一、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面形式

★ 1、受拉構(gòu)件的截面形式

受拉構(gòu)件的截面形式如圖9-1所示。當(dāng)受力較小時(shí)，可選用熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼，如圖9-1（a）所示。

當(dāng)受力較大時(shí)，可選用由型鋼或鋼板組成的實(shí)腹式截面形式，如圖9-1（b）所示。當(dāng)構(gòu)件較長(zhǎng)且受力較大時(shí)，可選用型鋼組成的格構(gòu)式截面形式，如圖9-1（c）所示。

★ 2、受彎構(gòu)件的截面形式只受彎矩作用或受彎矩與剪力共同作用的構(gòu)件稱為受彎構(gòu)件。實(shí)際工程中，以受彎受剪為主但作用著很小的軸力的構(gòu)件，也常稱為受彎構(gòu)件。結(jié)構(gòu)中的受彎構(gòu)件主要以梁的形式出現(xiàn)，通常受彎構(gòu)件和廣義的梁是指同一對(duì)象。按彎曲變形情況不同，構(gòu)件可能在一個(gè)主軸平面內(nèi)受彎，也可能在兩個(gè)主軸平面內(nèi)受彎。前者稱為單向彎曲構(gòu)件（梁），后者稱為雙向彎曲或斜彎曲構(gòu)件（梁）。按支承條件的不同，受彎構(gòu)件可分為簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、懸臂梁等。按在結(jié)構(gòu)體系傳力系統(tǒng)中的作用不同，受彎構(gòu)件分為主梁、次梁等。按截面形式和尺寸沿構(gòu)件軸線是否變化，有等截面受彎構(gòu)件和變截面受彎構(gòu)件之分。在一些情況下，使用變截面梁可以節(jié)省鋼材；但也可能會(huì)增加制作成本。按截面構(gòu)成方式的不同，受彎構(gòu)件可分實(shí)腹式截面和空腹式截面，前者又分為型鋼截面與焊接組合截面。

采用型鋼的受彎構(gòu)件，通常使用工字鋼（也稱為I形鋼）或截面寬高比較大（0.5～1.0）的寬翼緣工字鋼（以下稱H形鋼）和槽鋼等（下圖（a））。工字鋼與H形鋼的材料在截面上的分布比較符合構(gòu)件受彎的特點(diǎn)，用鋼較省，因此應(yīng)用普遍。槽鋼翼緣較小，而且截面單軸對(duì)稱，剪力中心在腹板外側(cè)，繞截面對(duì)稱軸彎曲時(shí)容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，使用時(shí)常采用一定的措施，或使外力通過(guò)剪力中心，或者加強(qiáng)約束條件。

冷彎薄壁型鋼（下圖（b））也是經(jīng)常用于受彎構(gòu)件的型鋼截面。在室溫條件下加工成型的冷彎薄壁型鋼，板壁都較薄，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的主要在1.5～3.0mm的范圍內(nèi)，所以多用在承受較小荷載的場(chǎng)合下。例如房屋建筑中的屋面檁條和墻梁。

由于受到軋制設(shè)備的限制，當(dāng)型鋼規(guī)格不能滿足受彎構(gòu)件的要求、或考慮最大限度地節(jié)省鋼材時(shí)，可采用焊接組合截面（下圖（c））。焊接組合截面由若干鋼板、或鋼板與型鋼連接而成。它的截面比較靈活，有的情況下可使材料的分布更容易滿足工程上的各種需要。從而節(jié)省用鋼。用3塊鋼板組成的工字形截面、4塊鋼板組成的箱形截面，以及由若于個(gè)箱室組成的多室箱形截面。在工程中應(yīng)用也很廣泛。

空腹式截面（下圖（d））可以減輕構(gòu)件的自重。在建筑結(jié)構(gòu)中也方便了管道的通行，對(duì)外露的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有時(shí)還能起到空間韻律變化的作用。

除了鋼構(gòu)件外。有用鋼筋混凝土和軋制型鋼或焊接型鋼構(gòu)成的組合梁，其中作為建筑物樓面、橋梁橋面等的混凝土板。也作為梁的組成部分參與抵抗彎矩。

★ 3、壓彎構(gòu)件的類型與截面形式

構(gòu)件受到沿桿軸方向的壓力（軸力）和繞截面形心主軸的彎矩作用，稱為壓彎構(gòu)件。如果只有繞截面一個(gè)形心主軸的彎矩，稱為單向壓彎構(gòu)件；繞兩個(gè)形心主軸都有彎矩時(shí)，稱為雙向壓彎構(gòu)件。彎矩可以由偏心軸力引起時(shí)，這種情況稱為偏壓構(gòu)件。

