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钢结构工程实施细则
第七章钢结构工程质量控制
✧执行标准
1《钢结构工程施工质量验收规范》——GB50205-2001;
2国家颁步的强制性条文;
3中华人民共和国行业标准;
4《钢网架螺栓球节点》——JBJ75.1-91;
5《钢网架焊接球节点》——JBJ75.2-91;
6《钢网架检验及验收标准》——JBJ75.3-91。
✧材料要求
钢结构工程用材量大,品种、规格、形式繁多,标准要求高。
因此各种材料必须符合国家有关标准,这是控制钢结构工程质量的关键之一。
1钢材质量要求
钢结构工程的用材与验材不能有丝毫疏忽,因为钢材经过焊接后,在破坏之前无任何明显迹象,有时它的破坏速度每秒以千米计,必须严格防患。
因此,严格执行钢材的验收标准与程序是必不可少的。
(1)建筑结构钢的种类与技术要求:
1)碳素结构钢:
碳素结构钢原称普通碳素结构钢,适用于一般结构钢和工程用热轧钢
板、钢带、型钢和棒钢,在各类钢中用量最大,用途最广,其产量约占钢总产量的70%以上。
钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点的数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。
例如:
Q235—A、F。
1碳素结构钢的牌号和化学成分见表10-1。
2碳素结构钢的力学性能见表10-2。
3碳素结构钢的工艺性能见有关资料
2)低合金结构钢(略)
(2)建筑结构钢常用的品种、规格
1)钢板的分类
钢材有型材、板材、管材、金属制品4大类。
为便于进行分配、订货等工作,我国目前将钢材分为16大品种,见表10-3。
2)钢结构常用型钢应符合下列标准:
热轧六角钢和八角钢(GB705—89);
热轧普通工字钢(GBJ706-88);
热轧轻型工字钢(YB163—63);
热轧H型钢(GBll263—89);
焊接H型钢(YB330l—8l);
轻型焊接H型钢(YB3302—81);
热轧普通槽钢(GB707—88);
热轧轻型槽钢(YBl64-63);
热轧等边角钢(GB9787—88);
热轧不等边角钢(GB9788——88)。
碳素结构钢的牌号和化学成分表10-1
牌号
等级
化学成分(%)
脱氧方法
C
Mn
Si
S
P
≯
Q195
—
0.06—0.12
0.25—0.50
0.30
0.059
0.045
F、b、z
Q215
A
0.090.15
O.25—0.55
0.30
0.050
0.045
F、b、z
B
0.045
Q235
A
0.14—0.22
0.30—0.65
0.30
0.050
0.045
F、b、Z
B
0.12—0.20
0.30—0.70
0.045
C
≤0.18
0.35—0.80
0.040
0.040
Z
D
≤0.17
O.035
0.035
TZ
Q255
A
0.18—0.28
0.40—0.70
0.30
0.050
0.045
Z
B
0.045
Q275
—
0.28—0.38
0.50—0.80
0.35
0.050
0.045
Z
注:
1沸腾钢硅含量不大于0.07%;半镇静钢硅含量不大于0.17%;镇静钢硅含量下限值为0.12%。
2Q935A、B级沸腾钢锰含量上限为0.60%。
3D级钢酸镕铝含量不少于0.015%或全铝含量不小于0.020%。
4钢中残余元素铬、镍、铜含量各不大于0.30%,砷含量不大于0.08%,氧气转炉钢氮含量不大于0.008%。
碳素结构钢的力学性能表10-2
牌号
等
级
拉伸试验
冲击试验
σs(Mpa),≮
σb
(Mpa)
σ5(%),≮
温度℃
Akv(J)
(纵向)
≮
钢材厚度(直径),mm
钢材厚度(直径),mm
