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钢结构工程-钢结构涂装工程
本章学习要求
了解钢结构构件加工制作的工艺流程
熟悉钢结构焊接和高强度螺栓连接的工艺要点
熟悉多层及高层钢结构构件的安装与校正方法
了解轻型门式刚架结构及彩板围护结构的安装工艺
了解网架结构的各种安装方法，熟悉高空散装法、分条或分块安装法及高空滑移法的安装操作原理
了解钢结构的防腐与防火涂料涂装的原理与方法
钢结构建筑被称为21世纪的绿色工程，具有自重轻、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少、建筑造型美观等综合优势。随着我国钢铁工业的发展，国家建筑技术政策由以往限制使用钢结构转变为积极合理推广应用钢结构，从而推动了建筑钢结构的快速发展。
钢结构工程一般由专业厂家或承包单位负责详图设计、构件加工制作及安装任务。其工作程序如下：
工程承包→详图设计→技术设计单位审批→材料订货→材料运输→钢结构构件加工→成品运输→现场安装。
钢结构工程的施工，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）及其他相关规范、规程的规定。
6.1 钢结构构件的加工制作
6.1.1 加工制作前的准备工作
1．图纸审查
图纸审查的目的，一方面是检查图纸设计的深度能否满足施工的要求，核对图纸上构件的数量和安装尺寸，检查构件之间有无矛盾等；另一方面也对图纸进行工艺审核，即审查在技术上是否合理，构造是否便于施工，图纸上的技术要求按加工单位的施工水平能否实现等。图纸审查的主要内容包括：
(1) 设计文件是否齐全。设计文件包括设计图、施工图、图纸说明和设计变更通知单等。
(2) 构件的几何尺寸是否标注齐全，相关构件的尺寸是否正确。
(3) 构件连接是否合理，是否符合国家标准。
(4) 加工符号、焊接符号是否齐全。
(5) 构件分段是否符合制作、运输、安装的要求。
(6) 标题栏内构件的数量是否符合工程的总数量。
(7) 结合本单位的设备和技术条件考虑能否满足图纸上的技术要求。
2．备料
根据设计图纸算出各种材质、规格的材料净用量，并根据构件的不同类型和供货条件，增加一定的损耗率（一般为实际所需量的10%）提出材料预算计划。
目前国际上采取根据构件规格尺寸增加加工余量的方法，不考虑损耗，国内也已开始实行由钢厂按构件表加余量直接供料。
3．工艺装备和机具的准备
(1) 根据设计图纸及国家标准定出成品的技术要求。
(2) 编制工艺流程，确定各工序的公差要求和技术标准。
(3) 根据用料要求和来料尺寸统筹安排、合理配料，确定拼装位置。
(4) 根据工艺和图纸要求，准备必要的工艺装备（胎、夹、模具）。
6.1.2 零件加工
1．放样
在钢结构制作中，放样是指把零(构)件的加工边线、坡口尺寸、孔径和弯折、滚圆半径等以1：1的比例从图纸上准确地放制到样板和样杆上，并注明图号、零件号、数量等。样板和样杆是下料、制弯、铣边、制孔等加工的依据。
在制作样板和样杆时，要增加零件加工时的加工余量，焊接构件要按工艺需要增加焊接收缩量。高层建筑钢结构按设计标高安装时，柱子的长度还必须增加荷载压缩的变形量。
2．划线
划线亦称号料，即根据放样提供的零件的材料、尺寸、数量，在钢材上画出切割、铣、刨边、弯曲、钻孔等加工位置，并标出零件的工艺编号。
划线号料时，要根据工艺图的要求，利用标准接头节点，使材料得到充分的利用，损耗率降到最低数量。
3．切割下料
钢材切割下料方法有气割、机械剪切和锯切等。
1) 氧气切割
氧气切割是以氧气和燃料（常用的有乙炔气、炳烷气和液化气等）燃烧时产生的高温燃化钢材，并以氧气压力进行吹扫，造成割缝，使金属按要求的尺寸和形状切割成零件。目前已广泛采用了多头气割、仿型气割、数控气割、光电跟踪气割等自动切割技术。
2) 机械切割
(1) 带锯、圆盘锯切割 带锯切割适用于型钢、扁钢、圆钢、方钢，具有效率高、切割端面质量好等优点。
(2) 砂轮锯切割 砂轮锯适用于薄壁型钢切割。切口光滑、毛刺较薄、容易清除。当材料厚度较薄（1～3mm）时切割效率很高。
(3) 无齿锯切割 无齿锯锯片在高速旋转中与钢材接触，产生高温把钢材熔化形成切口，其生产效率高，切割边缘整齐且毛刺易清除，但切割时有很大噪音。由于靠摩擦产生高温切断钢材，因此在切断的断口区会产生淬硬倾向，深度约1.5～2mm。
(4) 冲剪切割下料 用剪切机和冲切机切割钢材是最方便的切割方法，可以对钢板、型钢切割下料。当钢板较厚时，冲剪困难，切割钢材不容易保证平直，故应改用气割下料。
钢材经剪切后，在离剪切边缘2～3mm范围内，会产生严重的冷作硬化，这部分钢材脆性增大，因此用于钢材厚度较大的重要结构，硬化部分应刨削除掉。
4．边缘加工
边缘加工分刨边、铣边和铲边三种。有些构件如支座支承面、焊缝坡口和尺寸要求严格的加劲板、隔板、腹板、有孔眼的节点板等，需要进行边缘加工。
刨边是用刨边机切削钢材的边缘，加工质量高，但工效低、成本高。
铣边是用铣边机滚铣切削钢材的边缘，工效高、能耗少、操作维修方便、加工质量高，应尽可能用铣边代替刨边。
铲边分手工铲边和风镐铲边两种，对加工质量不高，工作量不大的边缘加工可以采用。
5．矫正平直
钢材由于运输和对接焊接等原因产生翘曲时，在划线切割前需矫正平直。矫平可以采用冷矫和热矫的方法。
(1) 冷矫 一般用辊式型钢矫正机、机械顶直矫正机直接矫正。
(2) 热矫 热矫是利用局部火焰加热方法矫正。当钢材型号超过矫正机负荷能力时，采用热矫。其原理是：钢材加热时以1.2×10-5/℃的线膨胀率向各个方向伸长，当冷却到原来温度时，除收缩到加热前的尺寸，还要按照1.48×10-6/℃的收缩率进一步收缩，因此利用这种特性达到对钢材或钢构件进行外型矫正的目的。
6．滚圆与煨弯
滚圆是用滚圆机把钢板或型钢变成设计要求的曲线形状或卷成螺旋管。
煨弯是钢材热加工的方式之一，即把钢材加热到900～1000℃（黄赤色），立即进行煨弯，在700～800℃（樱红色）前结束。采用热煨时一定要掌握好钢材的加热温度。
7．零件的制孔
零件制孔方法有冲孔、钻孔两种。
冲孔在冲床上进行，冲孔只能冲较薄的钢板，孔径的大小一般大于钢材的厚度，冲孔的周围会产生冷作硬化。冲孔生产效率较高，但质量较差，只有在不重要的部位才能使用。
钻孔是在钻床上进行，可以钻任何厚度的钢材，孔的质量较好。对于重要结构的节点，先预钻小一级孔眼的尺寸，在装配完成调整好尺寸后，扩成设计孔径，铆钉孔、精制螺栓孔多采用这种方法。一次钻成设计孔径时，为了使孔眼位置有较高的精度，一般均先制成钻模，钻模贴在工件上调好位置，在钻模内钻孔。为提高钻孔效率，可以把零件叠起一次钻几块钢板，或用多头钻进行钻孔。
6.1.3 构件组装
组装亦称装配、组拼，是把加工好的零件按照施工图的要求拼装成单个构件。钢构件的大小应根据运输道路、现场条件、运输和安装单位的机械设备能力与结构受力的允许条件等来确定。
1．一般要求
(1) 钢构件组装应在平台上进行，平台应测平。用于装配的组装架及胎模要牢固的固定在平台上。
(2) 组装工作开始前要编制组装顺序表，组拼时严格按照顺序表所规定的顺序进行组拼。
(3) 组装时，要根据零件加工编号，严格检验核对其材质、外形尺寸，毛刺飞边要清除干净，对称零件要注意方向，避免错装。
(4) 对于尺寸较大、形状较复杂的构件，应先分成几个部分组装成简单组件，再逐渐拼成整个构件，并注意先组装内部组件，再组装外部组件。
