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轻型钢结构

发布时间:19年12月

  

  轻型钢结构是什么

  轻型钢结构主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢(焊接或轧制; 变截面或等截面)做成门形钢架支承,C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁,压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构,采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的低层和多层预制 装配式钢结构房屋体系。

  如何界定轻型钢结构和普通钢结构?

  以下结构都可称为轻型钢结构:

  1、由冷弯薄壁型钢组成的结构;

  2、由热轧轻型型钢(工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等)组成的结构;

  3、由焊接轻型型钢(工字钢、槽钢、H型钢、L型钢、T型钢等)组成的结构;

  4、由圆管、方管、矩形管组成的结构;

  5、由薄钢板焊成的构件组成的结构;

  6、由以上各种构件组成的结构。

  轻型钢结构主要是采用什么样的钢材

  高层钢结构主要是采用型钢、钢板连接或焊接成构件,再经连接而成的结构体系。

  高层钢结构常采用钢框架结构、钢框架 支撑结构、钢框架一混凝土核心筒(剪力墙)结构等形式,后者在现代高层、超高层建筑中应用较为广泛,属于钢一混凝土混合结构,使钢材和混凝土优势互补、充分的挥材料效能。

  轻型钢结构建筑的特点

  1、钢结构重量轻

  2、钢材的塑性和韧性好

  3、钢材更接近于匀质和各向同性体。

  4、钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短。

  5、钢结构的密封性好。钢结构的气密性和水密性较好。

  6、钢结构的耐热性好,但防火性能差

  7、钢材易于锈蚀,应采取防护措施

  分类

  轻型钢结构通常有两种:一种是用薄钢板(厚 6毫米以下)冷轧的薄壁型钢组成的骨架结构;一种是用断面较小的型钢(如角钢、钢筋、扁钢等)制作桁架,再组成骨架结构;还有混合使用两种方法组成的骨架结构。

  轻型钢结构有哪些工艺特点

  1.结构特点

  轻型钢结构通常采用Q345和Q235钢,且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢,性能优良,可焊性好。除了部分柱底板外,腹板、翼板厚度基本上是4-20mm中薄板,正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻钢结构一般不采用箱型、十字型结构,构件绝大部分是H型截面。由于经济、受力、结构的特点,一般不采用轧制H型钢,而大多数都采用焊接H型钢。

  对于H型实腹梁柱结构,易于实现焊接、装配的自动化。但是除了夹层梁和部分边柱、中间柱为等截面外,大部分构件是变截面形式,这也给焊接的自动化提出了更高的要求。

  2.切割方法

  门式多头火焰切割是翼板开条的主要切割方法,丙烯、丙烷、LPG类新型燃气已逐步取代了乙炔。

  腹板由于板厚较薄,而且大多是楔形形状,通常采用数控等离子的切割方法。采用氧气的等离子切割方法,切割速度快,切割质量好,但对消耗电极的要求更高。

  腹板的切割质量对构件的装焊质量有很大的影响。由于板厚较薄,切割后的变形或残余应力,将导致腹板的波浪型变形。切割边缘的质量会直接影响腹板与翼板间角焊缝的施焊和焊缝质量。

  3.焊接方法

  焊接工艺和生产流程取决于H型钢的组立、腹板和翼板间的主焊缝的焊接,因组立方法、焊接方法和焊接位置而异。如机头移动或工件移动;水平位置或船型位置;单机头或双机头;单丝或双丝等。

  对干薄板结构来说,气体保护焊无疑是最理想的焊接方法。因此,除了拼板采用埋弧自动焊外,其余板件装焊大都采用气体保护焊。特别是富氩混合气体保护焊,由于成型好、飞溅小,对轻钢结构更为适宜。

  4。涂装

  为防止在堆放、运输和安装过程中,不再锈蚀,并为进一步涂装打基础,构件焊接完成后需进行预处理并喷涂底漆。

  构件表面处理除锈质量等级要求达到Sa2.0~Sa2.5以上。根据构件所处环境介质的不同,选择防锈底漆。轻钢结构底漆主要是醇酸类的,也可以是环氧富锌类的。在安装工地根据需要再涂刷面漆或防火涂料。

  轻钢结构主要是H型实腹梁柱结构,因而表面处理和涂装工艺较简单,也容易实现机械化流水作业。表面处理采用抛丸工艺,滚道式或悬挂式送进方式。喷漆一般为手工操作,结合悬挂式抛丸,也可是半机械化的流水线作业。

  喷漆前的表面处理,对构件底漆防腐效果非常关键,而漆膜厚度和均匀性将直接影响构件的防腐性能。

  5。主要工艺问题

  由于轻钢结构和重钢结构在钢种、板厚、结构形式多方面有着很大的区别,因而在焊接制作上所面临的主要难点和问题也有很大的区别。

  如果说重钢结构由于钢板厚、材料级别高、施焊条件差,制作问题主要体现在结构的焊接可操作性、钢材的可焊性、接头焊接缺陷的防止等方面的话,轻钢结构主要是防止、减小焊接的变形及其矫正,提高焊接生产率方面的问题。

  轻型钢结构工程常见质量事故

  (一)网架工程常见质量事故

  (1)杆件弯曲变形或局部断裂;

  (2)杆件封板或锥头焊缝连接破坏;

  (3)节点变形或断裂;

  (4)焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定标准;

  (5)高强螺栓断裂或从球节点中拔出;