≤16
>16~
40
>40~
50
>60~
100
>100~150
>150
≤16
>16~
40
>40~
50
>60~
100
>100~150
>150
Q195
—
(195)
(185)
—
—
—
—
315—390
33
32
—
—
—
—
—
—
Q215
A
215
205
195
185
175
165
335—410
31
30
29
28
27
26
—
—
B
20
27
Q235
A
235
225
215
205
195
185
375—460
26
25
24
23
22
21
—
—
B
20
27
C
0
27
D
21
-20
27
Q255
A
255
245
235
225
215
205
410—510
24
23
22
21
20
19
—
—
B
20
27
Q275
—
275
265
255
245
235
225
490—610
20
19
18
17
16
15
—
—
我国钢材的分类表10-3
类别
品种
说明
型材
重轨
每米重量大于30kg的钢轨(包括起重机轨)
轻轨
每米重量等于或小于30kg的钢轨
大型型钢
中型型钢
小型型钢
普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。
按尺寸大小分为大、中、小型
型材
线材
直径5一10mm的圆钢和螺纹钢
冷弯型钢
将钢板或钢带冷弯成型制成的型钢
优质型材
优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等
其他钢材
包括重轨配件、车轴坯、轮箍等
板材
厚钢材
厚度大于4mm的钢板
薄钢板
厚度等于或小于4mm的钢板
钢带
也叫带钢,实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板
电工硅钢薄板
也叫硅钢片或矽钢片
管材
无缝钢管
用热轧、热轧一冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管
焊接钢管
将钢板或钢带卷曲成型,然后焊接制成的钢管
金属制品
金属制品
包括钢丝、钢丝绳、钢绞线
(3)钢材的验收:
1)钢材在加二前,应对其出厂质量保证书、批号、炉号、化学成分和机械性能逐项验收.。
钢材的品种、规格应符合国家标准的规定和设计文件的要求。
对于高层钢结构;一般要求凡是在40mm以上的钢板,在施工前应取得厂方提供的Z向证明书。
Z向证明书是钢板在出厂前已经做了密排多探头的超声波探伤,保证所需钢材不会出现连续大面积的金属夹层。
2)当对钢材的质量有疑义时,应按国家现行有关标准的规定进行抽样检验。
对进口钢材或合金结构钢钢材必须做复核试验,试验项目和试样数量按规范要求确定,试验合格后方可使用。
对有特殊要求的钢材应进行补项检验,其结果应符合现行国家标准的规定。
3)钢材质量必须均匀,不得有夹层、裂纹、非金属夹杂和明显的偏折等缺陷。
当钢材表面有锈蚀麻点或划痕等缺陷时,其深度不得大于该钢材厚度的负偏差值l/2。
钢材表面锈烛等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的A、B、C级。
钢材经检验合格后,应在其端部固定标牌,表明其规、钢号、数量和材质验收证明书号,并在钢材端部按钢号涂以油漆色标。
钢材钢号和色漆对照如下:
钢号
0号
1号
2号
3号
4号
5号
16Mn
油漆颜色
红+绿
白+黑
黄色
红色
黑色
绿色
白色
(4)钢材的代用原则:
在通常情况下,建筑结构钢的材质品种、规格必须符合设计要求,才能下料使用。
但当供贷方无法满足设计要求,又没有其他货源的情况下,经原设计单位同意后方可代用。
但在代用时应注意以下各点:
1)代用钢材的化学成分和机械性能应与原设计一致。