建筑框架中的鋼柱大多是典型的壓彎構(gòu)件；鋼桁架中的弦桿和腹桿若比較粗短，加上端部有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)約束時(shí)，也是壓彎構(gòu)件。圖9-3壓彎構(gòu)件截面形式。

壓彎構(gòu)件的截面形式按其組成方式區(qū)分，可以有型鋼 （圖9-3a、b）、鋼板焊接組合截面（圖9-3c、g）或型鋼與型鋼、型鋼與鋼板的組合截面（圖9-3d、e、f、h、i）；

以幾何特征分，可以有開口截面，也可以有閉口截面（圖9-3g～j），有雙軸對(duì)稱也有單軸對(duì)稱截面；除了實(shí)腹式截面外（圖9-3a～j），為了提高截面的抗彎剛度，還常常采用格構(gòu)式截面（圖9-3k～o）。

二、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接方式主要有高強(qiáng)螺栓連接、焊接等。

★ 1、柱與柱的連接

柱與柱的連接因柱的截面不同而采用的連接方式不同，如柱為H型鋼柱可用高強(qiáng)螺栓連接或高強(qiáng)螺栓與焊接共同使用的混合連接，如為箱形截面柱多采用焊接bvty。（圖9-4）。

★ 2、柱與梁的連接 由梁截面多為H型鋼梁，其與柱的連接可用高強(qiáng)螺栓連接、焊接和混合連接。（圖9-5）。

★ 3、梁與梁的連接 梁與梁的連接可采用高強(qiáng)螺栓連接和焊接。

三、鋼構(gòu)件的制作鋼結(jié)構(gòu)工程與混凝土結(jié)構(gòu)工程的最大不同在于其構(gòu)件的絕大部分是在加工廠完成的，因此，鋼構(gòu)件的制作質(zhì)量特別是尺寸精度直接影響鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)安裝。

鋼構(gòu)件在加工廠制作的流程為：編制構(gòu)件制作指示書→原材料矯正→放樣、號(hào)料、切割→制孔、邊緣加工→組裝和焊接→端部加工和摩擦面處理→除銹和涂裝→驗(yàn)收和發(fā)運(yùn)。

★ 1、編制構(gòu)件制作指示書

鋼構(gòu)件的制作，是鋼結(jié)構(gòu)工程中的一項(xiàng)十分重要的作業(yè)過(guò)程，在制作前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件和施工圖以及制作條件，編制構(gòu)件制作施工指示書。其主要內(nèi)容有：

　?。?）施工中所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；　?。?）成品的技術(shù)要求，其中包括工序的技術(shù)要求和各技術(shù)工種的技術(shù)要求；　?。?）采用的加工、焊接設(shè)備和工藝裝備；　　（4）焊工和檢驗(yàn)人員的資格證明；　　（5）制作廠家的管理和質(zhì)量保證體系；　?。?）各類檢查表格。

★ 2、矯正

型材在軋制、運(yùn)輸、裝卸、堆放過(guò)程中，可能會(huì)產(chǎn)生表面不平、彎曲、波浪形等缺陷。這些缺陷有的需要在劃線下料之前矯正，有的則需在切割之后進(jìn)行矯正。在矯正時(shí)，應(yīng)注意下述幾點(diǎn)：（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)注意矯正的環(huán)境溫度和加熱溫度，碳素結(jié)構(gòu)鋼在環(huán)境溫度低于-16℃、低合金結(jié)構(gòu)鋼在環(huán)境溫度低于-l2℃時(shí)，不得進(jìn)行冷矯正和冷彎曲。（2）在加熱矯正時(shí)，加熱溫度應(yīng)根據(jù)鋼材性能選定，但不得超過(guò)900℃。低合金結(jié)構(gòu)鋼在加熱矯正后應(yīng)緩慢冷卻。（3）矯正后的鋼材表面，不應(yīng)有明顯的凹面與損傷，劃痕深度不得大于0.5mm，且應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范對(duì)表面質(zhì)量的要求。鋼材矯正后的允許偏差，應(yīng)符合有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范或其它設(shè)計(jì)資料的規(guī)定。

★ 3、放樣、號(hào)料和切割

放樣和樣板（樣桿）是號(hào)料的依據(jù)，應(yīng)根據(jù)批準(zhǔn)的施工圖進(jìn)行放樣，制作樣板或樣桿，并規(guī)定其允許偏差，便于工序檢查，對(duì)于平行線距離和分段尺寸、寬度、長(zhǎng)度、孔距，其允許偏差為±0.5mm；對(duì)角線差1.0mm；加工樣板的角度允許偏差為±20ˊ。放樣應(yīng)采用經(jīng)過(guò)計(jì)量檢定的鋼尺，并將標(biāo)定的偏差值計(jì)入量測(cè)尺寸。尺寸劃法應(yīng)先量全長(zhǎng)后分尺寸，不得分段丈量相加，避免誤差積累。

