第8章 钢结构高层建筑施工.

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1 第8章 钢结构高层建筑施工

2 钢结构高层建筑施工 8.1 概述 8.2 钢结构构件的制作与安装 8.3 钢结构的防腐与防火 8.1.1 钢结构高层建筑的结构体系
钢结构高层建筑的结构体系 高层钢结构用钢材 8.2 钢结构构件的制作与安装 钢结构构件的制作 钢结构的安装 8.3 钢结构的防腐与防火 钢结构的防腐 钢结构的防火

3 8.1 概述

4 8.1.1 钢结构高层建筑的结构体系 钢结构高层建筑的结构体系有： 纯框架结构体系； 框架—支撑(剪力墙)结构体系； 错层桁架结构体系；
钢结构高层建筑的结构体系 钢结构高层建筑的结构体系有： 纯框架结构体系； 框架—支撑(剪力墙)结构体系； 错层桁架结构体系； 外筒式结构体系； 筒体结构体系等几种。

5 钢结构高层建筑的结构体系

6 8.1.1 钢结构高层建筑的结构体系 一 纯框架结构体系 二 框架一支撑(剪力墙)结构体系
钢结构高层建筑的结构体系 一 纯框架结构体系 定义：由水平梁和垂直柱通过节点的刚性构造连接而成的多个平面刚接框架结构组成的空间杆系结构。 二 框架一支撑(剪力墙)结构体系 定义：纯框架结构体系到达一定高度后，难以承受水平荷载作用下的水平剪力，通过在框架结构某些节间的竖向平面内增设起剪力墙作用，由钢支撑构成的竖向抗剪支撑桁架，来承受水平剪力。即能有效地提高结构体系的抗剪刚度而大大减少水平位移。

7 8.1.1 钢结构高层建筑的结构体系 三、错列桁架结构体系 由框架—支撑结构派生演变成。
钢结构高层建筑的结构体系 三、错列桁架结构体系 由框架—支撑结构派生演变成。 其特点是下一楼层的桁架位于上一楼层两榀桁架间距的中线上，使相邻两个楼层桁架呈“品”字形交错排列。此结构的楼板架设在下层桁架的上弦杆和上层桁架的下弦杆上，楼板参与桁架传递水平力，起刚性隔板作用。水平力作用于每层桁架上弦，经腹杆传至下弦，又由楼板传至相邻桁

8 8.1.1 钢结构高层建筑的结构体系 四 外筒式结构体系 五 筒体结构体系
钢结构高层建筑的结构体系 四 外筒式结构体系 外筒式结构体系如图7.1(e)、(f)、(g)所示，有开口筒、框架筒、桁架筒等几种。 五 筒体结构体系 定义：加强框架外筒式结构体系的另一种方法是在内部设置强劲的钢结构或钢筋混凝土结构剪力墙式的核心内筒，外围结构为密柱深梁钢框筒，从而发展形成筒中筒结构体系；

9 8.1.2 高层钢结构用钢材 一 、结构用钢材的种类 钢材的品种繁多，性能各异，但在钢结构中采用的钢材按其化学元素组成，主要：
高层钢结构用钢材 一 、结构用钢材的种类 钢材的品种繁多，性能各异，但在钢结构中采用的钢材按其化学元素组成，主要： 1. 碳素结构钢 碳素结构钢是最普通的工程用钢，其中碳是形成钢材强度的主要元素，直接影响着钢材的可焊性。

10 8.1.2 高层钢结构用钢材 按其含碳量的多少:可分为低碳钢(用得最多）、中碳钢、高碳钢；
高层钢结构用钢材 按其含碳量的多少:可分为低碳钢(用得最多）、中碳钢、高碳钢； 碳素结构钢按又可以分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。 普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 处理(如调质处理和正火处理)得到的优质钢。

11 高层钢结构用钢材 2. 低合金钢(GB/T 1581—1884) 低合金钢是一种在普通碳素钢基础上添加少量的一种或多种合金元素(总量低于5%)如钒、铌、钛、铬、镍等，以提高其强度，耐腐蚀性、耐磨性或低温冲击韧性的钢材。加入钒、铌、钛等元素能明显提高钢材的强度、细化晶粒、改善可焊性；镍、铬属于残余元素，

12 高层钢结构用钢材 3. 耐候钢 在钢的冶炼过程中，加入少量的Cu、P、Cr、Ni 等特定合金元素，可以在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材耐大气腐蚀性能，这类钢材称为耐候钢或耐大气腐蚀钢，

