钢结构技术员专业培训教材文档格式.docx

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2节课（90分钟）

第7章．装配与定位焊 

第8章．焊接方法与设备 

第9章．典型构件的的焊接装配工艺 

——————2节课（90分钟）

第10章．焊接应力与变形 

第11章．装配焊接工艺规程 

第12章．预热与后热与矫正 

第13章．摩擦面加工与除锈 

第14章．涂漆工艺 

第15章．结构安装 

第16章．高强螺检与防火涂料 

第1章钢结构质量理念

1.现在的钢构厂内的实际控制标准有以下三个层次的内容：

1.1仅仅满足安装施工要求或验收通过。

1.2按规范GB50205-2001和产品的图纸的要求。

1.3除满足以上要求外，把焊接残余应力和焊接区的不良组织、性能等裂纹倾向减少到最小，达到安全范围。

按常规质检，大部分钢结构厂都只局限于对钢结构缺陷的检查。

如尺寸与形位的误差、焊接的裂纹、未熔解透、咬边、气孔、夹渣及焊缝的尺寸和形状缺陷、钢材的质量和构件的表面缺陷等，包括对焊缝内部的未熔透、气孔、夹渣等，这些都是有形的缺陷。

而焊接残余应力和焊接区的不良组织、性能等裂纹倾向也是缺陷，但是是一种无形的缺陷，严格的说是一种无形的欠缺，按通俗的理解有形的欠缺才是缺陷。

由于是无形，所以往往不被人们所重视，规范中只有预防，没有对它进行实质性的检测。

对于厚板结构，重型、复杂的结构刚性大的结构，控制焊接残余应力和焊接区的不良组织和性能的裂纹倾向对于重大结构尤其重要。

但是在规范GB50205-2001中和常规图纸中有工艺措施要求，如预热、后热等。

但对构件最后的焊接残余应力和焊接区的不良组织和性能的裂纹倾向是没有量的控制

2.焊接残余应力

在钢结构中残余应力有各种类型，有材料轧制带来的，有矫正和成形带来，有抛丸处理带来的，但钢结构中最主要的是焊接带来的残余应力。

钢结构的加工过程，特别是焊接过程的不均匀的加热过程总要引起应力和应变的发生，根据应力的分布，内应力大致有三类：

2.1第一类内应力--------宏观应力

是宏观各部分间变形程度不同引起的应力。

残余应力的大小有材料的屈服特性作为安全闸门，使应力值最大只能到材料的屈服极限。

但这只是对结构宏观应力的一种释放。

材料的屈曲也称为失稳。

当结构在使用时的荷载作用下，加上制作时的残余应力，或结构的应力集中，就会超过屈服极限而产生失稳；

由于建筑钢结构是由型材组成的架类构件，在荷载作用下容易失稳是钢结构突出的特点，因此在钢结构设计中稳定性比强度更为重要。

设计者对荷载作用有成熟的设计规范来控制，但对焊接残余应力往往缺乏估计。

造成钢结构的失稳事故。

2.2第二类内应力------在晶粒间相互平衡的应力，是由于各晶粒间变形不均匀引起的内应力。

2.3第三类内应力-----在晶体的晶胞中相互平衡的应力。

在塑性变形中大量原子偏离平衡位置（位错、空位、间隙原子），致使点阵严重畸变所产生的内应力。

微观应力是存在于晶粒间的，或晶粒内的应力。

是由冷作硬化或外力的动载和振动、疲劳或焊接热热循环带来的组织应力。

微观应力是造成脆性和裂纹、脆断的主要危害。

造成的晶粒间甚至晶料内的应力则只能借热作用使其组织回复而消除或减少应力。