號(hào)料應(yīng)使用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格的樣板（樣桿），避免直接用鋼尺所造成的過(guò)大偏差或看錯(cuò)尺寸而引起的不必要損失。號(hào)孔應(yīng)使用與孔徑相等的圓規(guī)號(hào)孔，并打上樣沖作出標(biāo)記，便于鉆孔后檢查孔位是否正確。號(hào)料的允許偏差為：零件外形尺寸±1.0mm，孔距±0.5mm。

切割分為機(jī)械剪切、氣割、鋸切類型。機(jī)械剪切用于切割厚度小于12mm的鋼板；氣割則用于切割厚度大于l2mm鋼板；鋸切用切割寬翼緣型鋼。

★ 4、邊緣加工和制孔

切割后的鋼板或型鋼在焊接組裝前需作邊緣加工，形成焊接坡口。焊縫坡口加工可采用氣割、鏟削、坡口機(jī)切削等方法，邊緣加工需用樣板控制坡口角度和各部尺寸，當(dāng)采用氣割或機(jī)械剪切的零件，其邊緣加工的刨削量不應(yīng)小于2.0mm。

制孔時(shí)，應(yīng)注意孔的類型及其制作要求。對(duì)于A、B級(jí)螺栓孔應(yīng)保證孔距精度和孔壁表面粗糙度；對(duì)于C級(jí)螺栓孔應(yīng)保證摩擦型高強(qiáng)度螺栓孔徑比桿徑大1.5～2.0mm承壓型高強(qiáng)度螺栓孔徑比桿徑大1.0～1.5mm?！　?/span>

★ 5、組裝和焊接

板材、型材由于長(zhǎng)度（板材包括寬度）受到限制，往往需要在工廠進(jìn)行拼接；一個(gè)較復(fù)雜的構(gòu)件由很多零件或部件 （組合牛腿等）組成。為減少構(gòu)件的焊接殘余應(yīng)力，應(yīng)先進(jìn)行材料拼接和部件組裝，待焊接、矯正后再進(jìn)行構(gòu)件的組裝、焊接。通常，焊接H型鋼和柱均先在拼裝臺(tái)座上進(jìn)行焊接小組裝，框架短梁與柱身再進(jìn)行焊接大組裝，形成梁柱的框架節(jié)點(diǎn)。

焊接工藝評(píng)定是保證鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量的前提，通過(guò)焊接工藝評(píng)定選擇最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊后熱處理等，以保證焊接接點(diǎn)的力學(xué)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于任何施工單位首次使用的鋼材、焊材及改變焊接方法、焊后熱處理等，必須進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，工藝評(píng)定合格后寫出正式的焊接工藝評(píng)定報(bào)告和焊接工藝指導(dǎo)書；用于指導(dǎo)構(gòu)件的焊接組裝。焊工應(yīng)經(jīng)過(guò)考試并取得合格證后方可從事焊接工作，焊工停焊時(shí)間超過(guò)6個(gè)月，應(yīng)重新考試。

鋼構(gòu)件的板件間焊接接頭形式主要有對(duì)接接頭、T形接頭、角接接頭、十字接頭等。對(duì)接焊縫及對(duì)接和角接組合焊縫，應(yīng)在焊縫的兩端設(shè)置引弧和引出板，其材料和坡口形式應(yīng)與焊件相同。引弧和引出的焊縫長(zhǎng)度：埋弧焊應(yīng)大于50mm；手工電弧焊及氣體保護(hù)焊應(yīng)大于20mm焊接完畢后應(yīng)采用氣割切除引弧和引出板，并修磨平整。

角焊縫轉(zhuǎn)角處宜連續(xù)繞角施焊，起落弧點(diǎn)距焊縫端部宜大于l0mm，角焊縫端部不設(shè)置引弧和引出板的連續(xù)焊縫，起落弧點(diǎn)距焊縫端部宜大于l0mm，且弧坑應(yīng)填滿。

焊接厚度大于50mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼和厚度大于36mm的低合金結(jié)構(gòu)鋼，施焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，焊后應(yīng)進(jìn)行后熱。預(yù)熱溫度宜控制在100～150℃；后熱溫度應(yīng)由試驗(yàn)確定。預(yù)熱區(qū)在焊道兩側(cè)，每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊接厚度的兩倍，且不應(yīng)小于100mm。

在工廠進(jìn)行焊接時(shí)，除采用常規(guī)的手工電弧焊外，可采用CO2氣體保護(hù)電弧焊，該方法用已為氣體對(duì)焊縫進(jìn)行保護(hù)，其焊接效率為手工電弧焊的4倍，且可減少夾渣、氣泡等缺陷。對(duì)于H型鋼的翼緣與腹板、箱形柱的四個(gè)角區(qū)還可采用自動(dòng)埋弧焊進(jìn)行焊接組裝。

碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度、低合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在完成焊接24h以后，方可進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)。局部探傷的焊縫，有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長(zhǎng)度，增加的長(zhǎng)度不應(yīng)小于該焊縫長(zhǎng)度的10%，且不應(yīng)小于200mm；當(dāng)仍有不允許的缺陷時(shí)，應(yīng)對(duì)該焊縫進(jìn)行百分之百探傷檢查。

栓釘焊焊后應(yīng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)檢查，檢查數(shù)量不應(yīng)少于1%；當(dāng)用錘擊焊釘（螺柱）頭、使其彎曲至30o時(shí)，焊縫和焊熱影響區(qū)不得有肉眼可見(jiàn)裂紋。

★ 6、端部銑平和摩擦面處理

鋼構(gòu)件的端部銑平應(yīng)在矯正合格后進(jìn)行，兩端銑平時(shí)，構(gòu)件長(zhǎng)度的允許偏差為 2.0mm；零件長(zhǎng)度的允許偏差為 0.5mm；銑平面的平面度允許偏差為0.3mm；銑平面對(duì)軸線的垂直度允許偏差為1/500。

鋼構(gòu)件摩擦面處理是指使用高強(qiáng)螺栓連接時(shí)構(gòu)件接觸面的鋼材表面加工，經(jīng)過(guò)加工使其接觸處表面的抗滑移系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求額定值，一般取0.45～0.55。在施工條件受限制時(shí)，局部摩擦面可采用角向磨光機(jī)打磨，打磨方向宜與構(gòu)件受力方向垂直，范圍不應(yīng)小于螺栓孔徑的4倍。通常摩擦面采用噴砂后生赤銹的處理方法，按此法處理后的摩擦面在出廠前應(yīng)按批作抗滑移試驗(yàn)，最小值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

★ 7、涂裝和編號(hào)

在鋼材表面涂刷防護(hù)涂層，是防止腐蝕的主要手段。其涂料、涂裝遍數(shù)、涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)涂層厚度無(wú)要求時(shí)，宜涂裝4～5遍，涂層干漆膜總厚度：室外應(yīng)為150μm，室內(nèi)應(yīng)為125μm，其允許偏差為-25μm。涂裝工程由工廠和安裝單位共同承擔(dān)時(shí)，每遍涂層干漆膜厚度的允許偏差為-5μm。當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)涂層厚度有要求時(shí)，設(shè)計(jì)最低涂層干漆膜厚度加允許偏差的絕對(duì)值即為涂層的要求厚度，其允許偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)對(duì)涂層厚度無(wú)要求時(shí)的規(guī)定。涂裝時(shí)環(huán)境溫度宜在5～38℃之間，相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%，構(gòu)件表面有結(jié)露時(shí)不得涂裝，涂裝后4h內(nèi)不得淋雨。施工圖中注明不涂裝的部位不得涂裝。安裝焊縫處應(yīng)留出30～50mm暫不涂裝。

鋼構(gòu)件涂裝完畢后，應(yīng)在構(gòu)件上標(biāo)注構(gòu)件的原編號(hào)。大型構(gòu)件還應(yīng)標(biāo)明質(zhì)量、重心位置和定位標(biāo)記。

★ 8、驗(yàn)收和發(fā)運(yùn)

鋼構(gòu)件制作完成后需按施工圖、編制的制作施工指導(dǎo)書以及 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。鋼構(gòu)件出廠時(shí)，應(yīng)提交下列資料：產(chǎn)品合格證；施工圖和設(shè)計(jì)變更文件，設(shè)計(jì)變更內(nèi)容應(yīng)在施工圖中相應(yīng)部位注明；制作中對(duì)技術(shù)問(wèn)題處理的協(xié)議文件；鋼材、連接材料和涂裝材料的質(zhì)量證明書或試驗(yàn)報(bào)告；焊接工藝評(píng)定報(bào)告；高強(qiáng)螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)試驗(yàn)報(bào)告、焊縫無(wú)損檢驗(yàn)報(bào)告及涂層檢驗(yàn)資料；主要構(gòu)件驗(yàn)收及預(yù)拼裝記錄等。

包裝應(yīng)在涂層干燥后進(jìn)行；包裝應(yīng)保護(hù)構(gòu)件涂層不受損傷，保證構(gòu)件、零件不變形、不損壞、不散失；包裝應(yīng)符合運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定。包裝箱上應(yīng)標(biāo)注構(gòu)件、零件的名稱、編號(hào)、質(zhì)量、重心和吊點(diǎn)位置等，并應(yīng)填寫包裝清單。