轻型钢结构加工制造的基本知识130556.docx
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1、第一章 轻型钢结构加工制造的基本知识轻型钢结构构工程是一一个系统工工程,它包包括设计、加工制造造和施工安装装三个过程程;包含的的具体内容容有:主结结构系统、次结构系系统和围护系统统三大方面面。了解轻轻型钢结构构各个组成成部分的加加工制造过过程对于工工程师而言言是十分必必要的。主结构系统统包括主刚刚架和支撑体系系。支撑体系系包括水平平支撑、柱间支撑撑和刚性系杆杆等部分。由由于支撑体体系采用的的构件大多多为圆钢、角角钢和钢管管等,构件件简单、制制作方便,且且支撑体系系节点多为为标准节点点,因此这这部分产品品大多为各各公司的标标准产品。本章仅从轻轻型钢结构构的主刚架架和围护系系统两方面面介绍轻型型钢
2、结构的的加工制造造;同时介介绍钢结构构的防腐处处理和防火火处理的相相关知识。第一节 H型钢的的制作及其其设备轻型钢结构构的主刚架架包括门式式刚架和山山墙抗风柱柱等部分。主主刚架作为为建筑结构构的骨架,支支承整个建建筑结构系系统,承受受和传递着着各类荷载载。根据跨跨度、高度度及荷载的的不同,门门式刚架的的梁、柱一一般采用变变截面或等等截面的实实腹式焊接接H型截面面或轧制HH型截面。变截面构件通常改变腹板的高度做成楔形形状,必要时也可改变腹板的厚度。结构构件在运输单元内一般不改变翼缘截面,邻接的运输单元可采用不同厚度和宽度的翼缘截面。因受加工设备限制,H型钢截面高度一般不能超过2m。下面将按焊接H
3、型钢生产工艺流程的顺序介绍焊接H型钢的制作机器设备。一、 板材下料切切割板材下料切切割的方法法有:机械械切割法、气气割法、等等离子切割割法等。在钢结构制制造厂中,一一般情况下下,钢板厚厚度在12216mmm以下的的直线型切切割,采用用剪切下料料。常用的的剪切机械械有剪板机机。气割多用于于带曲线的的零件和厚厚钢板的切切割。气割割能切割各各种厚度的的钢材,设设备灵活、费费用经济、切切割精度较较高,是目目前使用最最广泛的切切割方法。气气割按切割割设备可分分为:手工工气割、半半自动气割割、仿型气气割、多头头气割、数数控气割和和光电跟踪踪气割。焊焊接H型钢钢生产线的的下料设备备一般配备备数控多头头切割机
4、或或直条多头头切割机,此此类切割设设备是高效效率的板条条切割设备备,纵向割割矩可根据据要求配置置,可一次次同时加工工多块板条条。(见图图1-2)各类型钢以以及钢管等等的下料通通常采用锯锯割。常用用的锯割机机械有:弓弓形锯、带带锯、圆盘盘锯、摩擦擦锯和砂轮轮锯等。等离子切割割主要用于于熔点较高高的不锈钢钢材料及有有色金属的的切割。二、 板材矫正整整平H型钢在组组立焊接之之前,先要要对原材料料(钢板)进进行矫正、整整平。常用用的机械设设备有板条条矫平机(见见图1-33)。三、 H型组立、焊焊接矫平的钢板板(翼缘板板、腹板)进进入H型钢钢自动组立立机,在组组立生产线线上,将未未焊接的翼翼缘板和腹腹板
