選用不同的起重機械和吊裝方法。鋼屋架的側(cè)向剛度較差,在其翻身扶直與吊裝時一般應(yīng)綁扎幾道杉桿,作為臨時加固措施。屋架多用懸空吊裝,為使屋架在吊起后不致發(fā)生搖擺而和其他構(gòu)件碰撞,起吊前在屋架兩端應(yīng)綁扎溜繩,隨吊隨放松,以此保證其正確位置。屋架臨時固定用臨時螺栓和沖釘。

鋼屋架的側(cè)向穩(wěn)定性較差,如果起重機械的起重量和起重臂長度允許時,最好經(jīng)擴大拼裝后進行組合吊裝,即在地面上將兩榀屋架及其上的天窗架、檁條、支撐等