整理钢结构建筑中H型钢的应用Word格式文档下载.docx
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结论
谢辞
参考文献
H型钢由于截面经济公道、性能优越、加工制作和施工安装工艺简单、方便、快捷，成为建筑钢结构体系中重要的材料组成部分，从而被广泛应用于国民经济建设的各个领域，产业厂房，特别是重产业厂房中的承重框架梁、柱构件，如上海晶元芯片工厂两个月就用了几千吨；
化工行业的大量管廊和罐体、塔体设备支架，冶金行业炼钢平台、高炉框架、厂房、轨道等，电厂的煤仓、汽机岛、输送长廊等等。
陆地和海洋石油钻井平台、车辆、仓储式大型超市、桥梁隧道等大型施工。
仅深圳西部电厂基础打桩414*405就用了5000多吨。
地下工程的钢桩及支护结构，SMW坑基施工法就使上海F1赛车场、上海南站地下700*300、488*300用了1万多吨，钱塘江大桥施工辅桥、西湖隧道的坑道支护；
厦门、湖南会展中心等等都看到了H型钢的身影。
钢结构建筑形式的多元化、多样化，促进了钢结构形式多种多样。
有普通钢结构、薄壁轻钢结构、高层民用建筑钢结构、门式钢架轻型房屋钢结构、网架结构、压型钢板结构、钢结构焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土结合楼盖、钢管混凝土结构及钢骨（型钢）混凝土结构等等。
如：
轻钢结构，目前在国际上，特别是在我国，是被重点推荐的一种结构形式。
它具有重量轻、经济性好等特点，目前在各种屋盖结构及单层房屋中得到广泛应用。
在中、小跨度的屋盖中，轻型钢及轻型钢管拱型结构（平面曲线材架）也是较多采用的形式之一。
网壳结构在大跨度空间结构的建造中越来越多，网壳结构在地震作用下的动力性能与设计也得到了普遍关注。
网壳结构形式较多，有空间网格结构、单桩层面网壳结构、单层球面网壳结构、索承网壳结构等。
钢管结构因其形式多样，结构灵活多变，可与其他钢结构相互关连，更是城镇建设中大型建筑常见的结构形式。
目前一些造型优美的运动场馆如“鸟巢”、机场候机楼和会展中心应用钢结构等都采用了这些形式。
轻钢结构住宅也是近10年来发展最快的领域，在美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上。
这些结构产业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，已引起结构设计职员熟悉。
轻钢住宅的研究开发已在各地试点，是轻钢发展的一个重要方向，目前已经有多种低层、多层和高层的设计方案和实例。
钢结构住宅通用体系用于民用住宅，具有独特的上风，与其它住宅通用体系相比，其主要特点是：
1、自重轻，可减轻建筑物的重量约30%，有利于建设高层，特别是在地质承载力低的地方和地震烈度较高的地方，其综合经济效益优于一般住宅建筑体系。
2、布置灵活，开间大，房型丰富，约可进步建筑面积3%~5%。
具有充分的灵活性、可改性和安全性，有利于满足现代人的居住需要，适应现代住宅的市场需求。
3、可以工厂化生产，更易实现产业化、定型化、批量化生产，进步劳动生产率。
4、施工周期大大缩短。
据研究，钢结构建筑施工周期比混凝土建筑施工周期可缩短一半，减少作业量，且其节能指标可达50%，属环保型绿色建筑体系。
第1章钢结构发展现状及趋势分析
1.1钢结构综述
钢结构是近十年来发展最快的领域，在我国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上。
这种结构工业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，已引起结构设计人员认识。
轻钢住宅的研究开发已在各地试点，是轻钢发展的一个重要方向，目前已经有多种的低层、多层和高层的设计方案和实例。