13 8.1.2 高层钢结构用钢材 4. 其他钢材 1) 桥梁用结构钢 桥梁用结构钢比一般的建筑用结构钢的技术要严格得多。 2) 耐火钢
高层钢结构用钢材 4. 其他钢材 1) 桥梁用结构钢 桥梁用结构钢比一般的建筑用结构钢的技术要严格得多。 2) 耐火钢 普通建筑用钢在350℃以上高温时屈服强度迅速下降到室温的2/3 以下，不能满足设计要求；而耐火钢在600度时屈服强度相当于室温下的2/3以上屈服强度； 适应范围：公共建筑

14 8.1.2 高层钢结构用钢材 3) 铸钢、不锈钢及高强度钢等
高层钢结构用钢材 3) 铸钢、不锈钢及高强度钢等 高强度钢是通过冶炼加进多种的合金元素及热处理工艺而获得，用在受强度控制的大跨度、特重型结构中时，可以明显的节约钢材： 应用范围：应用在高层建筑的底部几层承重结构中。

15 8.1.2 高层钢结构用钢材 二、结构钢材的品种 1. 钢板、钢带
高层钢结构用钢材 二、结构钢材的品种 1. 钢板、钢带 钢板和钢带的主要区别在于钢板是平板状矩形的钢材，而钢带是指成卷交货的钢材。 类型： 钢板按轧制方法可以分为冷轧钢板和热轧钢板，在建筑钢结构中主要用热轧钢板。

16 8.1.2 高层钢结构用钢材 2. 普通型材 工字钢、槽钢、角钢三种类型是工程结构中使用最早的型钢。 1) 工字钢
高层钢结构用钢材 2. 普通型材 工字钢、槽钢、角钢三种类型是工程结构中使用最早的型钢。 1) 工字钢 类型：有普通热轧工字钢和轻型工字钢两种。适合范围：不宜单独用做轴心受压构件或承受斜弯曲和双向弯曲的构件，在应用中难以发挥钢材的强度特性，已逐渐被H型钢所淘汰。

17 8.1.2 高层钢结构用钢材 2) 槽钢 适应范围：可承受斜弯曲或双向弯曲；
高层钢结构用钢材 2) 槽钢 适应范围：可承受斜弯曲或双向弯曲； 优缺点：槽钢翼缘内表面斜度1∶10 比工字钢平缓，安装螺栓较容易，但其腹板较厚，使槽钢组成的构件用钢量较大。 3) 角钢 是传统钢结构工程中应用非常广泛的型材，有等边角钢和不等边角钢两大类，可以组成独立的受力构件，或作为受力构件之间的连接零件。

18 8.1.2 高层钢结构用钢材 3. H 型钢 类型：热轧H 型钢和焊接H 型钢两种；
高层钢结构用钢材 3. H 型钢 类型：热轧H 型钢和焊接H 型钢两种； 优缺点：H 型钢与工字钢相比，其翼缘宽，两个主轴方向的惯性矩接近，抗弯、抗扭、抗压、抗震能力强；翼缘内表面没有斜度，上下表面平行，便于机械加工、结构连接和安装；H 型钢的截面特性要明显优于传统的普通型钢，受力更加合理，故已广泛用于钢结构高层建筑建筑中。

19 高层钢结构用钢材 4. 冷弯型钢 定义：是由薄钢板或钢带经冷轧(弯)或压模而成，其截面型式有等边角钢、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z 型钢、槽钢、卷边槽钢等开口截面以及方形和矩形闭口截面等， 应用： 冷弯型钢在轻型钢结构、大跨度钢结构中有着不容忽视的地位。

20 8.1.2 高层钢结构用钢材 三 钢材的选用 钢材的选用原则：
高层钢结构用钢材 三 钢材的选用 钢材的选用原则： 既能使结构安全可靠和满足要求，又要最大可能节约钢材和降低造价，不同的使用条件应有不同的质量要求。 一般应考虑：结构的重要性、荷载情况、连接方法、结构所处的温度和工作环境等几方面的情况。

21 8.1.2 高层钢结构用钢材 1. 选用钢结构高层建筑钢材的有关规定
高层钢结构用钢材 1. 选用钢结构高层建筑钢材的有关规定 《钢结构高层建筑技术规程》(JGJ 88—1888)规定：钢结构高层建筑的钢材，不采用Q235—A 级钢，宜采用Q235 等级B、C、D 的碳素结构钢，以及Q345 等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢。 2. 钢结构高层建筑选用的钢材 1) 钢材的种类 (1) 低碳钢(普通碳素钢) (2) 普通低合金钢 (3) 热处理低合金钢(淬火回火合金钢)