5、先工作作组立器具具定位好,进进行头部定定位焊。此此类设备一一般都采用用PLC可可编程序控控制器,对对型钢的夹夹紧、对中中、定位点点焊及翻转转实行全过过程自动控控制,速度度快、效率率高。(见见图1-44)组立好好的H型钢钢进入焊接接机,H型型钢生产配配备的焊机机一般为埋埋弧自动焊焊机,从类类型上可分分为门式焊焊接机(见见图1-55)及悬臂臂式焊接机机两种类型型。焊机一一般都配备备有焊缝自自动跟踪系系统、焊剂剂自动输送送回收系统统及快速返返程功能。四、 H型矫正轻型钢结构构构件的翼翼缘、腹板板通常采用用较薄的钢钢板,焊接接容易产生生比较大的的焊接变形形,且翼缘缘板与腹板板的垂直度度也有偏差差,这时
6、需需要通过矫矫正机对焊焊接后的HH型钢进行行矫正。(见见图1-66)。五、 钻孔、锁口口、抛丸、涂涂装钢结构的连连接节点多多采用高强强螺栓,因因此孔加工工在钢结构构制造中占占有一定的的比重。制制孔通常有钻孔孔和冲孔两两种方法。钻钻孔是钢结结构制造中中普遍采用用的方法,几几乎能用于于任何规格格的钢板、型型钢的孔加加工。钻孔孔的精度高高,对孔壁壁损伤较小小。冲孔一一般只用于于较薄钢板板和非圆孔孔的加工且且孔径不小小于钢材厚厚度的加工工。冲孔生生产效率虽虽高,但由由于孔的周周围产生冷冷作硬化,孔孔壁质量差差等原因,通通常只用于于檩条、墙墙梁端部长长圆孔的制制备。常用的边缘缘加工方法法有:铲边边、刨边
7、、铣铣边、碳弧弧气刨、气气割和坡口口机加工等等。H型钢钢端面铣床床,用于焊焊接或轧制制成型的HH型钢、箱箱形截面梁梁柱的两端端面铣削加加工。铣边边机利用滚滚铣切削原原理,对钢钢板焊前的的坡口、斜斜边、直边边、U形边边可一次同同时铣削成成形,耗能能少操作维维修方便。钢构件在涂涂刷之前应应进行除锈锈处理,构构件表面的的除锈方法法分为喷射射、抛射除除锈和手工工或动力除除锈。喷射射、抛射除除锈设备的的种类很多多,如图11-7抛丸丸机适用于于各种型材材和板材的的表面清理理。制做好的HH型钢需要要防腐,即即涂刷油漆漆。详见第第三节钢结结构防腐处处理。图11给给出了焊接接H型钢的的生产工艺艺流程。板材切割矫
8、正、整平H 型组立H型焊接(埋弧焊)尺寸、焊缝检查尺寸、外观检查H型矫正钻孔、锁口抛丸、涂装涂装检查成品检查编号打包发运图11 焊接H型型钢的生产产流程制作好的焊焊接H型钢钢需经检查查合格后方方可编号打打包发运,焊焊接H型钢钢的允许偏偏差见表。表11 焊接接H型钢的的允许偏差差项目允许偏差图例截面高度(h)h100004.0截面宽度(bb)3.0腹板中心偏偏移2.0翼缘板垂直直度()b/10003.0弯曲矢高l/100005.0扭曲h/25005.0腹板局部平平面度(ff)t70mmm2.0压 型 铝铝 板2.0侧向弯曲在测量长度度l的范围内内压型钢板20.0压型铝板25.0注:(1)hh为压
9、型金金属板截面面高度。(2)l为为测量长度度,系指板板长扣除两两端0.55m后的实实际长度(小小于10mm)或扣除除后人选的的10m长长度。单层彩色钢钢板压型机机是采用多多道成型辊辊将彩色钢钢板连续冷冷弯成型的的原理设计计的。它由由开卷机(架架)、送料料台、成型型机、切断断机和成品品辊架五部部分组成,当当加工曲板板时还需曲曲面冲压机机。图1121113列列出了一些些彩色压型型钢板的生生产设备。图1122 HVV-4500压型机 图1133 HVV-4755压型机三、排水和和收边系统统轻型钢建筑筑中,天沟沟、落水管管、包边板板等的制造造质量对于于防水功能能至关重要要。很多轻轻型钢建筑筑在这些地地