(5) 组装好的构件或结构单元，应按图纸的规定对构件进行编号，并标注构件的重量、重心位置、定位中心线、标高基准线等。构件编号位置要在明显易查处，大构件要在三个面上都编号。
2．焊接连接的构件组装
(1) 根据图纸尺寸，在平台上画出构件的位置线，焊上组装架及胎模夹具。组装架离平台面不小于50mm，并用卡兰、左右螺旋丝杠或梯形螺纹，作为夹紧调整零件的工具。
(2) 每个构件的主要零件位置调整好并检查合格后，把全部零件组装上并进行点焊，使之定形。在零件定位前，要留出焊缝收缩量及变形量。高层建筑钢结构的柱子，两端除增加焊接收缩量的长度之外，还必须增加构件安装后荷载压缩变形量，并留好构件端头和支承点铣平的加工余量。
(3) 为了减少焊接变形，应该选择合理的焊接顺序。如对称法、分段逆向焊接法、跳焊法等。在保证焊缝质量的前提下，采用适量的电流，快速施焊，以减小热影响区和温度差，减小焊接变形和焊接应力。
6.1.4 构件成品的表面处理
1．高强度螺栓摩擦面的处理
采用高强度螺栓连接时，应对构件摩擦面进行加工处理。摩擦面处理后的抗滑移系数必须符合设计文件的要求。
摩擦面的处理方法一般有喷砂、酸洗、砂轮打磨等几种，其中喷砂处理过的摩擦面的抗滑移系数值较高，离散率较小。处理好的摩擦面严禁有飞边、毛刺、焊疤和污损等，不得涂油漆，在运输过程中防止摩擦面损伤。
构件出厂前应按批做试件检验抗滑移系数，试件的处理方法应与构件相同，检验的最小数值应符合设计要求，并附三组试件供安装时复验抗滑移系数。
2．构件成品的防腐涂装
钢结构构件在加工验收合格后，应进行防腐涂料涂装。但构件焊缝连接处、高强度螺栓摩擦面处不能作防腐涂装，应在现场安装完后，再补刷防腐涂料。
构件成品的防腐涂装施工，见6.6节有关内容。
6.1.5 构件成品验收
钢结构构件制作完成后，应根据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）及其他相关规范、规程的规定进行成品验收。钢结构构件加工制作质量验收，可按相应的钢结构制作工程或钢结构安装工程检验批的划分原则划分为一个或若干个检验批进行。
构件出厂时，应提交产品质量证明（构件合格证）和下列技术文件：
(1) 钢结构施工详图，设计更改文件，制作过程中的技术协商文件。
(2) 钢材、焊接材料及高强度螺栓的质量证明书及必要的实验报告。
(3) 钢零件及钢部件加工质量检验记录。
(4) 高强度螺栓连接质量检验记录，包括构件摩擦面处抗滑移系数的试验报告。
(5) 焊接质量检验记录。
(6) 构件组装质量检验记录。
6.2 钢结构连接施工
6.2.1 焊接施工
1．焊接方法选择
焊接是钢结构使用最主要的连接方法之一。在钢结构制作和安装领域中，广泛使用的是电弧焊。在电弧焊中又以药皮焊条手工焊条、自动埋弧焊、半自动与自动CO2气体保护焊为主。在某些特殊场合，则必须使用电渣焊。焊接的类型、特点和适用范围见表6.1。
表6.1 钢结构焊接方法选择
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焊接的类型 |
特点 |
适用范围 |
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电弧焊 |
手工焊 |
交流焊机 |
利用焊条与焊件之间产生的电弧热焊接，设备简单，操作灵活，可进行各种位置的焊接，是建筑工地应用最广泛的焊接方法 |
焊接普通钢结构 |
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直流焊机 |
焊接技术与交流焊机相同，成本比交流焊机高，但焊接时电弧稳定 |
焊接要求较高的钢结构 |
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埋弧自动焊 |
利用埋在焊剂层下的电弧热焊接，效率高，质量好，操作技术要求低，劳动条件好，是大型构件制作中应用最广的高效焊接方法 |
焊接长度较大的对接、贴角焊缝，一般是有规律的直焊缝 |
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半自动焊 |
与埋弧自动焊基本相同，操作灵活，但使用不够方便 |
焊接较短的或弯曲的对接、贴角焊缝 |
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CO2气体保护焊 |
用CO2或惰性气体保护的实芯焊丝或药芯焊接，设备简单，操作简便，焊接效率高，质量好 |
用于构件长焊缝的自动焊 |
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电渣焊 |
利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热焊接，能焊大厚度焊缝 |
用于箱型梁及柱隔板与面板全焊透连接 |
2．焊接工艺要点
(1) 焊接工艺设计 确定焊接方式、焊接参数及焊条、焊丝、焊剂的规格型号等。
(2) 焊条烘烤 焊条和粉芯焊丝使用前必须按质量要求进行烘焙，低氢型焊条经过烘焙后，应放在保温箱内随用随取。
(3) 定位点焊 焊接结构在拼接、组装时要确定零件的准确位置，要先进行定位点焊。定位点焊的长度、厚度应由计算确定。电流要比正式焊接提高10%~15%，定位点焊的位置应尽量避开构件的端部、边角等应力集中的地方。
(4) 焊前预热 预热可降低热影响区冷却速度，防止焊接延迟裂纹的产生。预热区在焊缝两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上，且不应小于100mm。
(5) 焊接顺序确定 一般从焊件的中心开始向四周扩展；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩小的焊缝；尽量对称施焊；焊缝相交时，先焊纵向焊缝，待冷却至常温后，再焊横向焊缝；钢板较厚时分层施焊。
(6) 焊后热处理 焊后热处理主要是对焊缝进行脱氢处理，以防止冷裂纹的产生。后热处理应在焊后立即进行，保温时间应根据板厚按每25mm板厚1h确定。预热及后热均可采用散发式火焰枪进行。
6.2.2 高强度螺栓连接施工
高强度螺栓连接是目前与焊接并举的钢结构主要连接方法之一。其特点是施工方便、可拆可换、传力均匀、接头刚性好，承载能力大，疲劳强度高，螺母不易松动，结构安全可靠。高强度螺栓从外形上可分为大六角头高强度螺栓（即扭矩形高强度螺栓）和扭剪型高强度螺栓两种。高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈总称为高强度螺栓连接副。
1．一般要求
(1) 高强度螺栓使用前，应按有关规定对高强度螺栓的各项性能进行检验。运输过程中应轻装轻卸，防止损坏。当包装破损，螺栓有污染等异常现象时，应用煤油清洗，并按高强度螺栓验收规程进行复验，经复验扭矩系数合格后方能使用。
(2) 工地储存高强度螺栓时，应放在干燥、通风、防雨、防潮的仓库内，并不得沾染脏物。
(3) 安装时，应按当天需用量领取，当天没有用完的螺栓，必须装回容器内，妥善保管，不得乱仍、乱放。
(4) 安装高强度螺栓时接头摩擦面上不允许有毛刺、铁屑、油污、焊接飞溅物。摩擦面应干燥，没有结露、积霜、积雪。并不得在雨天进行安装。
(5) 使用定扭矩扳子紧固高强度螺栓时，每天上班前应对定扭矩扳子进行校核，合格后方能使用。