因其可做到大跨度、大空间，分隔使用灵活，而且施工速度快、抗震有利的特点，必将对我国传统的住宅结构模式产生较大冲击我国30多年的改革开放和经济发展，已经为钢结构体系的应用创造极为有利的发展环境。
1.1.1概述
自1996年开始我国钢的总产值就已超过1亿吨，居世界首位。
而且随着钢材产量和质量持续提高，其价格正逐步下降，钢结构的造价也相应有较大幅度的降低。
与之相应的是，钢结构配套的新型建材也得到了迅速发展。
在普通钢结构、薄壁轻钢结构、高层民用建筑钢结构、门式刚架轻型房屋钢结构、网架结构、压型钢板结构、钢结构焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土组合楼盖、钢管混凝土结构及钢骨（型钢）混凝土结构等方面的设计、施工、验收规范及行业标准已发行20余本。
为钢结构体系的应用奠定了必要的技术基础。
我国的钢结构建筑正从高层重型和空间大跨度工业和公共建筑钢结构向住宅发展。
1.1.2国内外钢结构市场现状
近年来，随着城市建设的发展和高层建筑的增多，我国钢结构发展十分迅速，钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。
我国钢结构住宅起步很晚，大规模研究开发、设计制造、施工安装钢结构住宅还是近几年才发展起来。
这说明了钢结构住宅的发展势头良好。
钢结构为绿色环保产品：
与传统的混凝土结构相比较，具有自重轻、强度高、抗震性能好等优点。
适合于活荷载占总荷载比例较小的结构，更适合与大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。
也符合环境保护与节约、集约利用资源的国策，其综合经济效益越来越为各方投资者所认同，客观上将促使设计者和开发商们选择钢结构。
我国推广节能建筑，2010年底所有城市禁用实心粘土砖。
可以预见，建筑用钢消费量较大的钢结构住宅由此将有较大的发展空间。
同时我国第一个钢结构住宅系统已通过专家验证。
这套系统能为开发商和购房者提供数百套房型、板材和装潢"
大餐"
，这意味着，将来用户可以看"
单"
点"
菜"
了。
用户能通过系统提供的菜单选择适合自己的房屋外型、房型、围护板材、设备、管线和装饰装潢的不同组合。
钢结构是环保住宅，钢结构符合可持续发展概念”——21世纪钢结构将占领广阔的建筑市场。
在我国目前大力推广住宅产业化的时代背景下，钢结构体系必将成为住宅结构体系的主流。
1.2本文的研究意义
展望未来，随着经济建设的蓬勃发展和交流的进一步扩大，要建造更多的高层建筑、桥梁和大型公共场所、新型的智能化小区等建筑物的需求十分旺盛。
这将为钢结构的发展提供更多的机会，现在我国钢结构研究已进入一个新阶段，有关规范和标准已出台，国内钢产量充足，为钢结构住宅的发展提供了较好的物质和技术基础。
相信我国钢结构住宅的发展前景是美好的。
钢结构产业兴旺发展的新局面就在眼前。
2.1.1H型钢与工字钢区别
工字钢是一种“工“字型截面型钢，上下翼缘齐头。
工字钢的翼缘内表面有着倾斜度（1∶6），使得翼缘外薄而内厚，这样就造成工字钢在二个主平面内的截面特性相差巨大，在应用中难以发挥钢材的强度特性。
工字钢已经逐渐被H型钢所淘汰。
H型钢是当今钢结构建筑中应用广泛的型材，它与工字钢相比有着很多的区别。
首先是翼缘宽，其次翼缘内表面没有斜度，上下表面平行。
H型钢的截面特性要明显优于传统的工字钢。
目前我国已经能够生产70余种规格的H型钢。
根据国家标准GB／T11263－1998《热轧H型钢和剖分T型钢》的规定，H型钢分为宽缘翼H型钢（代号HW），中翼缘H型钢（代号HM），窄翼缘H型钢（代号HN），同样T型钢也分为TW、TM和TN三类。
H型钢的标记方式采用高度´
宽度´
腹板厚度´
翼缘厚度（H´
B´
t1´
t2）。