22 8.1.2 高层钢结构用钢材 2) 钢材的品种 在现代钢结构高层建筑中，广泛采用H 型钢、厚度方向性能钢板、压型钢板、薄壁钢管等。
高层钢结构用钢材 2) 钢材的品种 在现代钢结构高层建筑中，广泛采用H 型钢、厚度方向性能钢板、压型钢板、薄壁钢管等。 (1) 型钢。H 型钢因为力学性能好(沿两轴方向惯性矩比较接近)，翼缘板内外侧相互平行，连接施工方便，明显用这种型钢做钢结构高层建筑的框架非常适合。 用于荷载很大或存在双向弯矩的高度很大的钢结构高层建筑的柱子截面(如美国纽约110 层世贸中心，我国金茂大厦等建筑的柱)，或钢结构高层建筑的大梁、悬臂梁及悬挂构件的悬臂梁截面；

23 高层钢结构用钢材 (2) 厚度方向性能钢板： 定义：厚度方向性能钢板，也称Z 向钢，是在某一级结构钢(母级钢)的基础上，经过特殊冶炼、处理的钢材。其含硫量控制更严，为一般钢材的1/5 以下，截面收缩率ψ 在15%以上。钢结构高层建筑是首先提出有厚度性能要求的建筑结构，防止发生层状撕裂，国家制定和颁布了相关的行业标准。包括以下几项。

24 高层钢结构用钢材 ① 适用于制作钢结构高层建筑建筑厚度为6～100mm 的钢板分为2 个强度等级、4 个牌号，分别为Q235GJ、Q235GJZ、Q345GJ、Q345GJZ。各牌号钢力学性能应符合有关规定。 ② 冶炼由转炉和电炉冶炼。 ③ 交货状态为热轧、正火或温度—变形控制轧制(TMCP)，控轧是使合金元素最佳化和对从加热到轧制及其后冷却所包括的整个工艺过程进行控制的综合热加工技术。交货状态应在合同种注明，否则由供应方选择。

25 8.1.2 高层钢结构用钢材 (3) 压型钢板、薄壁钢管。
高层钢结构用钢材 (3) 压型钢板、薄壁钢管。 这几种钢材应用在钢和混凝土组合构件中，是一种各取所长的结合。钢的强度高，宜受拉，混凝土则宜受压，两种材料结合，都能充分发挥各自优势，是一种合理的结构。

26 8.1.2 高层钢结构用钢材 四、 钢材的验收 (1) 钢材的数量和品种是否与订货单符合。
高层钢结构用钢材 四、 钢材的验收 (1) 钢材的数量和品种是否与订货单符合。 (2) 钢材的质量保证书是否与钢材上打印的记号符合； 检查方法：检查质量合格证明文件及检验报告等。 (3) 检验钢材的表面质量，其表面不得有结疤、裂纹、折叠和分层等缺陷，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2； 检查方法：观察检查；

27 8.2 钢结构构件的制作与安装

28 钢结构构件的制作 定义：由于钢结构高层建筑建筑工程规模大、构件类型多，技术复杂、制作工艺要求严格，一般均由专业工厂来加工制作，组织大流水作业生产。这样做有利于结合工厂条件，便于采用先进技术。钢结构生产工艺流程如图8-5 所示。

29 钢结构构件的制作 1 详图设计和审查图纸 设计院提供的设计图，一般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）。

30 8.2.1 钢结构构件的制作 图纸审核的主要内容包括以下项目：
钢结构构件的制作 图纸审核的主要内容包括以下项目： ①设计文件是否齐全。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。

31 钢结构构件的制作 2 原材料校正 钢材在运输、装卸、堆放过程中，有时会产生不同的弯曲波浪变形，如变形值超过规范规定的允许值时，必须在下料以前进行变形矫正。 3 放样、号料、切割 1）为了保证尺寸的准确，钢结构构件及节点应经实际放样号料后方能下料制作 2）号料以放样为依据，在钢材上画出切割、铣、刨边、弯曲、钻孔等加工位置。 3）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。

32 8.2.1 钢结构构件的制作 4 制孔与边缘加工 1）孔的加工视具体情况可采用钻孔和冲孔两类
钢结构构件的制作 4 制孔与边缘加工 1）孔的加工视具体情况可采用钻孔和冲孔两类 2）边缘加工的方法有铲边、刨边、铣边、碳弧气刨、气割坡口等。 5 组装和焊接 1）组装是将设备完成的零件或半成品按要求的运输单元 2）焊接焊接是钢结构加工制作中的关键步骤。