2．安装工艺
(1) 一个接头上的高强度螺栓连接，应从螺栓群中部开始安装，向四周扩展，逐个拧紧。扭矩型高强度螺栓的初拧、复拧、终拧，每完成一次应涂上相应的颜色或标记，以防漏拧。
(2) 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时，宜按先栓后焊的方式施工，先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝。
(3) 高强度螺栓应自由穿入螺栓孔内，当板层发生错孔时，允许用铰刀扩孔。扩孔时，铁屑不得掉入板层间。扩孔数量不得超过一个接头螺栓的1/3，扩孔后的孔径不应大于1.2d（d为螺栓直径）。严禁使用气割进行高强度螺栓孔的扩孔。
(4) 一个接头多个高强度螺栓穿入方向应一致。垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母，螺母有圆台的一面应朝向垫圈，螺母和垫圈不应装反。
(5) 高强度螺栓连接副在终拧以后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。
3．紧固方法
1) 大六角头高强度螺栓连接副紧固
大六角头高强度螺栓连接副一般采用扭矩法和转角法紧固。
（1）扭矩法 使用可直接显示扭矩值的专用扳手，分初拧和终拧二次拧紧。初拧扭矩为终拧扭矩的60%～80%，其目的是通过初拧，使接头各层钢板达到充分密贴，终拧扭矩把螺栓拧紧。
（2）转角法 根据构件紧密接触后，螺母的旋转角度与螺栓的预拉力成正比的关系确定的一种方法。操作时分初拧和终拧两次施拧。初拧可用短扳手将螺母拧至使构件靠拢，并作标记。终拧用长扳手将螺母从标记位置拧至规定的终拧位置。转动角度的大小在施工前由试验确定。
3) 扭剪型高强度螺栓紧固
扭剪型高强度螺栓有一特制尾部，采用带有两个套筒的专用电动扳手紧固。紧固时用专用扳手的两个套筒分别套住螺母和螺栓尾部的梅花头，接通电源后，两个套筒按反向旋转，拧断尾部后即达相应的扭矩值。一般用定扭矩扳手初拧，用专用电动扳手终拧。
6.2.3 钢结构连接质量验收
钢结构连接质量，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）的规定。其质量验收，可按相应的钢结构制作工程或钢结构安装工程检验批的划分原则划分为一个或若干个检验批进行。
1．焊缝质量检查
钢结构焊缝质量应根据不同要求分别采用外观检查、超声波检查、射线探伤检查、浸渗探伤检查、磁粉探伤检查等。
碳素结构钢应在焊缝冷却至环境温度，低合金结构钢应在焊接完成24h以后，进行焊缝探伤检查。
2．高强度螺栓连接副终拧检查
大六角头高强度螺栓连接副应在完成1h后、48h内进行终拧扭矩检查。检查数量：按节点数抽查10%，且不应少于10个；每个被抽查节点按螺栓数抽查10%，且不应少于2个。
扭剪型高强度螺栓连接副终拧检查，是以拧掉梅花头为标志，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。检查数量：按节点数抽查10%，且不应少于10个，被抽查节点中梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副全数进行终拧扭矩检查。
6.3 多层及高层钢结构工程
6.3.1 流水段划分原则及安装顺序
多高层建筑钢结构的安装，必须按照建筑物的平面形状、结构型式、安装机械的数量和位置等，合理划分安装施工流水区段，确定安装顺序。
(1) 平面流水段的划分应考虑钢结构在安装过程中的对称性和整体稳定性。其安装顺序一般应由中央向四周扩展，以利焊接误差的减少和消除。筒体结构的安装顺序为先内筒后外筒；对称结构采用全方位对称方案安装。
(2) 立面流水段的划分以一节钢柱（各节所含层数不一）为单元。每个单元安装顺序以主梁或钢支撑、带状桁架安装成框架为原则；其次是安装次梁、楼板及非结构构件。塔式起重机的提升、顶升与锚固，均应满足组成框架的需要。
一般钢结构标准单元施工顺序如图6.1所示。
图6.1 钢结构标准单元施工顺序
多高层建筑钢结构安装前，应根据安装流水段和构件安装顺序，编制构件安装顺序表。表中应注明每一构件的节点型号、连接件的规格数量、高强度螺栓规格数量、栓焊数量及焊接量、焊接形式等。构件从成品检验、运输、现场核对、安装、校正到安装后的质量检查，应统一使用该安装顺序表。
6.3.2 构件吊点设置与起吊
(1) 钢柱 平运2点起吊，安装1点立吊。立吊时，需在柱子根部垫上垫木，以回转法起吊，严禁根部拖地。吊装H型钢柱、箱形柱时，可利用其接头耳板作吊环，配以相应的吊索、吊架和销钉。钢柱起吊如图6.2所示。
图6.2 钢柱起吊示意图
1—吊耳；2—垫木
(2) 钢梁 距梁端500mm处开孔，用特制卡具2点平吊，次梁可三层串吊，如图6.3所示。
图6.3 钢梁吊装示意图
(a) 卡具设置示意；(b) 钢梁吊装
(3) 组合件 因组合件形状、尺寸不同，可计算重心确定吊点，采用2点吊、3点吊或4点吊。凡不易计算者，可加设倒链协助找重心，构件平衡后起吊。
(4) 零件及附件 钢构件的零件及附件应随构件一并起吊。尺寸较大、重量较重的节点板，钢柱上的爬梯、大梁上的轻便走道等，应牢固固定在构件上。
6.3.3 构件安装与校正
1．钢柱安装与校正
1) 首节钢柱的安装与校正
安装前，应对建筑物的定位轴线、首节柱的安装位置、基础的标高和基础混凝土强度进行复检，合格后才能进行安装。
(1) 柱顶标高调整 根据钢柱实际长度、柱底平整度，利用柱子底板下地脚螺栓上的调整螺母调整柱底标高，以精确控制柱顶标高（图6.4）。
图6-4 采用调整螺母控制标高
1—地脚螺栓；2—止退螺母；3—紧固螺母；4—螺母垫圈；5—柱子底板；6—调整螺母；7—钢筋混凝土基础
(2) 纵横十字线对正 首节钢柱在起重机吊钩不脱钩的情况下，利用制作时在钢柱上划出的中心线与基础顶面十字线对正就位。
(3) 垂直度调整 用两台呈90°的经纬仪投点，采用缆风法校正。在校正过程中不断调整柱底板下螺母，校毕将柱底板上面的2个螺母拧上，缆风松开，使柱身呈自由状态，再用经纬仪复核。如有小偏差，微调下螺母，无误后将上螺母拧紧。柱底板与基础面间预留的空隙，用无收缩砂浆以捻浆法垫实。
2) 上节钢柱安装与校正
上节钢柱安装时，利用柱身中心线就位，为使上下柱不出现错口，尽量做到上、下柱定位轴线重合。上节钢柱就位后，按照先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度的顺序校正。
校正时，可采用缆风法校正法或无缆风校正法。目前多采用无缆风校正法（图6-5），即利用塔吊、钢楔、垫板、撬棍以及千斤顶等工具，在钢柱呈自由状态下进行校正。此法施工简单、校正速度快、易于吊装就位和确保安装精度。为适应无缆风校正法，应特别注意钢柱节点临时连接耳板的构造。上下耳板的间隙宜为15～20mm，以便于插入钢楔。
图6.5 无缆风校正法示意图
(1) 标高调整 钢柱一般采用相对标高安装，设计标高复核的方法。钢柱吊装就位后，合上连接板，穿入大六角高强度螺栓，但不夹紧，通过吊钩起落与撬棍拨动调节上下柱之间间隙。量取上柱柱根标高线与下柱柱头标高线之间的距离，符合要求后在上下耳板间隙中打入钢楔限制钢柱下落。正常情况下，标高偏差调整至零。若钢柱制造误差超过5mm，则应分次调整。