  (6)杆件在节点相碰,上弦支撑时支座腹杆与支承结构相碰;

  (7)支座节点位移;

  (8)网架挠度过大,超过了设计规定相应设计值的1.15倍。

  (二)门式刚架工程常见质量事故  (1)主要构件变形、扭曲;

  (2)预埋件不符图纸、规范要求,高差超标,间距超标;

  (3)钢架整体垂直度和整体平面弯曲超差,梁柱端板孔位不对应,大小错位;

  (4)主要受力节点焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定标准等;

  (5)附属稳定结构如:支撑、系杆、隅撑等位置不合理、或加工错误;

  (6)次要构件不符合质量要求。

  二、主要原因

  (一)设计原因

  (1)结构形式选择不合理,杆件截面匹配不合理,忽视构件初弯曲、初偏心的影响,设计时荷载低算和漏算或荷载组合不当;

  (2)材料选择不合理;

  (3)计算方法选择、假设条件、电算程序有误未能发现;

  (4)结构设计计算后,不经复核就进行材料代换,导致超设计值强度构件出现;

  (5)图纸错误或不全。如尺寸标注混乱,设计说明不清,对材料、工艺要求、施工程序及特殊要求部位有遗漏;

  (6)节点构造有误,细部考虑不全面。

  (二)加工原因

  (1)管理混乱,不同规格、钢号、材质材料混杂使用;

  (2)构件下料尺寸有误,构件长细比不符设计要求;

  (3)网架杆件剖口未打、对接时焊缝不加衬管或不按设计要求焊接;

  (4)连接高强螺栓不合格;

  (5)构件加工有缺陷,螺栓球孔角度偏差大;

  (6)焊缝质量差,焊角尺寸未达到设计要求。

  (三)网架安装原因

  (1)地面拼装时支撑点不均匀,受力不合理,拼装时误差积累,个别杆件错误,导致受力改变,造成网架或个别杆件变形;

  (2)焊接工艺、焊接顺序有误,产生焊接应力,导致变形;

  (3)整体吊装时,吊点选择不合理,没有对吊点进行反力验算、杆件超应力验算、挠度验算、对超应力处进行必要加固措施;

  (4)整体吊装时,各吊点起升速度不同,位移、高差超过允许范围,导致变形、破坏;

  (5)施工方案选择错误,没有根据网架结构形式、现场施工条件合理选择方案,安装时不能形成几何不变体系,导致变形、破坏;

  (6)网架支座预埋件、预埋螺栓或柱顶偏移较大,就位困难,强迫就位,导致改变支座受力条件,杆件变形;

  (7)安装人员粗心大意,杆件位置、球角度有误;

  (8)上弦支撑时,误差积累过大,导致支座位移,腹杆与支撑面相碰。

  (四)门式刚架安装原因

  (1)较长构件运输、堆放时垫放不平整,长时间放置,导致变形、扭曲;

  (2)预埋螺栓位置不正,安装时没有复测、没有校正,导致柱、梁变形、扭曲,钢架整体垂直度、平面弯曲超差;

  (3)梁柱端板孔位不对应、错位,安装时端板没有对正,螺栓紧固时没有按顺序紧固;

  (4)现场焊接时没有按焊接规程操作或焊工技术问题,导致焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝;

  (5)安装时没有详细、认真领会图纸,导致个别构件位置错误;

  (6)安装前没有按工程实际情况制订详细施工方案、进行技术交底,导致工序颠倒等现象;

  (7)施工不按顺序进行,钢架没有形成稳定结构进行下道工序施工,导致整体失稳;

  (8)钢柱刚接插入式柱基时,混凝土达不到强度或柱脚固定不牢,进行上部构件安装,导致结构失稳。

  (五)使用及其他原因

  (1)使用荷载超过设计荷载;

  (2)使用环境变化;

  (3)基础发生不均匀沉降;

  (4)自然灾害。

  三、工程实例  某工厂,跨度31.5米,长78米,上弦支撑正放四角锥螺栓球网架,在主厂房屋顶网架施工期间的主体结构突然整体坍塌,造成重大事故。

  现场调查发现:不少下弦杆件断裂、弯曲,部分高强螺栓断裂,腹杆压曲、螺栓弯曲或断裂较普遍,球杆连接断裂,网架支座坠落。原因分析

  (1)加工原因:材料管理混乱,没有对进场材料进行必要的检测,个别杆件含碳量偏低、个别高强螺栓强度达不到合格标准。

  (2)施工原因:施工不按照施工组织设计进行施工是造成网架整体塌落的主要原因。网架安装时先整体吊装,然后由一端向另一端高空散装。拼装形成稳定单元体系时,没有对完成部分网架支座位移、挠度进行观察、测量,没有对网架支座调整和固定,没有对网架跨中做必要支撑就进行高空散装、屋面施工,导致网架个别螺栓紧固不到位,网架挠度大,整体尺寸变化,杆件及螺栓球节点受力与设计工况不符,节点螺栓剪切力过大,螺栓断裂,导致网架坍塌。

  支座处腹杆与螺栓球连接时,个别螺栓孔不对应,采用简单焊接,其承载力仅达到设计值的40%左右。

  施工没有按程序、规范进行,因工程工期紧,在网架主体没有完工、支座没有焊接的情况下,屋面施工班组开始进行屋面作业,屋面荷载加大,加速了网架的整体坍塌。

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