33 8.2.1 钢结构构件的制作 6 端部加工和摩擦面处理 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）。
钢结构构件的制作 6 端部加工和摩擦面处理 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）。 7 成品涂装、编号 1) 涂装 钢结构高层建筑件一般只作防锈蚀处理，不刷面漆。 2) 编号 涂装完毕后，应在构件上标记构件的原编号，大型构件应表明重量、重心位置和定位标记。

34 钢结构构件的制作 8 验收和发运 钢构件制作完成后应按照施工图和《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205—2001)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—1998)的规定进行成品验收。构件外形尺寸的允许偏差应符合相应的规范规定。

35 8.2.1 钢结构构件的制作 1 结构安装前的准备工作 1) 钢结构构件的预检和配套
钢结构构件的制作 1 结构安装前的准备工作 1) 钢结构构件的预检和配套 钢结构构件在出厂前，制造厂应根据制造规范、规定和设计图纸的要求进行产品检验，填写质量报告和实际偏差值。在钢结构构件交付结构吊装单位后，结构吊装单位再在制造厂质量报告的基础上，根据构件种类分类，再进行复检或抽检。

36 8.2.1 钢结构构件的制作 2) 钢柱基础检查 (1) 检查定位轴线 (2) 检查柱间距 (3) 检查单独柱基中心线
钢结构构件的制作 2) 钢柱基础检查 (1) 检查定位轴线 (2) 检查柱间距　 (3) 检查单独柱基中心线 (4) 检查柱基地脚螺栓 柱基地脚螺栓检查内容为：① 检查螺栓长度；② 检查螺栓垂直度；③ 检查螺栓间距；④ 实测基准标高。 规范的允许偏差：建筑物定位轴线L/2000（L为建筑长度或宽度），且不大于3mm；基础上柱的定位轴线1mm；基础上柱底标高±2mm；地脚螺栓（锚栓）位移2mm。

37 钢结构构件的制作 3) 标高块设置及柱底灌浆 为了精确控制钢结构上部结构的标高，在钢柱吊装之前，要根据钢柱预检（实际长度、牛腿间距离、钢柱底板平整度等）结果在柱子基础表面浇筑标高块。 4) 钢构件现场堆放 按照安装流水顺序由中转堆场配套运进现场的钢构件，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内。

38 钢结构构件的制作 5) 安装机械的选择 高层钢结构安装皆用塔式起重机，要求塔式起重机的臂杆长度具有足够的覆盖面；要有足够的起重能力，以满足不同部位构件起吊的要求；钢丝绳容量要满足起吊高度要求；起吊速度要有足够档次，以满是安装需要；多机作业时，臂杆要有足够的高差，以保证各起重机安全运转。 6) 安装流水段的划分 高层钢结构安装需要按照建筑物平面形状、结构型式、安装机械数量和位置等划分流水段。

39 8.2.1 钢结构构件的制作 （1）平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。
钢结构构件的制作 （1）平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。 (2) 立面流水段划分。以一节钢柱(各节所含层数不一)高度内所有构件作为一个流水段。每个流水段先满足以主梁或钢支撑带状桁架安装成框架的原则，再进行次梁、楼板及非结构构件的安装。

40 8.2.2 钢结构的安装 2 钢结构构件安装与校正 1) 安装顺序
钢结构的安装 2 钢结构构件安装与校正 1) 安装顺序 安装多采用综合法，其顺序一般是：平面内从中间的一个节间(标准节框架)开始，以一个节间的柱网为一个安装单元，先安装柱，后安装梁，然后往四周扩展。垂直方向自下而上组成稳定结构后分层次安装次要构件，一节间一节间钢框架，一层楼一层楼安装完成，以便消除安装误差累积和焊接变形，使误差减低到最小限度。

41 钢结构的安装 2) 安装要点 (1) 钢结构高层建筑的柱子，多为3～4层一节，节与节之间用坡口焊连接。在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。钢柱吊装前，应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。 (2) 钢柱的吊点在吊耳处（柱子在制作时于吊点部位焊有吊耳，吊装完毕再割去）。根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可用双机抬吊或单机吊装。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊，严禁柱根拖地。双机抬吊时，钢柱吊离地面后在空中进行回直。

42 钢结构的安装 (3) 钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正，标准柱子的垂直偏差应校正到零。当上柱与下杆发生扭转错位时，可在连接上下柱的耳板处加垫板进行调整。 (4) 柱子安装地允许误差为：底层柱柱底轴线与定位轴线偏移3mm；柱子轴线与定位轴线偏移1mm；单节柱的垂直度h/100（h为柱高），且不大于10mm；