(2)位移调整 钢柱定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层柱的轴线引上。钢柱轴线偏移时，可在上柱和下柱耳板的不同侧面夹入一定厚度的垫板加以调整，然后微微夹紧柱头临时接头的连接板。钢柱的位移每次只能调整3mm，若偏差过大只能分次调整。起重机至此可松吊钩。校正位移时应注意防止钢柱扭转。
(3) 垂直度调整 用两台经纬仪在相互垂直的位置投点，进行垂直度观测。调整时，在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶，在保证单节柱垂直度符合要求的前提下，将柱顶偏轴线位移校正至零，然后拧紧上下柱临时接头的大六角高强度螺栓至额定扭矩。
注意：为达到调整标高和垂直度的目的，临时接头上的螺栓孔应比螺栓直径大4.0mm。由于钢柱制造允许误差一般为－1～＋5mm，螺栓孔扩大后能有足够的余量将钢柱校正准确。
3．钢梁的安装与校正
(1) 钢梁安装时，同一列柱，应先从中间跨开始对称地向两端扩展；同一跨钢梁，应先安上层梁再安中下层梁。
(2) 在安装和校正柱与柱之间的主梁时，可先把柱子撑开，跟踪测量、校正，预留接头焊接收缩量，这时柱产生的内力，在焊接完毕焊缝收缩后也就消失了。
(3) 一节柱的各层梁安装好后，应先焊上层主梁后焊下层主梁，以使框架稳固，便于施工。一节柱（三层）的竖向焊接顺序是：上层主梁→下层主梁→中层主梁→上柱与下柱焊接。
每天安装的构件，应形成空间稳定体系，确保安装质量和结构安全。
6.3.4 楼层压型钢板安装
多高层钢结构楼板，一般多采用压型钢板与混凝土叠合层组合而成（图6-6）。一节柱的各层梁安装校正后，应立即安装本节柱范围内的各层楼梯，并铺好各层楼面的压型钢板，进行叠合楼板施工。
楼层压型钢板安装工艺流程是：弹线→清板→吊运→布板→切割→压合→侧焊→端焊→封堵→验收→栓钉焊接。
图6.6 压型钢板组合楼板的构造
1．压型钢板安装铺设
(1) 在铺板区弹出钢梁的中心线。主梁的中心线是铺设压型钢板固定位置的控制线，并决定压型钢板与钢梁熔透焊接的焊点位置；次梁的中心线决定熔透焊栓钉的焊接位置。因压型钢板铺设后难以观察次梁翼缘的具体位置，故将次梁的中心线及次梁翼缘返弹在主梁的中心线上，固定栓钉时再将其返弹在压型钢板上。
(2) 将压型钢板分层分区按料单清理、编号，并运至施工指定部位。
(3) 用专用软吊索吊运。吊运时，应保证压型钢板板材整体不变形、局部不卷边。
(4) 按设计要求铺设。压型钢板铺设应平整、顺直、波纹对正，设置位置正确；压型钢板与钢梁的锚固支承长度应符合设计要求，且不应小于50mm。
(5) 采用等离子切割机或剪板钳裁剪边角。裁减放线时，富余量应控制在5mm范围内。
(6) 压型钢板固定。压型钢板与压型钢板侧板间连接采用咬口钳压合，使单片压型钢板间连成整板；然后用点焊将整板侧边及两端头与钢梁固定，最后采用栓钉固定。为了浇筑混凝土时不漏浆，端部肋作封端处理。
2．栓钉焊接
为使组合楼板与钢梁有效地共同工作，抵抗叠合面间的水平剪力作用，通常采用栓钉穿过压型钢板焊于钢梁上。栓钉焊接的材料与设备有栓钉、焊接瓷环和栓钉焊机。
焊接时，先将焊接用的电源及制动器接上，把栓钉插入焊枪的长口，焊钉下端置入母材上面的瓷环内。按焊枪电钮，栓钉被提升，在瓷环内产生电弧，在电弧发生后规定的时间内，用适当的速度将栓钉插入母材的融池内。焊完后，立即除去瓷环，并在焊缝的周围去掉卷边，检查焊钉焊接部位。栓钉焊接工序如图6.7所示。
图6.7 栓钉焊接工序
(a) 焊接准备；(b) 引弧；(c) 焊接；(d) 焊后清理
1—焊枪；2—栓钉；3—瓷环；4—母材；5—电弧
栓钉焊接质量检查：
(1) 外观检查 栓钉根部焊脚应均匀，焊脚立面的局部未熔合或不足360°的焊脚应进行修补。
(2) 弯曲试验检查：栓钉焊接后应进行弯曲试验检查，可用锤击使栓钉从原来轴线弯曲30°或采用特制的导管将栓钉弯成30°，若焊缝及热影响区没有肉眼可见的裂纹，即为合格。
压型钢板及栓钉安装完毕后，即可绑扎钢筋，浇筑混凝土。
6.3.5 多层及高层钢结构工程质量验收
多层及高层钢结构工程施工，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）和《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99—98）的规定。一般来说，钢结构作为主体结构，属于分部工程，其工程施工质量验收应在施工单位自检基础上，按照检验批、分项工程、分部工程（子分部）工程进行。
多层及高层钢结构安装工程，可按楼层或施工段等划分为一个或若干个检验批。每个检验批应在进场验收和焊接连接、高强度螺栓连接、制作等分项工程验收合格的基础上进行验收。柱子安装的允许偏差应符合表6.2的规定；多层及高层钢结构中构件安装的允许偏应符合表6-3的规定。
表6.2 柱子安装的允许偏差
|
项 目 |
允许偏差/mm |
检验方法 |
|
底层柱柱底轴线对定位轴线偏移 |
3.0 |
用全站仪或激光经纬仪和钢尺实测 |
|
柱子定位轴线 |
1.0 |
|
单节柱的垂直度 |
h /1000,且不应大于10.0 |
注：h为单节柱高。
表6.3 多层及高层钢结构中构件安装的允许偏
|
项 目 |
允许偏差/mm |
检验方法 |
|
上下柱连接处的错口 |
3.0 |
用钢尺检查 |
|
同一层柱的各柱顶高度差 |
5.0 |
用水准仪检查 |
|
同一根钢梁两端顶面的高差 |
l/1000，且不应大于10.0 |
用水准仪检查 |
|
主梁与次梁表面的高差 |
±2.0 |
用直尺和钢尺检查 |
|
压型金属板在钢梁上相邻列的错位 |
15.0 |
用直尺和钢尺检查 |
注：l为邻列两节柱的净距。
6.4 轻型门式刚架结构工程
门式刚架结构是大跨建筑常用的结构形式之一。轻型门式刚架结构是指主要承重结构采用实腹门式刚架，具有轻型屋盖和轻型外墙的单层房屋钢结构。近几年来，随着彩色压型钢板、H型钢、冷弯薄壁型钢的引进和发展，我国轻型门式刚架结构发展迅速，广泛用于大型工业厂房、仓库、飞机库，以及现代商业、文化娱乐设施和体育馆等大度跨建筑。
6.4.1 门式刚架结构的安装
轻型门式刚架结构的主刚架，一般采用变截面或等截面实腹式焊接H型钢或轧制H型钢。门式刚架结构的安装宜先立柱子，然后将在地面组装好的斜梁吊起就位，并与柱连接。安装工艺流程为：钢柱安装→钢柱校正→斜梁地面拼装→斜梁安装、临时固定→钢柱重校→高强度螺栓紧固→复校→安装檩条、拉杆→钢结构验收。
1．起重机选择
轻型门式刚架结构构件重量较轻，且一般单层建筑安装标高为10m左右，所以起重机选择以大跨度斜梁起重高度（包括索具高度）为原则，可采用履带式起重机、汽车式起重机，多跨可采用轻便式小型塔式起重机。
根据现场条件和构件大小，可采用单机起吊或双机抬吊；根据工期要求也可采用多机流水作业。
2．刚架柱的安装
轻型门式刚架钢柱的安装顺序是：吊装单根钢柱→柱标高调整→纵横十字线位移→垂直度校正。
刚架柱一般采用一点起吊，吊耳放在柱顶处。为防止钢柱变形，也可两点或三点起吊。对于大跨轻型门式刚架变截面H型钢柱，由于柱根小、柱顶大，头重脚轻，且重心是偏心的，因此安装固定后，为防止倾倒必要时需加临时支撑。
3．刚架斜梁的拼接与安装
轻型门式刚架斜梁的特点是跨度大（即构件长）、侧向刚度小，为确保安装质量和安全施工，提高生产效率，减小劳动强度，应根据场地和起重设备条件，最大限度地将扩大拼装工作在地面完成。