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结构式受力构件。
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性。
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。
2.1.2H型钢的结构特点
2.1.3H型钢的结构应用
第3章H型钢制作施工工艺标准
3.1.1焊接H型钢施工工艺
（1）工艺流程
下料——拼装——焊接——矫正——二次下料——制孔——装焊其它零件——校正——打磨——打沙——油漆——搬运——储存——运输——售后服务。
3.1.2操作工艺
1、零件下料
（1）零件下料采用数控火焰切割机及数控直条切割机进行切割加工，切割质量应符合下表要求：
项目
允许偏差
备注
零件宽度，长度
±
2.0
切割面平面度
0.05T，且不大于1.5
T为板厚
割纹深度
0.2
局部缺口深度
1.0
与板面垂直度
不大于0.025T
条料侧弯
不大于3mm
（2）对H型钢的翼板、腹板采用直条切割机两面同时垂直下料，对不规则件采用数控切割机进行下料。
（3）对H型钢的翼板、腹板的长度加放50mm余量，宽度不放余量；
在深化的下料图中，其尺寸系按净尺寸标注，但应在图纸中说明，“本图中尺寸不含任何余量”，准备车间下料时应按工艺要求加放余量。
（4）当H型钢主体因钢板长度不够而需拼接时，其翼板对接长度应不小于翼板板宽的2倍，腹板的最小长度应在600mm及以上，同一零件中接头的数量不超过2个；
同时，在进行套料时必须保证腹板与翼板的对接焊缝错开距离满足200mm以上。
（5）H型钢附件（如H型钢牛腿）应由生产部进行长度套料，并由H型钢流水线进行组焊、下料及钻孔等加工工序，如下图所示；
当H型钢梁两端与牛腿连接时,宜将梁与牛腿组焊成一根H型钢,再将两端牛腿整体下料、钻孔、可避免梁与牛腿出现高度差。
（6）下料完成后，施工人员应按材质进行色标移植，同时对下料后的零件标注工程名称、钢板规格、零件编号，并归类存放。
2、H型钢的组装、钻孔及锁口
（1）施工前期准备工作
①核对各待组装零部件的零件号，检验零件规格是否符合图纸及切割标准要求，发现问题及时反馈；
②检查焊接或装配设备等的完好性，发现问题及时上报返修；
③根据H型钢的截面尺寸，可采用H型钢流水线及人工胎架法，当采用人工胎架法时，根据腹板与水平面的位置关系，将胎架分为水平组装胎架和竖直组装胎架，胎架示意图如下所示：
H型钢竖直组装胎架图
④检查零件的外观切割质量，对零件外观质量不符合要求处进行修补或用磨光机进行打磨；
⑤根据H型钢的板厚、坡口要求制备引弧板及引出板，引弧板及引出板的坡口形式应与H型钢的坡口形式相同，引弧及引出长度应不小于60mm，其材质应与母材相同；
⑥当H型钢的腹板需要开坡口时，应采用半自动火焰切割机进行，其主体坡口形式应符合图纸要求；
⑦坡口加工完后，必须对坡口面及附近50mm范围内进行修磨，清除割渣及氧化皮等杂物，同时，对全熔透焊和部分熔透焊的坡口，在其过渡处应修磨出过渡段，使其平滑衔接，过渡按1：
2的比例。
（2）H型钢组装的施工工艺流程如下图所示：
（3）H型钢的组装：
①H型钢的组装可采用H型钢流水线组装机或人工胎架进行组装，定位焊采用气保焊，定位焊缝尺寸和间距见本规程的4.5节。
其中，起始焊点距离端头距离为30mm，当零件长度较短，其长度在200mm以下时，定位焊点分为两点，分布位置分别为距离端头20mm。
定位焊示意图如下图所示：
②H型钢在进行组装定位焊时，母材上不允许有电弧擦伤，定位焊咬边应在1mm以内；
③H型钢翼板与腹板对接焊缝应错开200mm以上，以避免焊缝交叉和焊缝缺陷应力集中；
④H型钢翼板与腹板之间的组装间隙△≤1mm。
3、H型钢的焊接
（1）H型钢在焊接前，应在H型钢的两端头设置“T”形引弧板及引出板，引弧板及引出板长度应大于或等于150mm，宽度应大于或等于100mm，焊缝引出长度应大于或等于60mm。