43 钢结构的安装 (5) 为了控制安装误差，对高层钢结构先确定际准柱。所谓标准柱即能控制框架平面轮廓的少数柱子，一般是选择平面转角柱位标准柱。正方形框架取4根转角柱；长方形框架当长边与短边之比大于2时取6根柱；多边形框架则取抓标注作为标准柱。

44 钢结构的安装 (6) 钢柱标高的调整，每安装一节的钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6mm时，需要进行调整，一般用低碳钢板垫到规定要求。如误差过大，不宜一次调整，可先调整一部分，待下一次在调整，否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面的标高。中间框架柱的标高宜稍高些，因为框架安装工期长，结构自重不断增大，中间柱承受的荷载较大，基础沉降也大。

45 钢结构的安装 (7) 钢柱轴线位移的校正，以下一节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭转，钢柱扭转对框架安装不利。 (8) 在每一节柱子的全部构件安装、焊接、拴接完成并验收合格后，才能从地面引测上一节柱子的定位轴线。

46 钢结构的安装 3 钢结构构件的连接施工 钢构件的现场连接是钢结构施工中的重要问题，对连接的基本要求是：提供设计要求的约束条件，应有足够的强度和规定的延性，制作和施工简便。 1）钢结构构件焊接连接 （1）高层钢结构焊接顺序 正确确定后焊接顺序，能减小焊接变形、保证焊接质量。

47 钢结构的安装 （2）焊接连接的工艺流程 柱与柱、梁与柱之间的焊接多采用坡口焊，其一般工艺流程见图8-9

48 8.2.2 钢结构的安装 （3）焊接的准备工作 ① 焊条、焊丝、焊剂规格和型号等的选择 ② 检查焊接操作条件，工具、设备和电源
钢结构的安装 （3）焊接的准备工作 ① 焊条、焊丝、焊剂规格和型号等的选择 ② 检查焊接操作条件，工具、设备和电源 ③ 焊条(丝)、焊剂的烘烤 ④ 热板和引弧板：坡口焊均用热板和引弧板，目的是保证底层焊接质量。 ⑤ 点焊定位

49 钢结构的安装 （4）焊接工艺 ① 预热 厚度大于50mm的碳素结构钢和厚度大于36mm的低合金钢，施焊前应进行预热，焊后应进行后热。 ② 焊接 柱与柱的对接焊，应由两名焊工在两相对面等温、等速对称焊接； 梁和柱接头的焊缝，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板，梁的两端先焊一端，待其冷却至常温后再焊另一端；

50 钢结构的安装 （5）焊接质量检验 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。 三个质量等级焊缝检验的要求： 一级：全部焊缝进行外观检查和超声波检查，焊缝长度的2％进行x射线检查，并至少应有一张底片； 二级：全部焊缝进行外观检查，并有50％的焊缝长度进行超声波检查； 三级：全部焊缝进行外观检查。

51 钢结构的安装 2）钢结构构件高强度螺栓连接 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。

52 钢结构的安装 (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。 扭剪型高强度螺栓连接副：含一个螺栓、一个螺母、一个垫圈。见图8-10（a）所示。 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）。见图8-10（b）所示。

53 钢结构的安装

54 8.2.2 钢结构的安装 （2）高强度螺栓连接施工一般规定
钢结构的安装 （2）高强度螺栓连接施工一般规定 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。

55 钢结构的安装 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。

56 钢结构的安装 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应符合有关规定。 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。

57 8.2.2 钢结构的安装 （3）高强度螺栓施工 ①大六角头高强度螺栓连接施工
钢结构的安装 （3）高强度螺栓施工 ①大六角头高强度螺栓连接施工 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。

58 8.2.2 钢结构的安装 ② 扭剪型高强度螺栓连接施工 扭剪型高强度螺栓终拧过程如下：
钢结构的安装 ② 扭剪型高强度螺栓连接施工 扭剪型高强度螺栓终拧过程如下： a 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。 b 按下扳手开关，外套筒旋转，直至切口拧断。 c 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。 d 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。　

59 8.2.2 钢结构的安装 4 安全施工措施 钢结构高层和超高层建筑施工，安全问题十分突出，应该采用有力措施保证安全施工：
钢结构的安装 4 安全施工措施 钢结构高层和超高层建筑施工，安全问题十分突出，应该采用有力措施保证安全施工： 1）在柱、梁安装后而未设置浇筑楼板用的压型钢板时，为便于柱子螺栓等施工的方便需在钢梁上铺设适当数最的走道板。 2）钢结构吊装时，为防止人员、物料和工具坠落或飞出造成安全事故，需铺设安全网。安全网分为平网和竖网。安全平网设置在粱面以上2m处，当楼层高腹小于4.5m，时，安全平网可隔层设置。安全平网要求在建筑平面内铺满。