刚架斜梁一般采用立放拼接，拼装程序是：将要拼接的单元放在拼装平台上→找平→拉通线→安装普通螺栓定位→安装高强度螺栓→复核尺寸（图6.8）。
图6.8 斜梁拼接示意
斜梁的安装顺序是：先从靠近山墙的有柱间支撑的两榀刚架开始，刚架安装完毕后将其间的檩条、支撑、隅撑等全部装好，并检查其垂直度；然后以这两榀刚架为起点，向建筑物另一端顺序安装。除最初安装的两榀刚架外，所有其余刚架间的檩条、墙梁和檐檩的螺栓均应在校准后再拧紧。
斜梁的起吊应选好吊点，大跨度斜梁的吊点须经计算确定。斜梁可选用单机两点或三点、四点起吊，或用铁扁担以减小索具对斜梁产生的压力。对于侧向刚度小、腹板宽厚比大的斜梁，为防止构件扭曲和损坏，应采取多点起吊及双机抬升。
图6-9所示为北京西郊机场波音机库72m长刚架主梁的吊装示意图。刚架梁采用了如下吊装方案：在有支撑的跨间，将两榀梁都在地面拼装成36m长的半跨刚性单元（两半榀梁立放拼装，所有高强度螺栓终拧，除吊点处檩条外所有檩条和跨间支撑均安装到位），由2台汽车吊通过铁扁担吊起两个左半榀梁与各自轴线柱连接后，2号吊机使两个左半榀梁空中定位，1号吊机摘钩后与3号吊机吊起两个右半榀梁与各自轴线柱对接，最后对接中间节点，形成整体刚架。
图6.9 刚架梁吊装示意图
3．檩条和墙梁的安装
轻型门式刚架结构的檩条和墙梁，一般采用卷边槽形、Z型冷弯薄壁型钢或高频焊接轻型H型钢。檩条和墙梁通常与焊于刚架斜梁和柱上的角钢支托连接。檩条和墙梁端部与支托的连接螺栓不应少于两个。
6.4.2 彩板围护结构安装
轻型门式刚架结构中，目前主要采用彩色钢板夹芯板（亦称彩钢保温板）作围护结构。彩板夹芯板按功能不同分为屋面夹芯板和墙面夹芯板。屋面板和墙面板的边缘部位，要设置彩板配件用来防风雨和装饰建筑外形。屋面配件有屋脊件、封檐件、山墙封边件、高低跨泛水件、天窗泛水件、屋面洞口泛水件等；墙面配件有转角件、板底泛水件、板顶封边件、门窗洞口包边件等。
彩板连接件常用的有自攻螺丝、拉铆钉和开花螺栓（分为大开花螺栓和小开花螺栓）。板材与承重构件的连接，采用自攻螺丝、大开花螺丝等；板与板、板与配件、配件与配件连接，采用铝合金拉铆钉、自攻螺丝和小开花螺丝等。
屋面工程的施工工序如图6.10所示。墙面板的施工工序与此相似。
图6.10 屋面工程的施工工序
1．施工工具
板材施工安装多为手提工具，常用的有电钻、自攻枪、拉铆枪、手提圆盘锯、螺丝刀、铁剪、钳子等。手提式电动工具应合理配置电源接入线，这对大型工程施工是非常必要的。
2．放线
由于彩板屋面板和墙面板是预制装配结构，故安装前的放线工作对后期安装质量起到保证作用。
(1) 安装放线前先对安装面上的已有建筑成品进行测量，对达不到安装要求的部分提出修改。
(2) 根据排板设计确定排板起始线的位置。屋面施工中，先在檩条上标定出起点，即沿跨度方向在每个檩条上标出排板起点，各个点的连线应与建筑物的纵轴线相垂直，然后在板的宽度方向每隔几块板继续标注一次，以限制和检查板的宽度安装偏差积累（图6-11）。
墙板安装也应用类似的方法放线，除此之外还应标定其支承面的垂直度，以保证形成墙面的垂直平面。
(3) 屋面板及墙面板安装完毕后，对配件的安装作二次放线，以保证檐口线、屋脊线、门窗口和转角线等的水平度和垂直度。
图6.11 安装放线示意
3．板材安装
(1) 实测安装板材的长度，按实测长度核对对应板号的板材长度，必要时对该板材进行剪裁。
(2) 将提升到屋面的板材按排板起始线放置，并使板材的宽度标志线对准起始线；在板长方向两端排出设计要求的构造长度（图6.12）。
图6.12 板材安装示意
(3) 用紧固件紧固板材两端，然后安装第二块板。其安装顺序为先自左（右）至右（左），后自上而下。
(4) 安装到下一放线标志点处时，复查本标志段内板材安装的偏差，满足要求后进行全面紧固。紧固自攻螺丝时应掌握紧固的程度，过度会使密封垫圈上翻，甚至将板面压的下凹而积水；紧固不够会使密封不到位而出现漏雨。
(5) 安装完后的屋面应及时检查有无遗漏紧固点。
(6) 屋面板的纵、横向搭接，应按设计要求铺设密封条和密封胶，并在搭接处用自攻螺丝或带密封胶的拉铆钉连接，紧固件应设在密封条处。纵向搭接（板短边之间的搭接）时，可将夹芯板的底板在搭接处切掉搭接长度，并除去盖部分的芯材。屋面板纵、横向连接节点构造如图6.13、图6.14所示。
图6.13 屋面板纵向连接接点
图6.14 屋面板横向搭接接点
(a) 屋面板横向连接节点构造；(b) 屋面板横向连接节点透视图
(7) 墙面板安装。夹芯板用于墙面时多为平板，一般采用横向布置，节点构造如图6.15所示。墙面板底部表面应低于室内地坪30～50mm，且应在底表面抹灰找平后安装，如图6.16所示。
图6.15 横向布置墙板水平缝与竖缝节点
(a) 横向布置墙板水平缝节点；(b) 横向布置墙板竖缝节点
图6.16 墙面基底构造
4．门窗安装
(1) 门窗一般安装在钢墙梁上，如图6-17所示。安装时，应先安装门窗四角的包边件，并使泛水边压在门窗的外边沿处；然后安装门窗。由于门窗的外廓尺寸与洞口尺寸为紧密配合，一般应控制门窗尺寸比洞口尺寸小5mm左右。
(2) 门窗就位并做临时固定后，应对门窗的垂直度和水平度进行检查，无误后再做固定。
(3) 门窗安装完毕应用密封胶对门窗周边密封。
图6.17 窗口节点示意图
(a) 窗口水平节点；(b) 窗口上下节点
5．配件安装
(1) 在彩板配件安装前应在配件的安装处二次放线，如屋脊线、檐口线、窗上下口线等。
(2) 安装前检查配件的端头尺寸，挑选搭接口处的合适搭接头。
(3) 安装配件的搭接口时，应在被搭接处涂上密封胶或设置双面胶条，搭接后立即紧固，如图6.17所示。
(4) 安装配件至拐角处时，应按交接处配件断面形状加工拐折处的接头，以保证拐点处有良好的防水效果和外观效果。
6.4.3 质量验收
轻型门式刚架结构的安装施工，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102∶98）及其它相关规范、规程的规定。门式刚架结构安装工程质量验收，可按变形缝或空间刚度单元等划分成一个或若干个检验批进行。压型金属板安装工程质量验收，可按变形缝、施工段或屋面、墙面等划分成一个或若干个检验批进行。
刚架柱安装的允许偏差应符合表6.4的规定。压型金属板安装的允许偏差应符合表6.5的规定。
表6.4 刚架柱安装的允许偏差
|
项 目 |
允许偏差/mm |
检验方法 |
|
柱脚底座中心线对定位轴线的偏移 |
5.0 |
用吊线和钢尺检查 |
|
柱基准点标高 |
有吊车梁的柱 |
＋3.0
－5.0 |
用水准仪检查 |
|
无吊车梁的柱 |
＋5.0
－8.0 |
|
弯曲矢高 |
H/1200，且不应大于15.0 |
用经纬仪或拉线和钢尺检查 |
|
柱轴线
垂直度 |
单层柱 |
H≤10m |
H/1000 |
用经纬仪或吊线和钢尺检查 |
|
H＞10m |
H/1000，且不应大于25.0 |
|
多节柱 |
单节柱 |
H/1000，且不应大于10.0 |
|
柱全高 |
35.0 |
表6.5 压型金属板安装的允许偏差
|
项 目 |
允许偏差/mm |
检验方法 |
|
屋面 |
檐口与屋脊的平行度 |
12.0 |
用拉线、吊线和钢尺检查 |
|
压型金属板波纹线对屋脊的垂直度 |
L/800，且不应大于25.0 |
|