当钢号能满足设计要求,但材质保证中缺少设计单位提出的部分性能要求时,则应做补充试验,合格后方能使用。
各种型号规格、试件数量,一般不能少于3件。
2)钢号能满足设计要求,但钢材材质优于设计要求时,要注意节约,如用量较大,要重新进行杆件和节点的设计。
3)钢号能满足设计要求,但钢材材质低于设计要求时,一般不能代用。
4)钢号和材质都与设计要求不符时,应重新改变设计。
5)当采用代用钢材而引起构件强度,稳定性和刚度变化较大,并产生较大的偏心影响时,要重新进行设计。
2焊接材料质量要求
焊接是现代钢结构的主要连接方法。
优点是省工省料,构造简单,构件刚度大,施工方便。
有手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、栓焊等不同的焊接方法。
由于焊接方法的不同,造成了焊接材料的多样性。
为了保证每一个焊接接头的质量,必须对所用的各种焊接材料进行管理和鉴定,避免不合格的焊接材料在钢结构工程中的使用。
(1)手工电焊条的国标规定:
按国家标准(GB980—76)的规定,将我国生产的各种电焊条分成九大类,分别用于不同材料的焊接。
第一类:
结构钢焊条;
第二类:
铂和铬铂耐热钢焊条;
第三类:
不锈钢焊条;
第四类:
堆焊焊条;
第五类:
低温钢焊条;
第六类:
铸铁焊条;
第七类:
镍及镍合金焊条;
第八类:
铜及铜合金焊条;
第九类:
铝及铝合金焊条。
第一类结构钢焊条主要用于各种结构钢工程的焊接。
它分为碳钢结构焊条和低合金结构钢焊条。
1)碳钢结构焊条:
碳钢结构焊条的型号见表10-4。
碳钢焊条的型号表10-4
焊条型号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E43系列——熔敷金属抗拉强度≥43kgf/mm2(420N/mm2)
E4300
特殊型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E4301
钛铁矿型
E4303
钛钙型
E4310
高纤维钠型
直流反接
E4311
高纤维钾型
交流或直流反接
E4312
高钛钠型
交流或直流正接
E4313
高钛钾型
交流或直流正、反接
E4315
低氢钠型
直流反接
E4316
低氢钾型
交流或直流反接
E4320
氧化铁型
平角焊
交流或直流正接
E4322
平
交流或直流正、反接
E4323
铁粉钛钙型
平、平角焊
交流或直流正、反接
E4324
铁粉钛型
E4327
铁粉氧化铁型
交流或直流正接
E43系列——熔敷金属抗拉强度>43kgf/mm2(420N/mm2)
E4328
铁粉低氢型
平、平角焊
交流或直流反接
E50系列——熔敷金属抗拉强度>50kgf/mm2(490N/mm2)
E5001
钛铁矿型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E5003
钛钙型
E5011
高纤维钾型
交流或直流反接
E5014
铁粉钛型
交流或直流正、反接
E5015
低氢钠型
直流反接
E5016
低氢钾型
交流或直流反接
E5018
铁粉低氢型
E5024
铁粉钛型
平、平角焊
交流或直流正、反接
E5027
铁粉氧化铁型
交流或直流正接
E5028
铁粉低氢型
交流或直流反接
E5048
平、立、仰、立向下
注:
1焊条型号编写方法如下:
字母“E”表示焊条;前两位数字表示熔敷金屑抗拉强度的最小值,单位为kgf/mm2;第三位数字表示焊条的焊接位置,“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接(平、立、仰、横),“2”表示焊条适用于平焊及平角焊,“4”表示焊条适用于向下立焊;第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。