60 8.2.2 钢结构的安装 3）为便于接柱施工，在接柱处要设操作平台。平台固定在下节柱的顶部。
钢结构的安装 3）为便于接柱施工，在接柱处要设操作平台。平台固定在下节柱的顶部。 4）钢结构施工需要许多设备，如电焊机、空压机、氧气瓶、乙炔瓶等，这些设备需随着结构安装而逐渐升高。为此，需在刚安装的钢梁上设置存放设备用的平台。设置平台的钢梁，不能只投入少量临时螺栓，而需将紧固螺栓全部投入并加以拧紧。 5）为便于施工登高，吊装柱子前要先将登高钢梯固定在钢柱上。为便于进行柱梁节点紧固高强度螺栓和焊接，需在柱梁节点下方安装挂篮脚手。

61 钢结构的安装 6）施工用的电动机械和设备均须接地，绝对不允许使用破损的电线和电缆，严防设备漏电。施工用电器和机械的电缆，须集中在一起，并随楼层的施工而逐节升高，每层楼面须分别设置配电箱，供每层楼面施工用电需要。 7）高空施工，当风速为10m/秒时，如未采取措施吊装工作应该停止，当风速达到15m/秒时，所有工作必须停止。 8）由于现场焊接为明火作业，因此，施工时还应该注意防火，提供必要的灭火设备和消防人员。

62 8.3 钢结构的防腐与防火

63 8.3.1 钢结构的防腐 1. 钢结构的大气腐蚀 1) 钢铁的电化学腐蚀
钢结构的防腐 1. 钢结构的大气腐蚀 1) 钢铁的电化学腐蚀 钢铁的腐蚀在绝大多情况下是化学腐蚀过程。电气化腐蚀是钢铁和介质发生电气化学反应而引起的腐蚀，在金属表面形成原电池是电气化学腐蚀最主要的条件。 2) 大气腐蚀的机理 钢结构的腐蚀环境主要为大气腐蚀，大气腐蚀是金属处于表面水膜层下的电化学腐蚀过程。这种水膜实质上是电解质水膜，它是由于空气中相对湿度大于一定数值时，空气中水气在金属表面吸附凝聚及溶有空气中的污染物而形成的。

64 8.3.1 钢结构的防腐 3) 影响大气腐蚀的因素 (1) 空气中的污染源：污染的大气中含有的硫化物、氮化物、碳化物，以及尘埃等污染物；
钢结构的防腐 3) 影响大气腐蚀的因素 (1) 空气中的污染源：污染的大气中含有的硫化物、氮化物、碳化物，以及尘埃等污染物； (2) 相对湿度：相对湿度达到某一临界点时，水分在金属表面形成水膜，从而促进了电化学过程的发展，表现出腐蚀速度迅速增加。 (3) 温度：环境温度的变化影响金属表面水汽的凝聚，也影响水膜中各种腐蚀气体和盐类的浓度等。 4) 大气腐蚀的破坏形式 全面腐蚀和局部腐蚀，全面腐蚀又称均匀腐蚀。

65 8.3.1 钢结构的防腐 2.建筑钢结构防腐蚀施工 1) 钢结构防腐蚀设计的构造要求
钢结构的防腐 2.建筑钢结构防腐蚀施工 1) 钢结构防腐蚀设计的构造要求 (1) 中等腐蚀环境中的承重结构：尽量采用管形封闭截面、实腹式(工字型，H 型和T 型)截面。 (2) 主梁、柱等重要的构件的传力焊缝，应采用连续焊缝。角焊缝的焊脚尺寸不应小于8mm 及所焊板件的厚度(当板件厚度大于8mm 时)。 (3) 钢结构所在室内环境的湿度不宜过高，湿度在75%以下

66 钢结构的防腐 (4) 钢结构节点及连接构造应避免易于积灰和积湿的角、槽等，连接零件之间应有可供检查与维修的空间(净空不宜小于120mm)。 (5) 钢柱脚埋入地下部分，应以C10 混凝土包覆，埋入部分表面应做除锈处理； (6) 钢结构件直接与铝合金金属制品接触时，会引起接触电偶腐蚀，应在构件接触表面涂1～2 道铬酸锌底漆及配套面漆阻隔，或设置绝缘层隔离，相互间的连接紧固件应采用热镀锌的紧固件。