檐口相邻两块压型金属板端部错位 |
6.0 |
|
压型金属板卷边板件最大波浪高 |
4.0 |
|
墙面 |
墙板波纹线的垂直度 |
H/800，且不应大于25.0 |
|
墙板包角板的垂直度 |
H/800，且不应大于25.0 |
|
相邻两块压型金属板的下端错位 |
6.0 |
注： L为屋面半坡或单坡长度； H为墙面高度。
6.5 钢结构涂装工程
钢结构在常温大气环境中安装、使用，易受大气中水分、氧和其它污染物的作用而被腐蚀。钢结构的腐蚀不仅造成经济损失，还直接影响到结构安全。另外，钢材由于其导热快，比热小，虽是一种不燃烧材料，但极不耐火。未加防火处理的钢结构构件在火灾温度作用下，温度上升很快，只需十几分钟，自身温度就可达540℃以上，此时钢材的力学性能如屈服点、抗拉强度、弹性模量及载荷能力等都将急剧下降；达到600℃时，强度则几乎为零，钢构件不可避免地扭曲变形，最终导致整个结构的垮塌毁坏。
因此，根据钢结构所处的环境及工作性能采取相应的防腐与防火措施，是钢结构设计与施工的重要内容。目前国内外主要采用涂料涂装的方法进行钢结构的防腐与防火。
6.5.1 钢结构防腐涂装工程
1．钢材表面除锈等级与除锈方法
钢结构构件制作完毕，经质量检验合格后应进行防腐涂料涂装。涂装前钢材表面应进行除锈处理，以提高底漆的附着力，保证涂层质量。除锈处理后，钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。
国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923—88）将除锈等级分成喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈、火焰除锈三种类型。
(1) 喷射或抛射除锈 用字母“Sa”表示，分四个等级：
Sa1 轻度的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂或污垢，没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。
Sa2 彻底地喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，氧化皮、铁锈等附着物已基本消除，其残留物应是牢固附着的。
非常彻底地喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条状的轻微色斑。
Sa3 使钢材表观洁净的喷射或抛射除锈。钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，该表面应显示均匀的金属光泽。
(2) 手工和动力工具除锈 用字母“St”表示，分两个等级：
St2 彻底手工和动力工具除锈。钢材表面无可见的油脂和污垢，没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。
St3 非常彻底手工和动力工具除锈。钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。除锈应比St2更为彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。
(3) 火焰除锈 以字母“F1”表示，它包括在火焰加热作业后，以动力钢丝刷清除加热后附着在钢材表面的产物。只有一个等级：
F1 钢材表面应无氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何残留的痕迹应仅为表面变色（不同颜色的暗影）。
喷射或抛射除锈采用的设备有空气压缩机、喷射或抛射机、油水分离器等，该方法能控制除锈质量、获得不同要求的表面粗糙度，但设备复杂、费用高、污染环境。手工和动力工具除锈采用的工具有砂布、钢丝刷、铲刀、尖锤、平面砂轮机、动力钢丝刷等，该方法工具简单、操作方便、费用低，但劳动强度大、效率低、质量差。
《钢结构工程施工质量验收规范》（50205—2001）规定，钢材表面的除锈方法和除锈等级应与设计文件采用的涂料相适应。当设计无要求时，钢材表面除锈等级应符合表6.6的规定。
表6.6 各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级
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涂料品种 |
除锈等级 |
|
油性酚醛、醇酸等底漆或防锈漆 |
St2 |
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高氯化聚乙烯、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、环氧树脂、聚氨酯等底漆或防锈漆 |
Sa2 |
|
无机富锌、有机硅、过氧乙烯等底漆 |
|
目前国内各大、中型钢结构加工企业一般都具备喷、抛射除锈的能力，所以应将喷、抛射除锈作为首选的除锈方法，而手工和电动工具除锈仅作为喷射除锈的补充手段。随着科学技术的不断发展，不少喷、抛射除锈设备已采用微机控制，具有较高的自动化水平，并配有效除尘器，消除粉尘污染。
2．钢结构防腐涂料
钢结构防腐涂料是一种含油或不含油的胶体溶液，涂敷在钢材表面，结成一层薄膜，使钢材与外界腐蚀介质隔绝。涂料分底漆和面漆两种。
底漆是直接涂在钢材表面上的漆。含粉料多，基料少，成膜粗糙，与钢材表面粘结力强，与面漆结合性好。
面漆是涂在底漆上的漆。含粉料少，基料多，成膜后有光泽，主要功能是保护下层底漆。面漆对大气和湿气有高度的不渗透性，并能抵抗有腐蚀介质、阳光紫外线所引起风化分解。
钢结构的防腐涂层，可由几层不同的涂料组合而成。涂料的层数和总厚度是根据使用条件来确定的，一般室内钢结构要求涂层总厚度为125μm，即底漆和面漆各二道。高层建筑钢结构一般处在室内环境中，而且要喷涂防火涂层，所以通常只刷二道防锈底漆。
3．防腐涂装方法
钢结构防腐涂装，常用的施工方法有刷涂法和喷涂法两种。
(1) 刷涂法 应用较广泛，适宜于油性基料刷涂。因为油性基料虽干燥得慢，但渗透性大，流平性好，不论面积大小，刷起来都会平滑流畅。一些形状复杂的构件，使用刷涂法也比较方便。
(2) 喷涂法 施工工效高，适合于大面积施工，对于快干和挥发性强的涂料尤为适合。喷涂的漆膜较薄，为了达到设计要求的厚度，有时需要增加喷涂的次数。喷涂施工比刷涂施工涂料损耗大，一般要增加20%左右。
4．防腐涂装质量要求
1）涂料、涂装遍数、涂层厚应均应符合设计要求。当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为－25μm。每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为－5μm。
2）配制好的涂料不宜存放过久，涂料应在使用的当天配制。稀释剂的使用应按说明书的规定执行，不得随意添加。
3）涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在5～38℃之间，相对湿度不应大于85%。涂装时构件表面不应有结露；涂装后4h内应保护免受雨淋。
4）施工图中注明不涂装的部位不得涂装。焊缝处、高强度螺栓摩擦面处，暂不涂装，待现场安装完后，再对焊缝及高强度螺栓接头处补刷防腐涂料。