引弧板及引出板应用气割切除，严禁锤击去除。
（2）H型钢的焊接采用门型埋弧焊机及小车式埋弧焊机两种方式进行。
焊接顺序如下图所示：
（3）H型钢船型位置角焊缝自动埋弧焊的焊接参数可按下表选取：
板厚
间隙
电源极性
焊丝直径（mm）
电流
（A）
电压
（v）
速度
（m/h）
伸出长度（mm）
6
≤1
反
φ4mm
500-550
30-32
23~25
25-30
8
550-600
22~24
10
30-35
12
600-650
32-34
21~23
14
650-700
20~23
（4）H型钢流水线埋弧焊不清根全熔透焊接技术（限于流水线采用）：
①焊缝要求及形式：
根据H型钢的腹板板厚，其焊缝形式如下图所示：
②坡口加工：
坡口的加工采用半自动火焰切割机进行，切割后的坡口表面宽度应一致并应进行割渣及氧化物清理；
③H型钢组装可由H型钢组立机进行，定位焊采用气保焊，φ1.2mm焊丝；
④埋弧自动焊丝的选择应与钢材材质相匹配，当钢板材质为Q235时，选用φ4.0mm的H08A焊丝配合HJ431焊剂；
当钢板材质为Q345时，选用φ4.0mm的H10Mn2焊丝配合SJ101焊剂；
⑤焊接胎架：
将H型钢放置在胎架上后，其斜置角度应按下图所示。
（5）焊接规范：
采用门型埋弧焊机进行焊接，正式焊接前应清除焊接区的油污、铁锈及其它污物。
根据工艺试验的结果可采用埋弧焊直接焊接反面不清根工艺措施。
①当采用单面坡口形式时，方法之一是：
正、反面均用埋弧焊焊接，在坡口面，埋弧焊打底一道，盖面一道；
在非坡口面，埋弧焊角焊缝一道。
焊接时，注意焊丝对准坡口中心略偏腹板。
方法之二是：
在坡口面，先利用气保焊打底，打底厚度根据钝边大小而定，打底后，其钝边总厚度以5mm为宜，翻身后对非坡口面进行埋弧焊焊接，为角焊缝一道，再翻身焊接坡口面一侧，进行中间层及盖面的焊接；
②焊接规范：
I=800-820A，U=33-35V，V=500-550mm/min；
③埋弧焊焊接完后，应认真清理焊缝区的熔渣和飞溅物，冷却后，割去引出板及引弧板，并修磨平整。
4、H型钢的矫正：
（1）当翼板厚度在28mm及以下时，可采用H型钢翼缘矫正机进行矫正。
（2）当翼板厚度在28mm以上时，采用合理焊接工艺顺序辅以手工火焰矫正。
矫正后的表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm。
5、H型钢的两端余量切割，应先划线定位，有条件时应采用锯切，目前可采用半自动切割，切割完应修磨平整。
6、H型钢的锁口，先进行划线，采用手工切割，再磨光顺。
7、当翼缘板需开内坡口时，为防止割伤腹板，应先将腹板上的过焊孔（锁口）先行切割，再切割翼板上的坡口，修磨过焊孔、坡口及过焊孔余渣等。
如下图：
附：
H型钢组装尺寸过程控制允许偏差（mm）
图例
测量工具
T型连接的间隙△
t＜16
塞尺
t≥16
1.5
焊接组装构件端部偏差△
3.0
钢尺
截面高度
h
h≤2000
（考虑焊接收缩量后）
h>
2000
截面宽度b
腹板中心
偏移e
接合部位
其它部位
翼缘板
垂直度Δ
b/100
且不应大于2.0
3.环境影响登记表的内容直角尺
（1）内涵资产定价法腹板局部平面度
2.环境敏感区的界定t<
1.建设项目环境影响评价分类管理的原则规定
1m钢直尺
第五章 环境影响评价与安全预评价塞尺
腹板t≥14
3.1.4H型钢构件组装
1）采取防护措施。
（2）防护支出法1.施工准备：
（1）零件组装时应确认零件规格和外形尺寸并经检验合格，无切割毛刺和缺口，并应核对零件编号、方向和尺寸无误后方可进行组装。
（2）核对待组装的H型钢主体的编号、规格等，确认局部的补修及弯扭变形均已修整合格。
表一：
项目基本情况；