67 钢结构的防腐 2) 防腐蚀方法 (1) 热浸渡锌：热浸锌是将除锈后在钢结构件浸入600℃高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm 以下薄板不得小于65μm，从而起到防腐蚀的目的。 (2) 热喷铝(锌)复合涂层：先对构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛； 再用乙炔氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化，并用压缩空气附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80～100μm)； 最后用环氧树脂或氯丁橡胶等涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。

68 钢结构的防腐 (3) 涂料防护 涂料防护是一种价格适中、施工方便、效果显著及适用性强的防腐蚀方法，在钢结构的防腐蚀应用中最为广泛。由于建筑钢结构多为室内结构，除了处在特殊的海滨或工业环境中之外，腐蚀环境一般不太恶劣时，用涂料进行防腐蚀，可以保持20～30 年的防护效果。

69 8.3.2 钢结构的防火 1. 钢结构在燃烧中的特点 钢结构在火的作用下是不会燃烧的；
钢结构的防火 1. 钢结构在燃烧中的特点 钢结构在火的作用下是不会燃烧的； 当到达一个临界点温度538℃时，就会显著地降低强度而失去承载力；而且钢材的热导率高，在大火中，热量会在钢材内部迅速传递，由火焰直烧处很快地影响到临近的低温部分；

70 钢结构的防火 典型案例： 2001 年震惊世界的“8·11”事件中被飞机撞毁的纽约世界贸易大厦双子楼，事后专家分析，飞机其实并没有将大厦撞倒，而是由于飞机在撞到大楼的同时破坏了大楼钢结构上的防火涂层，并爆炸起火，使得钢结构暴露在熊熊烈火中，一个多小时后，结构软化，强度丧失，终于承载不动如此沉重的重量，轰然倒下，造成几千人命丧废墟，损失多达几百亿美元。据此，只有15min 耐火极限的钢结构，远远达不到国家规定的防火规范要求，会很快失去其承载能力。

71 8.3.2 钢结构的防火 2. 钢结构防火施工 1）防火保护原理 对钢结构采取的保护措施：截流法和疏导法。 (1) 截流法。
钢结构的防火 2. 钢结构防火施工 1）防火保护原理 对钢结构采取的保护措施：截流法和疏导法。 (1) 截流法。 定义：阻滞火灾产生的热流量的向构件的传输，从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度，这些方法的共同特点是设法减少传到构件热流量，因而称之为截流法。 类型：分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法

72 钢结构的防火 (2) 疏导法 定义：与截流法不同，疏导法允许热量传到构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。 3).防火涂料 (1) 防火原理 一是涂层对钢基材起屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露在火焰高温中；

73 8.3.2 钢结构的防火 二是涂层吸热后部分物质分解放出的水蒸汽或其他不燃气体，起到消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的作用；
钢结构的防火 二是涂层吸热后部分物质分解放出的水蒸汽或其他不燃气体，起到消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的作用； 三是涂层本身多孔轻质和受热后形成炭化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结构的耐火极限。

74 钢结构的防火 （3）防火涂料的选用 民用建筑及大型公共建筑的承重钢结构要采用防火涂料进行防火，一般由建筑师与结构工程师按建筑物耐火等级及构件耐火时限，根据中国工程建设标准化协会标准《钢结构防火涂料应用技术规范》(CECS 24—1990)的规定要求施工 )

75 8.3.2 钢结构的防火 2. 钢结构防火涂装工艺 （1）一般规定
钢结构的防火 2. 钢结构防火涂装工艺 （1）一般规定 ① 钢结构防火涂料保护应经过培训合格的专业施工队伍施工，施工中的安全技术和劳动保护等要求，应按国家现行有关规定执行。 ② 施工前，钢结构表面应除锈，应符合《钢结构工程施工与验收规范》有关规定。 ③ 钢结构表面的杂物应清除干净，其连接处的缝隙应用防火涂料或其它防火材料填补堵平后方可施工。

76 钢结构的防火 ④ 施工防火涂料应在室内装修之前和不被后继工续所损坏的条件下进行，施工时，对不需作防火保护的部位和其他物件应进行工遮蔽保护，刚施工的涂层，就防止脏液污染和机械撞击。 ⑤ 施工过程中和涂层干燥固化前，环境温度宜保持在5~38˚C，相对湿度不宜大于90%，空气应流通。当风速大于5m/s，或雨天和构件表面有结露时，不宜作业。