除采用合理的装配焊接顺序、次序、焊接方法和工艺参数，采用预热、层间温度控制、后热、焊后热处理是目前最有效的手段。

3.焊接区裂纹倾向、不良的组织和性能

焊接区裂纹倾向，表现在构件上易产生延迟裂纹，不良组织和性能主要表现在脆性增加和抗冲击性的降低，也是直接导致延迟裂纹和脆断的发生。

如裂纹和脆断发生在结构投入安装或使用后，其结果是灾难性的。

钢结构在加工过程中产生的应变和在焊缝的冷却过程中已伴随有塑性应变，使之产生应变时效。

在高温（100～300C0）下，产生热应变脆化（蓝脆性）；

冷到室温（1000C）后产生的应变时效，使材料的强度和硬度提高，塑性下降。

这些都给延迟裂纹的产生潜伏下发作的隐患。

而延迟裂纹是钢结构在施工和投入使用后造成断裂和倒塌的主要原因。

控制焊接残余应力和焊接区的裂纹倾向、不良组织和性能是现代钢结构新的质量理念，是为适应《建设工程质量管理条例》（国务院令第279号）中钢结构工程质量保修期和赔偿责任的实行而提出的新要求。

《建设工程质量管理条例》中：

第四十条：

在正常使用条件下，建设工程的最低保修期限为：

（一）。

。

房屋建筑的。

主体结构工程，为设计文件规定的该工程的合理使用年限；

建设工程的保修期，自竣工验收合格之日起计算。

第四十一条：

建设工程在保修范围和保修期限内发生质量问题的，施工单位应当履行保修义务，

并对造成的损失承担赔偿责任。

第2章钢结构断裂事故

按事故发生的时间类：

施工期和使用期

2.钢结构建造阶段的事故原因：

2.1设计阶段：

结构选型和设计方案不合理

结构计算错误

荷载取值与实际情况不符

材料选用不合理

节点构造不合理

对施工和使用阶段的特点及特殊要求欠考虑

2.2制作阶段

不按图纸要求制作，任意修改施工图；

制作尺寸偏差过大；

制作工艺不良，设备落后；

缺少熟练的技术工人和高素质的管理人员；

未按规范要求施工；

不按有关标准验收；

存在偷工减料行为。

2.3安装阶段：

安装顺序及工艺不当

吊装、定位、校正方法不正确

临时支撑刚度不足安装中稳定性差

焊接和螺栓施工质量达不到设计要求

防火及防腐做法不达标

2.4使用阶段：

使用不当引发过大的地基下沉；

超载使用

任意开洞，局部改造削弱了构件截面和结构整体性；

生产条件改变而未进行必要鉴定与加固；

生产操作不当，造成结构破坏但未及时修复。

使用条件恶劣，以不认真定期检查与维修。

不可抗力。

3.钢结构断裂事故

1.钢结构的材料事故钢结构材料事故是指由于材料本身的原因引起的事故。

钢结构所用材料包括钢材（Q235、16Mn、15MnV等）和连接材料（螺栓、焊材等）两大类。

影响钢材性能的主要因素有有害化学成分超标、冶金轧制缺陷、硬化使钢材的塑性和韧性降低、应力集中以及温度过高或过低等。

引发钢结构材料事故的常见因素有钢材质量不合格、螺栓质量不合格、焊接材料质量不合格、设计选材不当、制作安装工艺不合理、母材与焊接材料不匹配、随意混用或替代材料等。

要防止发生这类事故，在设计环节上，应熟知各种材料的性能参数与特性，因地制宜的选用合适的材料；

在施工过程中，严格按照设计规定选用材料，材料进场时严格按照有关规范复检钢材和连接材料的各项指标，严禁使用不合格材料，选择恰当的施工工艺，严格按照设计与相关规范进行制作、安装。