2焊接位置栏中文字函义:
平——平焊、立——立焊、仰——仰焊、横——横焊、平角焊——水平角焊、立向下——向下立焊。
3直径不大于4.0mm的E5014、E5015、E5016和E5018型焊条及直径不大于5.0mm的其他型号的焊条可适用于立焊和仰焊。
4E4322型焊条适宜单道焊。
2)低合金结构钢焊条
低合金结构钢焊条的型号见表10-5。
低合金结构钢焊条型号表10-5
焊条型号
药皮类型
焊接位置
电流种类
E50系列——熔敷金属抗拉强度≥50kgf/mm2(490N/mm2)
E5010—×
高纤维素钠型
平、立、仰、横
直流反接
E5011一×
高纤维素钾型
交流或直流反接
E5015一×
低氢钠型
直流反接
E5016—×
低氢钾型
交流或直流反接
E5018—×
铁粉低氢型
E5020—×
高氧化铁型
平角焊
交流或直流正接
平
交流或直流正、反接
E5027—×
铁粉氧化铁型
平角焊
交流或直流正接
平
交流或直流正、反接
E55系列——熔敷金属抗拉强度>55kgf/mm2(540N/mm2)
E5500—×
特殊型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E5503—×
钛钙型
E5510—×
高纤维素钠型
直流反接
E5511一×
高纤维素钾型
交流或直流反接
E5513—×
高钛钾型
交流或直流正、反接
E5515一×
低氢钠型
直流反接
E5516一×
低氢钾型
交流或直流反接
E5518一×
铁粉低氢型
E60G系列——熔敷金属抗拉强度>60kgf/mm2(590N/mm2)
E6000——×
特殊型
平、立、仰、横
交流或直流正、反接
E6010——×
高纤维素钠型
直流反接
E6011——×
高纤维素钾型
交流或直流反接
E6013——×
高钛钾型
交流或直流正、反接
E6015——×
低氢钠型
直流反接
E6016——×
低氢钾型
交流或直流反接
E6018——×
铁粉低氢型
E70系列——熔敷金属抗拉强度>70kgf/mm2(690N/mm2)
E7010—×
高纤维素钠型
平、立、仰、横
直流反接
E7011一×
高纤维素钾型
交流或直流反接
E7013—×
高钛钾型
交流或直流正、反接
E7015一×
低氢钠型
直流反接
E7016一×
低氢钾型
交流或直流反接
E7018一×
铁粉低氢型
E75系列——熔敷金属抗拉强度>75kgf/mm2(740N/mm2)
E7515—×
低氢钠型
平、立、仰、横
直流反接
国标对以上各型号焊条所规定的性能、标准是焊接结构设计、焊条性能检验、验收及焊接产品验收的依据。
而制造厂在焊条说明书及焊条产品样本中所提出的各项性能数据则是各牌号焊条出厂时的一般检验结果,这些数据一般不作为焊条性能检验、验收的依据,而是作为设计和使用该焊条时的参考。
焊条“统一牌号”表示方法为:
焊条牌号前加大写字母“J”或“结”表示结构钢
焊条;焊条牌号前加大写字母“奥”为奥氏体不锈钢焊条;加“堆”则为堆焊焊条。
牌号前两位数字为焊缝金属抗拉强度等级,焊条牌号第三位数字表示焊条药皮类型和电源种类。
(2)焊接用钢丝(略)
(3)焊剂:
常用焊剂是由一些氧化物、氮化物组成,焊剂除了具有离空气、稳定电弧外,它还能造渣,覆盖和保护焊缝,还能脱氧、渗合金等作用。
1)表示方法:
用于埋弧自动焊、半自动焊、电渣焊的焊剂统一牌号表示方法如下:
焊剂×××
表示同一类型焊剂的不同牌号
表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量
表示焊剂中氧化锰的含量
2)常用焊剂的牌号与适用范围见表10—6
常用焊剂牌号与适用范围表10—6
焊剂
电焊机
适用范围
焊剂130
焊剂140
交直流
直流