77 8.3.2 钢结构的防火 （2）操作工艺 ① 涂漆前应对基层进行彻底清理，并保持干燥。 ② 涂刷底漆时，应根据面积大小来选用适宜的涂刷方法。
钢结构的防火 （2）操作工艺 ① 涂漆前应对基层进行彻底清理，并保持干燥。 ② 涂刷底漆时，应根据面积大小来选用适宜的涂刷方法。 ③ 涂刷面漆时，应按设计要求的颜色和品种的规定来进行涂刷，涂刷方法与底漆涂刷方法相同。 ④ 应正确配套使用稀释剂。

78 8.3.2 钢结构的防火 （3）薄涂型钢结构防火涂料的施工要点
钢结构的防火 （3）薄涂型钢结构防火涂料的施工要点 薄涂型钢结构防火涂料的底涂层(或主涂层)宜采用重力式喷枪喷涂，其压力约为0.4Mpa。局部修补和小面积施工，可用手工抺涂，面层装饰涂料可刷涂、喷涂或滚涂。双组份装的涂料，应按说明书规定在现场调配；单组份装的涂料也应充分搅拌，喷涂后不应发生流淌和下坠。

79 8.3.2 钢结构的防火 ① 底涂层施工应满足下列要求 当钢材表表面除锈和防锈处理符合要求，尘土等杂物除干净后方可施工。
钢结构的防火 ① 底涂层施工应满足下列要求 当钢材表表面除锈和防锈处理符合要求，尘土等杂物除干净后方可施工。 底层一般喷涂2~3遍，每遍喷涂厚度不得正超过2.5mm,必须在前一遍干燥后，再进行后一遍喷涂。 喷涂时应确保涂层完全闭合，轮廓清晰。 操作者要携带测厚针检测涂层厚度，并确保喷涂达到设计规定的厚度。 当设计要求涂层表面要平整光滑时，应对最后一遍涂层作抺平处理，确保外表面均

80 8.3.2 钢结构的防火 ② 面涂层施工应满足下列条件： a) 当底层厚度符合设计规定，并基本干燥后，方 可进行面层施工。
钢结构的防火 ② 面涂层施工应满足下列条件： a) 当底层厚度符合设计规定，并基本干燥后，方 可进行面层施工。 b) 面层一般涂饰1~2次，并应全部覆盖底层，涂料 用量为0.5~1Kg. c ) 面层应颜色均匀，接槎平整。

81 8.3.2 钢结构的防火 （4）厚涂型钢结构防火涂料施工要点
钢结构的防火 （4）厚涂型钢结构防火涂料施工要点 ① 厚涂型钢结构防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂，空气压力为0.4~0.6Pa。喷枪口直径为6~10mm。 ② 配料时，应严格按照配比加料或加稀释剂，并使稠度适宜，边配边用。 ③ 喷涂施工应分遍完成，每遍喷涂厚度应为5~10mm，必须在前一遍 基本干燥或固化后，再喷涂一遍。喷涂保护方式、喷涂遍数与涂层厚度应根据施工设计要求确定。

82 8.3.2 钢结构的防火 ④ 施工过程中，操作者应采用测厚仪检测涂层厚度，直到符合设计规定的厚度，方可停止喷涂。
钢结构的防火 ④ 施工过程中，操作者应采用测厚仪检测涂层厚度，直到符合设计规定的厚度，方可停止喷涂。 ⑤ 喷涂后的涂层，应剔除乳突，确保均匀平整。 ⑥ 当防火涂层出现下列情况之时，应重喷： a) 涂层干化不好，粘结不牢或粉化、空鼓、脱落时。 b) 钢结构的接头，转角处的涂层有明显凹陷时。 c) 涂层表面有浮浆或裂缝宽度大于1.0mm时。 d) 涂层厚度小于设计规定厚度的85%时，或涂层厚度大于规定厚度的85%时，但未达到规定厚度的涂层之边续面积超过1m时。

83 8.3.2 钢结构的防火 (5) 质量验收要点 ① 钢结构防火涂料的品种和技术性能符合设计要求，并经检测符合规定。
钢结构的防火 (5) 质量验收要点 ① 钢结构防火涂料的品种和技术性能符合设计要求，并经检测符合规定。 ② 防火涂料涂装前钢材表面除锈及防锈底漆涂装符合设计要求和有关标准的规定。 ③ 钢结构防火涂料的黏结强度、抗压强度应符合《钢结构防火涂料应用技术规程》(CECS)的规定。

84 8.3.2 钢结构的防火 ④ 薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求。
钢结构的防火 ④ 薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求。 ⑤ 薄涂型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于 0.5mm；厚涂型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于 1mm。 ⑥ 防火涂料的型号、名称、颜色及有效期与质量证明文件相符。开启后不存在结皮、结块、凝胶等现象。 ⑦ 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。