某地一大型贮油罐采用12mm厚的钢板焊接而成。

该油罐建成2年后突然崩塌，原油外流，引发大火，造成巨大的人员伤亡与经济损失。

经调查，该油罐使用的钢材力学性能合格但化学成分不合格，含硫量为0.9％（超限近一倍）。

过高的含硫量使钢材的可焊性降低，焊接过程中产生的热裂纹在外力作用下逐渐扩展，最终使钢材突然断裂，引发重大事故。

2.钢结构的变形事故钢结构不论整体变形还是局部变形，都将降低结构的整体刚度和稳定性，影响连接和组装，并可能产生附加应力，降低构件的承载力，引发变形事故。

而钢结构由于具有强度高、塑性好等优点，使得钢结构的截面越来越小，板厚、壁厚很薄。

加上加工、制作、安装过程中的缺陷，钢结构的变形问题更加突出。

钢结构的变形包括以下几个部分：

钢材初始变形、冷加工变形、焊接变形、制作安装变形、运输过程中的变形以及使用不当（碰撞、高温）产生的变形等。

某汽车厂造型车间为54×

84m的单层三跨车间，钢屋架上弦杆、下弦杆均采用角钢。

屋架和屋面板施工完毕后发现有个别屋架的竖腹杆有明显倾斜，经检测，位移偏差超标的测点达80%，变形严重的一榀屋架呈扭曲状。

经调查，事故的主要原因是屋架堆放方式不规范。

依据相关规范要求，屋架堆放时应直立，两个端头须用固定支架固定，相邻两个钢屋架应隔以木块，相互绑牢。

该工程施工工程中虽在堆放钢屋架时采用了直立方式，但却错误地将钢屋架的一端靠在一堆屋面板上，另一端没有采取可靠的侧向支撑，钢屋架间没有拉紧捆绑，结果使钢屋架逐个挤压，产生扭曲变形。

在支撑系统安装过程中，由于工期原因也未按规定对屋架进行矫正，最终导致发生事故。

3.钢结构的失稳事故钢结构的失稳事故是指因钢结构或构件丧失整体稳定性或局部稳定性而引发的事故。

相对于混凝土结构而言，钢结构因强度高而使构件细长，截面相对较小，因此在外荷载作用下更容易失稳。

而相对于抗拉破坏而言，钢结构失稳破坏前的变形可能很小，呈现出脆性破坏的特征，而脆性破坏的突发性也使得失稳破坏具有更大的危险性。

我国的现代钢结构工程起步较晚，许多工程技术人员对稳定概念的认识较为模糊，在钢结构工程设计中普遍存在重视强度问题而轻视稳定问题的错误倾向，这是钢结构工程失稳事故不断发生的重要原因之一。

因此，设计人员必须强化稳定概念，在设计过程中应重视支撑体系的布置，结构整体布置必须满足整体稳定性和局部稳定性的要求。

加工、制作过程中产生的构件初偏心、初弯曲、焊接残余变形等缺陷将显著降低钢结构的稳定承载力；

同时，与混凝土结构、砌体结构不同的是，钢结构在安装、施工的过程中，在形成稳定的整体结构之前，属于几何可变体系，其稳定性很差，必须借助于足够的临时支撑体系以维持安装过程中的稳定性，否则极易发生构件失稳甚至整体倒塌、倾覆事故。

因此，钢结构加工、制作及安装企业应通过采用合理的施工工艺，制定科学、合理、严密的施工组织设计，采用合理的吊装方案，布置足够的临时支撑，确保制作及施工阶段的结构稳定性。

某合成橡胶常车间的屋架系统采用13榀14m跨度的梭形钢屋架，上放槽形板，未设隔墙。

发生事故时有11榀钢屋架坠落，2榀钢屋架虽未坠落但变形严重，屋顶倒塌。

经分析，原设计中屋架主要压杆的长细比均超出规范要求，最大达275（原规范规定受压杆件长细比不大于150）。

而施工方擅自将端腹杆由25变更为20，削弱了腹杆截面积，导致其实际应力超出允许应力一倍多，造成腹杆受压失稳，引起钢屋架变形破坏，酿成严重事故。

4.钢结构的疲劳破坏事故在反复交变荷载的作用下，在应力水平远低于钢材的极限抗拉强度甚至屈服点的情况下发生的钢结构或构件的破坏现象，称为疲劳破坏。

疲劳破坏与钢材的静力强度和最大静力荷载并无明显关系，而主要与应力幅、应力循环次数和构造细节有关。

应力幅是指应力循环中最大拉应力（取正值）和最小拉应力（取正值）或压应力（取负值）的差值。

应力循环次数是指在连续反复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数。

在影响疲劳破坏的三个因素中，应力幅与循环次数是由客观条件决定而无法改变的，因此，必须从构造细节出发，尽可能地减小应力集中，从而改善结构构件的疲劳