10、方都存在在泛水、渗渗水现象,其其中一个重重要原因就就是其包边边板是手工工折成而不不是采用机机械加工的的,这些对对建筑的排排水效果及及建筑外观观效果都不不利,而采采用折弯机机折弯的收收边板产品品质量较好好。下图的的折边机可可以针对一一定形状的的包边,适适应不同的的彩色压型型钢板的板板型,对包包边板进行行折弯加工工。这样加加工出来的的包边板与与彩色压型型钢板贴合合紧密,防防水性能好好。图114为浙浙江精工科科技有限公公司开发研研制的JZZW8000折边机。图1144 JZZW8000折边机四、通风采采光系统衡量轻型钢钢建筑质量量好坏的另另一很重要要的标准就就是其屋面面采光通风风及防水系系统产品的的
11、质量,它它直接关系系到轻型钢钢建筑的使使用性能。这这部分产品品大多为专专利产品,由由钢结构公公司或各相相关专业厂厂家开发生生产。 (a)采光光天棚 (b)防水细部部 (c)通风气楼楼图1155 屋面面采光通风风及防水图1155所示分别别为采光天天棚、防水水细部做法法和通风气气楼,一般般通风气楼楼或通风器器有主动和和被动排风风两种形式式,其型号号、布置位位置和布置置数量与建建筑的具体体通风要求求有关,可可以根据通通风器的排排风能力进进行计算。第三节 钢结构构的防腐处处理由于建筑钢钢材强度高高、塑性韧韧性好、自自重轻,加加上钢结构构具有制作作简便、施施工工期短短,适用于于跨度大、高高度高、承承载重
12、的结结构等优点点,使钢材材在建筑业业中得到了了广泛应用用。但是钢材耐耐腐蚀性和和耐锈蚀性性差。据发发达国家的的不完全统统计,每年年由于腐蚀蚀造成的经经济损失约约占国民经经济总产值值的。钢钢结构的腐腐蚀不仅造造成经济损损失,也给给结构的安安全带来隐隐患,由于于钢锈蚀而而导致的工工程事故也也屡见不鲜鲜。因此钢钢结构(特特别是薄壁壁钢构件)的的防腐处理理具有重要要的经济和和社会意义义。一、 钢结构防锈锈与涂装的的一般规定定、钢结构构的防锈及及涂装设计计应遵守工工业建筑防防腐蚀设计计规范GGB5000046与与钢结构构管道涂装装技术规程程YB/T92556的有关关规定;凡凡在钢结构构工程设计计中,均应
13、应有防锈涂涂装设计的的内容。、钢结构构防锈及涂涂装设计应应综合考虑虑结构的重重要性、环环境侵蚀条条件、维护护条件及使使用寿命,以以及施工条条件与工程程造价等因因素,合理理的选用或或确定钢材材表面原始始锈蚀等级级、除锈方方法与等级级(涂装装前钢材表表面锈蚀等等级和涂装装等级GGB89223)、涂涂料与涂装装要求以及及涂装施工工的质量检检验要求(钢钢结构工程程施工质量量验收规范范GB5502055)等。、轻型钢钢结构构件件应按表11-4所示示外界条件件对结构的的侵蚀作用用分类选择择表面处理理方法及配配套涂料。表外界条条件对轻型型钢结构的的侵蚀作用用分类序号地区相对湿度()对结构的侵侵蚀作用分分类室
14、内(采暖暖房屋)室内(非采采暖房屋)露天农村,一般般城市的商业区及住住宅区干燥,660无侵蚀作用用无侵蚀作用用弱侵蚀作用用普通,60070无侵蚀作用用弱侵蚀作用用中等侵蚀作作用潮湿,弱侵蚀作用用弱侵蚀作用用中等侵蚀作作用工业区,沿沿海地区干燥,660弱侵蚀作用用中等侵蚀作作用中等侵蚀作作用普通,60070弱侵蚀作用用中等侵蚀作作用中等侵蚀作作用潮湿,中等侵蚀作作用中等侵蚀作作用中等侵蚀作作用注:表表中的相对对湿度系指指当地的年年平均相对对湿度,对对于恒温恒恒湿或有相相对湿度指指标的建筑筑物,则按按室内相对对湿度采用用。一一般城市的的商业区及及住宅区泛泛指无侵蚀蚀性介质的的地区,工工业区则包包括