（3）零件在组装时，必须先清除被焊部位及坡口两侧各50mm内的铁锈、熔渣、油漆和水分等杂物；
重要构件的焊缝部位的清理，应使用磨光机修磨至呈现金属光泽。
（4）焊接施工前，T型接头或对接接头当采用气保焊或焊条电弧焊，应设置引弧板及引出板，引弧板及引出板的长度应大于50mm，宽度不小于30mm，厚度不小于6mm，焊缝引出长度应不小于25mm。
（5）当构件在组装时，因构件结构形式的需要而需增设临时加劲板时，加劲板不得设置在摩擦面的区域内，摩擦面区域不允许有焊点等污物。
2.H型钢梁的组装要求及方法：
（1）H型钢梁组装前，应确认H型钢的主体已检测合格，局部的补修及弯、扭变形均已符合标准要求。
对不合格部件不得组装，必须交原工序修整合格后方可组装。
（2）将H型钢主体放置在组装平台上，根据各部件在图纸上的位置尺寸，利用石笔在钢梁主体上进行划线，包括中心线、基准线及位置线等，各部件的位置线应采用双线标识，定位线条清晰、准确，避免因线条模糊而造成尺寸偏差。
（3）待组装的部件（如牛腿等），应根据其在结构中的位置，先对部件进行组装焊接，使其自身组焊在最佳的焊接位置上完成，实现部件焊接质量的有效控制。
（4）在组装平台上，按其部件在钢梁上的位置进行划线、组装，如下图所示：
（5）在H型钢梁组装、焊接过程中，由于零件的焊缝对构件主体长度及宽度会有一定的影响，例如，在进行构件的端头下料时，需考虑端头下料完后再焊接零部件，则零部件的焊接会产生焊接收缩量，在焊接收缩量的影响下，构件的总长和断面形状也会产生不同程度的变化，因此，在零件组装过程中，应预先考虑该收缩量对零件位置的影响，即在零件定位划线时，对其定位尺寸应加上焊缝收缩余量，如下图为H型钢梁零件组装位置示意图：
3.H型钢柱的组装要求及方法：
（1）组装划线：
长度方向以H型钢顶面锯切面为组装基准，宽度方向以H型钢截面中心线为组装基准，对各零件的组装位置进行划线，在H型钢长度及宽度方向上划出牛腿、节点板、安装耳板的定位线，牛腿以牛腿中心线为定位基准，节点板、安装耳板上的端孔中心线为定位准，如下图所示：
因此，在进行焊接H型钢的组装及组装焊接时，应预放焊接收缩量，主要根据构件截面高度、板厚及加劲板的数量等因素而定，参见下表：
焊件特征和板厚
焊缝收缩余量
四条纵缝每米收缩余量（mm）
每对加劲板焊缝梁长度收缩余量（mm）
焊透梁高收缩余量（mm）
断面高≤1000mm且板厚≤25mm
0.6
0.3
断面高≤1000mm且板厚＞25mm
1.4
0.7
断面高＞1000mm的各种板厚
0.5
（2）牛腿组装：
将要安装牛腿的柱体表面置于上水平面，按对应定位线安装牛腿，调整牛腿处标高及端孔至柱轴线距离应符合设计要求，调整牛腿的角度符合设计要求，用拉线、吊线、直角尺、钢尺检查合格后定位焊接固定。
（3）节点板、耳板组装：
按对应定位线以零件上端孔中心线定位安装节点板、耳板。
调整、检查合格后定位焊接牢靠。
（4）加劲板组装：
按对应位置安装与牛腿翼板相对应的加劲板。
加劲板与牛腿翼板对齐安装。
检查合格后定位焊接固定。
（5）组装接头精度要求：
T型接头组装间隙≤1mm，加劲板与牛腿翼缘板位置错位不大于2mm。
4．H型钢柱的标识，H型钢柱的整体组装、焊接、矫正并经检查验收合格后，应作下述样冲眼标记：
双侧中轴线﹙柱两端﹚、行列线编号、标高线﹙底层柱的标高基准线﹚、工程名称、构件编号等。
3．1．5检验标准：
部件或零件组装定位焊后应进行整体组装尺寸复查，确保无误后进行整体焊接，整体焊接完后，对焊接所产生的变形，应矫正，对飞溅等杂物应清理干净。
H型钢梁、柱的尺寸控制见附页。
附1：
H型钢梁的允许偏差（mm）
允许偏差（mm）
测量
工具
梁的长度L
端部有凸缘支座板
-0.5
其他形式
L/2500
10.0
腹板中心偏移e
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