用于低碳钢、普低钢(如16Mn)焊接
用于电渣焊焊接低碳和普低钢结构,可改善焊缝机械性能
焊剂230
焊剂253
焊剂330
焊剂360
焊剂430
焊剂431
焊剂432
焊剂433
交直流
直流
交直流
交直流
交直流
交直流
交直流
交直流
焊接低碳钢(用焊丝H08MnA)和普低钢(用焊丝H10Mn2)
焊接低合金钢薄板结构
焊接重要的低碳钢和普低钢,如锅炉、压力图器等
用于电渣焊焊接大型低碳钢结构和部分低合金钢结构
焊接重要的低碳钢结构和低合金钢结构
焊接重要的低碳钢结构和低合金钢结构
焊接重要的低碳钢和低合金钢薄板结构
焊接低碳钢结构,适用于管道、容器的环缝、纵缝快速焊接
(4)焊接材料的验收:
焊接材料的验收是焊接质量控制的重要内容。
验收的品种有焊条、焊丝、焊剂、钎料、熔剂,以及各种可燃气体、助燃气体、保护气体等。
1)焊条的验收:
焊条使用前,应由供应部门将生产厂的产品质量保证书和焊条抽样,提交有关质量技术部门进行焊条的工艺性能、机械性能和化学成分的复验,取得复验合格后才能投放钢结构建筑工程使用。
结构钢焊条的检验项目应包括如下内容:
①焊条表面质量、偏心度、药皮强度;
②熔敷金属的化学成分分析;
③熔敷金属和焊接接头的机械性能试验。
常规检验项目应包括:
熔敷金属的抗拉强度、屈服强度、伸长率、焊接接头的弯曲试验和冲击值。
检验要求应符合GB5118—87的规定。
“
2)焊丝的验收:
①用于结构钢焊接的焊丝,应按焊丝的出厂炉号取样,而后进行焊丝的化学成分分析,焊丝的化学成分应符合国标GB1300—77同类焊丝的规定。
②结构钢焊丝的机械性能,应同某一牌号的焊剂一起进行组合试验。
③采用非结构钢焊丝或药芯焊丝时,一般可以按产品的有关技术文件进行验收。
④焊丝验收时应注意包装是否完好,是否出现乱丝现象。
3)焊剂的验收:
①用于结构焊接的焊剂,应检查焊剂厂的产品质量保证书。
对已经使用过的焊剂,一般不必再复验。
但当采用新试制的焊剂时,必须同已经检验合格的焊丝进行焊剂一焊丝的组合试验。
②特殊焊剂或专用焊剂,一般可按产品技术文件的有关要求进行验收。
(5)焊接材料的保管:
1)各类焊条必须分类、分牌号存放,以免混乱。
2)焊条、焊丝、焊剂等焊材必须垫高0.3m以上分堆堆放,达到上下、左右空气流通。
3)焊条、焊丝、焊剂,均应存放于通风良好、干燥的仓库内。
4)焊材堆放距离,离墙应大于0.3m,以防受潮变质。
L
5)重要焊接工程使用的焊条,特别是低氢型焊条,应贮存在专用仓库内。
库内应保持一定的温度和湿度,建议温度为10—25℃,相对湿度小于50%为宜。
3高强度螺栓质量要求
高强度螺栓连接是继铆接、焊接之后发展起来的一种新型钢结构连接形式。
由于高强度螺栓具有施工简便、易掌握、可拆换、受力好、耐疲劳、较安全等优点,所以近年来发展较快,很多钢结构工程,特别是大型或高层钢结构工程更是普遍采用了高强度螺栓连接的工艺。
因此,加强对高强度螺栓的材料质量和标准等级的控制是很重要的。
(1)高强度螺栓连接形式与材料性能(略)
(2)大六角高强度螺栓的技术要求(略)
(3)扭剪型高强度螺栓的技术要求(略)
不同规格的扭剪型高强度螺栓的连接副紧固轴力平均值
d
16
20
22
24
每批紧固轴力的平均值,吨
公称
11.1
17.3
21.5
25
最大
12.2
19
23.6
27.5
最小
10.1
15.7
19.5
22.7
紧固轴力变异系数λ
≤10%
(4)高强度螺栓的验收和存放:
1)高强度螺栓出厂应具备出厂证明书和产品合格证。
并应符合各项标准规定。
2)高强度螺栓、螺母、垫圈的外形尺寸应符合标准。
可用游标卡尺、千分尺等工具直接检查外形尺寸。
3)观察检查高强度螺栓的表面光洁度,应无麻面、毛刺、缺棱、螺纹损伤等缺陷。
4)可用浸透探伤或磁粉探伤等方法检查高强度螺栓的裂纹和伤痕。