15、受侵蚀蚀介质影响响及散发轻轻微侵蚀性性介质的地地区。二、 钢结构腐蚀蚀的主要原原因防止钢结构构腐蚀首先先要了解钢钢材腐蚀的的原因。1. 常温下(1100以下)钢钢材的腐蚀蚀机理常温下钢铁铁的腐蚀主主要是电化化学腐蚀。钢钢结构在常常温大气环环境中使用用,钢材受受大气中水水分、氧和和其他污染染物(未清清理干净的的焊渣、锈锈层、表面面污物)的的作用而被被腐蚀。大大气的相对对湿度在660以下下时,钢材材的腐蚀是是很轻微的的;但当相相对湿度增增加到某一一数值时,钢钢材的腐蚀蚀速度突然然升高,这这一数值称称为临界湿湿度。常温温下,一般般钢材的临临界湿度为为6070。当空气被污污染或在沿沿海地区空空气中含盐
16、盐时,临界界湿度都很很低,钢材材表面容易易形成水膜膜。此时焊焊渣和未处处理干净的的锈层(氧氧化铁皮)作作为阴极,钢钢结构构件件(母材)作作为阳极在在水膜中发发生电化学学腐蚀。大大气中的水水分吸附在在钢材表面面形成的水水膜是造成成钢材腐蚀蚀的决定因因素;大气气的相对湿湿度和污染染物的含量量是影响大大气腐蚀程程度的重要要因素。2. 高温下(1100以上)钢钢材的腐蚀蚀机理高温下钢铁铁的腐蚀主主要是化学学腐蚀。高高温状态下下,水以气气态存在,电电化学作用用很小,降降为次要因因素。金属属和干燥气气体(如OO2、H2S、SOO2、Cl2等)相接接触,表面面生成相应应的化合物物(氯化物物、硫化物物、氧化物
17、物),形成成对钢材的的化学腐蚀蚀。三、 钢结构腐蚀蚀的防护方方法根据钢材腐腐蚀的电化化学原理,只只要防止或或破坏腐蚀蚀电池的形形成或强烈烈阻滞阴、阳阳极过程的的进行,就就可防止钢钢材的腐蚀蚀。采用防防护层方法法防止钢结结构腐蚀是是目前通用用的方法,常常用的保护护层有以下下几种:、金属保保护层:金金属保护层层是用具有有阴极或阳阳极保护作作用的金属属或合金,通通过电镀、喷喷镀、化学学镀、热镀镀和渗镀等等方法,在在需要防护护的金属表表面形成金金属保护层层(膜)来来隔离金属属与腐蚀介介质的接触触,或利用用电化学的的保护作用用使金属得得到保护,从从而防止腐腐蚀。、化学保保护层:通通过化学或或电化学方方法
18、使钢材材表面生成成一种具有有耐腐蚀性性能的化合合物薄膜,以以隔离腐蚀蚀介质与金金属的接触触,来防止止对金属的的腐蚀。、非金属属保护层:用涂料、塑塑料、搪瓷瓷等材料,通通过涂刷和和喷涂等方方法,在金金属表面形形成保护膜膜,使金属属与腐蚀介介质隔离,从从而防止金金属的腐蚀蚀。四、 钢材表面处处理钢材加工后后到出厂之之前,构件件表面会不不可避免的的沾有油污污、水分、灰灰尘等污染染物以及存存在毛刺、氧氧化铁皮、锈锈层等表面面缺陷。由由前面钢结结构腐蚀的的主要原因因我们知道道,污染物物的含量是是影响大气气腐蚀程度度的重要因因素,且表表面污物会会严重影响响涂料在钢钢材表面的的附着力,并并使漆膜下下的锈蚀继
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