5）涂装应均匀，无明显起皱、流挂、针眼和气泡等，附着应良好。
6）涂装完毕后，应在构件上标注构件的编号。大型构件应标明其重量、构件重心位置和定位标记。
6.6.2 钢结构防火涂装工程
钢结构防火涂料能够起到防火作用，主要有三个方面的原因：一是涂层对钢材起屏蔽作用，隔离了火焰，使钢构件不至于直接暴露在火焰或高温之中；二是涂层吸热后，部分物质分解出水蒸汽或其它不燃气体，起到消耗热量，降低火焰温度和燃烧速度，稀释氧气的作用；三是涂层本身多孔轻质或受热膨胀后形成炭化泡沫层，热导率均在0.233W/（m·K）以下，阻止了热量迅速向钢材传递，推迟了钢材受热温升到极限温度的时间，从而提高了钢结构的耐火极限。
1．钢结构防火涂料
1) 防火涂料分类
钢结构防火涂料按涂层的厚度分为两类：
(1) B类，即薄涂型钢结构防火涂料，涂层厚度一般为2～7mm，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，耐火极限一般为0.5～2h，故又称为钢结构膨胀防火涂料。
(2) H类，厚涂型钢结构防火涂料，涂层厚度一般为8～50mm，粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5～3h，又称为钢结构防火隔热涂料。
2）防火涂料选用
(1) 室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定其耐火极限在1.5及以下时，宜选用薄涂型钢结构防火涂料。
(2) 室内隐蔽钢结构、多层及高层全钢结构、多层厂房钢结构，当规定其耐火极限在2.0及以上时，宜选用厚涂型钢结构防火涂料。
(3) 露天钢结构，如石油化工企业、油（汽）罐支撑、石油钻井平台等钢结构，应选用符合室外钢结构防火涂料产品规定的厚涂型或薄涂型钢结构防火涂料。
选用防火涂料时，应注意不应把薄涂型钢结构防火涂料用于保护2h以上的钢结构；不得将室内钢结构防火涂料，未加改进和采取有效的防火措施，直接用于喷涂保护室外的钢结构。
2．防火涂料涂装的一般规定
(1) 防火涂料的涂装，应在钢结构安装就位，并经验收合格后进行。
(2) 钢结构防火涂料涂装前钢材表面表面应除锈，并根据设计要求涂装防腐底漆。防腐底漆与防火涂料不应发生化学反应。
(3) 防火涂料涂装基层不应有油污、灰尘和泥砂等污垢。钢构件连接处4～12mm宽的缝隙应采用防火涂料或其它防火材料，如硅酸铝纤维棉，防火堵料等填补堵平。
(4) 对大多数防火涂料而言，施工过程中和涂层干燥固化前，环境温度应宜保持在5～38℃之间，相对湿度不应大于85%，空气应流动。涂装时构件表面不应有结露；涂装后4h内应保护免受雨淋。
3．厚涂型防火涂料涂装
1) 施工方法与机具
厚涂型防火涂料一般采用喷涂施工。机具可为压送式喷涂机或挤压泵，配能自动调压的0.6～0.9m3/min的空压机，喷枪口径为6～12mm，空气压力为0.4～0.6MPa。局部修补可采用抹灰刀等工具手工抹涂。
2) 涂料的搅拌与配置
1) 由工厂制造好的单组份湿涂料，现场应采用便携式搅拌器搅拌均匀。
2) 由工厂提供的干粉料，现场加水或用其它稀释剂调配，应按涂料说明书规定配比混合搅拌，边配边用。
3) 由工厂提供的双组分涂料，按配制涂料说明规定的配比混合搅拌，边配边用。特别是化学固化干燥的涂料，配制的涂料必须在规定的时间内用完。
4) 搅拌和调配涂料，使稠度适宜，即能在输送管道中畅通流动，喷涂后不会流淌和下坠。
3) 施工操作
1) 喷涂应分2～5次完成，第一次喷涂以基本盖住钢材表面即可，以后每次喷涂厚度为5～10mm，一般以7mm左右为宜。通常情况下，每天喷涂一遍即可。
2) 喷涂时，应注意移动速度，不能在同一位置久留，以免造成涂料堆积流淌；配料及往挤压泵加料应连续进行，不得停顿。
3) 施工工程中，应采用测厚针检测涂层厚度，直到符合设计规定的厚度，方可停止喷涂。
4) 喷涂后的涂层要适当维修，对明显的乳突，应采用抹灰刀等工具剔除，以确保涂层表面均匀。
4．薄涂型防火涂料涂装
1）施工方法与机具
(1) 喷涂底层、主涂层涂料，宜采用重力（或喷斗）式喷枪，配能自动调压的0.6～0.9m3/min的空压机。喷嘴直径为4～6mm，空气压力为0.4～0.6MPa。
(2) 面层装饰涂料，一般采用喷吐施工，也可以采用刷涂或滚涂的方法。喷涂时，应将喷涂底层的喷嘴直径换为1～2mm，空气压力调为0.4MPa。
(3) 局部修补或小面积施工，可采用抹灰刀等工具手工抹涂。
2）施工操作
(1) 底层及主涂层一般应喷2～3遍，每遍间隔4～24h，待前遍基本干燥后再喷后一遍。头遍喷涂以盖住基底面70%即可，二、三遍喷涂每遍厚度不超过2.5mm为宜。施工工程中应采用测厚针检测涂层厚度，确保各部位涂层达到设计规定的厚度。
(3) 面层涂料一般涂饰1～2遍。若头遍从左至右喷涂，二遍则应从右至左喷涂，以确保全部覆盖住下部主涂层。
5．防火涂装质量要求
(1) 薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限的设计要求。厚涂型防火涂料涂层的厚度，80%及以上面积应符合有关耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。
(2) 薄涂型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于0.5mm；厚涂型防火涂料涂层表面裂纹宽度不应大于1mm。
(3) 防火涂料不应有误涂、漏涂，涂层应闭合无脱层、空鼓、明显凹陷、粉化松散和浮浆等外观缺陷。
6.6 钢结构工程安全技术
6.6.1 钢结构安装工程安全技术
钢结构安装工程，绝大部分工作都是高空作业，除此之外还有临边、洞口、攀登、悬空、立体交叉作业等；施工中还使用有起重机、电焊机、切割机等用电设备和氧气瓶、乙炔瓶等化学危险品，以及吊装作业、电弧焊与气切割明火作业等，因此，施工中必须贯彻“安全第一、预防为主”的方针，确保人身安全和设备安全。此外由于钢结构耐火性能差，任何消防隐患都可能造成重大经济损失，还必须加强施工现场的消防安全工作。
1．施工安全要求
(1) 高空安装作业时，应戴好安全带，并应对使用的脚手架或吊架等进行检查，确认安全后方可施工。操作人员需要在水平钢梁上行走时，安全带要挂在钢梁上设置的安全绳上，安全绳的立杆钢管必须与钢梁连接牢固。
(2) 高空操作人员携带的手动工具、螺栓、焊条等小件物品，必须放在工具袋内，互相传递要用绳子，不准扔掷。
(3) 凡是附在柱、梁上的爬梯、走道、操作平台、高空作业吊蓝、临时脚手架等，要与钢构件连接牢固。
(4) 构件安装后，必须检查连接质量，无误后才能摘钩或拆除临时固定。
(5) 风力大于5级，雨、雪天和构件有积雪、结冰、积水时，应停止高空钢结构的安装作业。
(6) 高层建筑钢结构安装时，应按规定在建筑物外侧搭设水平和垂直安全网。第一层水平安全网离地面5～10m，挑出网宽6m；第二层水平安全网设在钢结构安装工作面下，挑出3m。第一、二层水平安全网应随钢结构安装进度往上转移，两者相差一节柱距离。网下已安装好的钢结构外侧，应安设垂直安全网，并沿建筑物外侧封闭严密。建筑物内部的楼梯、电梯井口、各种预留孔洞等处，均要设置水平防护网、防护挡板或防护栏杆。