5)高强度螺栓应按批号分别存放,不得随便开包,不得混放混用。
6)高强度螺栓运输过程中应轻装轻卸,防止损坏。
当包装损坏,螺栓污染时应用煤油清洗,开包时间较长,螺栓有锈蚀时应抽样检查紧固轴力。
7)高强度螺栓应放在干燥、通风、防雨、防潮的场所保存,不得乱扔乱放。
8)高强度螺栓、螺母、垫圈组成的连接副应尽量在本批内配套使用。
在使用前应对高强度大六角头螺栓连接副进行扭矩系数复验,对扭剪型高强度螺栓连接副进行预拉力复验,复验结果应符合现行国家标准。
复验用的螺栓应在施工现场待安装的螺栓批中随机抽样,大六角每批抽取8套连接副,扭剪型一批抽取5套连接副,最大验收批为5000件。
✧钢结构制作的质量控制
钢结构的生产制作,一般都采用专业分工的大流水作业,以确保工序相对稳定,能提高生产效率和产品质量。
对钢结构来说,如果没有钢构件产品的合格,就谈不上安装的质量保证。
所以钢构件制作质量的控制是保证钢结构质量的前提和关键。
1钢构件零件加工的质量控制
(1)放样、号料、切割:
放样是根据加工图,以1:
1的大样放出节点,核对图纸各部的尺寸。
根据实样制作样板和样杆,作为下料、制弯、铣、刨、剪、切和制孔的依据。
1)放样、下料的量具必须符合量具验收、使用的要求和规定,拉较长尺寸时应配置弹簧秤。
2)样板材料应以不易变形的铁皮或扁铁、塑料板等制作。
样板、样杆要妥善保护,样板使用一定时期后应和大样复验防止变形。
3)样板制作时应考虑到切割预留量,刨、铣边缘切削预留量。
在高层钢结构钢柱放样下料的还应考虑到整个高层结构的压缩变形量和焊缝收缩量等变化因素。
放样和样板(样杆)的允许偏差应符合表10—7的规定。
号料的允许偏差应符合表10—8的规定。
气割的允许偏差应符合表10—9的规定。
机械剪切的允许偏差应符合表10—10的规定。
放样和样扳(样杆)的允许偏差表10—7
项目
允许偏差
平行线距离和分段尺寸
土0.5mm
对角线差
1.0mm
宽度、长度
土0.5mm
孔距
土0.5mm
加工样板的角度
土20’
号料的允许偏差(mm)表10—8
项目
允许偏差
零件外形尺寸
土1.0
孔距
土0.5
气割的允许偏差(mm)表10—9
项目
允许偏差
零件宽度、长度
土3.0
切割面平面度
0.05t且不大于2.0
割纹深度
0.2
局部缺口深度
1.0
注:
t为切割面厚度。
机械剪切的允许偏差(mm)表10—10
项目
允许偏差
零件宽度、长度
士3.0
边缘缺棱
1.0
型钢端部垂直度
2.0
4)气割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净,气割后应清除熔渣和飞溅物。
5)机械剪切的零件,其钢板厚度不宜大于12.0mm,剪切面应平整。
6)碳素结构钢在环境温度低于-20℃、低合金结构钢在环境温度低于-15℃时,不得进行剪切、冲孔。
(2)钢构件零部件的加工:
1)矫正和成型:
钢构件零件切割后应进行初步矫正,矫正的内容有钢板的平宜度、型钢的挠曲度、角钢的不垂直度和型钢翼缘的倾斜度等。
①碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时,不得进行冷矫正和冷弯曲。
②碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时,加热温度应根据钢材性能选定,但不得超过如900℃。
低合金结构钢在加热矫正后应缓慢冷却。
③矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面或损伤,划痕深度不得大于0.5mm。
④当零件采用热加工成型时,加热温度宜控制在900~1000℃;碳素结构钢在温度
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- 钢结构工程 实施细则