(7) 构件吊装时，要采取必要措施防止起重机倾翻。起重机行驶道路，必须坚实可靠；尽量避免满负荷行驶；严禁超载吊装；双机抬吊时，要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配，并统一指挥操作；绑扎构件的吊索须经过计算，所有起重机具应定期检查。
(8) 使用塔式起重机或长吊杆的其他类型起重机时，应有避雷防触电设施。
(9) 各种用电设备要有接地装置，地线和电力用具的电阻不得大于4Ω。各种用电设备和电缆（特别是焊机电缆），要经常进行检查，保证绝缘良好。
2．施工现场消防安全措施
(1) 钢结构安装前，必须根据工程规模、结构特点、技术复杂程度和现场具体条件等，拟定具体的安全消防措施，建立安全消防管理制度，并强化进行管理。
(2) 应对参加安装施工的全体人员进行安全消防技术交底，加强教育和培训工作。各专业工程应严格执行本工种安全操作规程和本工程指定的各项安全消防措施。
(3) 施工现场应设置消防车道，配备消防器材，安排足够的消防水源。
(4) 施工材料的堆放、保管，应符合防火安全要求，易燃材料必须专库堆放。
(5) 进行电弧焊、栓钉焊、气切割等明火作业时，要有专职人员值班防火。氧、乙炔瓶不应放在太阳光下爆晒，更不可接近火源（要求与火源距离不小于10m）；冬季氧、乙炔瓶筏门发生冻结时，应用干净的热布把筏门烫热，不可用火烤。
(6) 安装使用的电气设备，应安使用性质的不同，设置专用电缆供电。其中塔式起重机、电焊机、栓钉焊机三类用电量大的设备，应分成三路电源供电。
(7) 多层与高层钢结构安装施工时，各类消防设施（灭火器、水桶、砂袋等）应随安装高度的增加及时上移，一般不得超过二个楼层。
6.6.2 钢结构涂装工程安全技术
1．防腐涂装安全技术
钢结构防腐涂料的溶剂和稀释剂大多为易燃品，大部分有不同程度的毒性，且当防腐涂料中的溶剂与空气混合达到一定比例时，一遇火源（往往不是明火）即发生爆炸。为此应重视钢结构防腐涂装施工中的防火、防暴、防毒工作。
1）防火措施
(1) 防腐涂装施工现场或车间不允许堆放易燃物品，并应远离易燃物品仓库。
(2) 防腐涂装施工现场或车间严禁烟火，并应有明显的禁止烟火标志。
(3) 防腐涂装施工现场或车间必须备有消防水源和和消防器材。
(4) 擦过溶剂和涂料的棉纱应存放在带盖的铁桶内，并定期处理掉。
(5) 严禁向下水道倾倒涂料和溶剂。
2）防暴措施
(1) 防明火。防腐涂装施工现场或车间禁止使用明火，必须加热时，要采用热载体、电感加热，并远离现场。
(2) 防摩擦和撞击产生的火花。施工中应禁止使用铁棒等物体敲击金属物体和漆桶；如需敲击时，应使用木质工具。
(3) 防电火花。涂料仓库和施工现场使用的照明灯应有防爆装置，电器设备应使用防爆型的，并要定期检查电路及设备的绝缘情况。在使用溶剂的场所，应严禁使用闸刀开关，要用三线插销的插头。
(4) 防静电。所使用的设备和电器导线应接地良好，防止静电聚集。
3）防毒措施
(1) 施工现场应有良好的通风排气装置，使有害气体和粉尘的含量不超过规定浓度。
(2) 施工人员应戴防毒口罩或防毒面具；对接触性的侵害，施工人员应穿工作服、戴手套和防护眼镜等，尽量不与溶剂接触。
2．防火涂装安全技术
(1) 防火涂装施工中，应注意溶剂型涂料施工的防火安全，现场必须配备消防器材，严禁现场明火、吸烟。
(2) 施工中应注意操作人员的安全保护。施工人员应戴安全帽、口罩、手套和防尘眼镜，并严格执行机械设备安全操作规程。
(3) 防火涂料应储存在阴凉的仓库内，仓库温度不宜高于35℃，不应低于5℃，严禁露天存放、日晒雨淋。
6.7工程实践案例：
【案例6.7.1】钢结构施工
浙江省温州市城雕“世纪之光”位于温州市新的中心广场—“世纪广场”中央，为新温州市的城标建筑。地面以上高68.00米（不含地下室5.00米），城雕主体外形为圆弧锥状尖顶，内为圆柱形双层玻璃塔。结构底部为9.9米的正三角形，筒内设置观光电梯，可直升到44.00米高度；
“世纪之光”上部采用钢桁架预应力拉杆体系作为承重结构，其基座为1140㎡的圆形钢筋砼结构地下室，地下室基础基底φ800的钻孔灌注桩平均深度大于50米。
上部与结构柱基的连接为￠420的双肢钢管柱，埋入城雕地下室5.80米，可在不影响建筑外观的情况加强结构的整体刚度，该钢管柱向上一直贯通至68.00米高度；期间每11.00米层间设置刚性交叉拉杆，将外部幕墙的水平荷载可靠传递到中心钢柱上，使结构的整体性能得到了很好的加强。
图6.18
1施工概况：
1） 主体工程主要施工程序
灌注桩→深基础土方→钢筋砼地下室→上部钢结构安装→幕墙安装施工→地下室地热恒温系统安装→观光电梯及设备、内外灯饰安装。
２、钢结构和玻璃幕墙安装工程主要施工程序
主钢架下料预制→组对与焊接→喷砂除锈→喷底漆放线→吊装→钢架附件安装→二次放线→钢爪座安装调整→玻璃安装→施胶→清洗 。
３、施工组织准备
由于该建筑比较特殊，施工难度很大，为了能安全、高质量地完成施工。首先对设计图纸进行熟悉和分析。其次对施工中的困难和不利因素专门组织工程管理和技术人员进行技术方面的风险分析与确定。制定专项施工方案对施工中将会碰到的问题进行预防控制。主要的专项施工方案有
1 高耸独立脚手架的安全搭设与使用；
2 强台风袭击下未施工完的工程与脚手架的安全；
3 标高和垂直度的精确控制；
4 构件吊装的安全稳定；
5 海洋盐雾风作用下钢结构的防腐施工；
6 特种钢化玻璃幕墙大面积施工；
7 焊接和高强螺栓的施工质量保证
2 施工过程控制
1） 定位轴线 分别在建筑物内外设置控制轴线，两个控制桩为架设激光控制仪和经纬仪之用，以保证施工控制精度。对建筑物的定位轴线、基础轴线、地脚螺栓位置等进行检查，并进行基础检测。柱安装时，每节柱的定位轴线从地面控制轴线(内筒轴线)直接引上。同一层柱顶的高度偏差均要控制在5 mm以下。为减少误差，在主柱安装过程中采用定位销，即在每节钢柱(外侧立柱)两头焊上一块定位板，定位板与钢柱之间用加强板满焊连接，定位板上开定位孔。安装时，将上钢柱与下钢柱的定位板对齐，留好焊缝，打入定位销，等焊好焊口后，再打出定位销，割下定位板、打磨、刷漆。各拉杆之间，支管与主管之间组对好后，先定位焊，然后进行焊接。
2 ） 标高控制 因为精度要求较高，在制作钢管柱时经过严格的计算，将压缩变形进行计算考虑。每节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形加到每节钢柱中去。每节钢柱的累加尺寸总和符合设计要求的总尺寸，
3） 统一测量仪器和量具，严格测定时间，从实际施工过程中进一步证实。确实起到了保证质量关键的一步，在钢柱的施工中受温度、风力、气候等的因素影响很大。在温州，这方面的影响尤为明显，施工时实测向阳面与背阴面最大温差超过20°C 。由于两面的温差。致使由温差引起的柱顶水平位移达到1．5㎝以上。
4） 经常对钢结构工程所使用的机械和检测设备的性能进行检测，保证施工过程中各种设备的工作状态良好。使用功能良好， 3 钢结构施工
钢结构的钢材选用20#无缝钢管，整个钢结构用钢210吨 1）. 管材的下料
钢管端部下料采用三维自动切管机切割。切割下料后，不得采用人工修补的方法修正切割完的支管。钢管下料前，按照设计图要求，在放样平台上对曲管进行1:1的实物放样，对弦管定制加工样板、样条、保证弯管的制作精度。
2）. 所有弯管均采用中频弯管机进行，并进行退火处理，消除弯曲应力。
3）. 所有的钢结构钢管和钢板均在专业厂内进行，下料切割加工前，要进行预处理。钢管在专业涂装车间内进行喷砂除锈，钢板则由钢板预处理流水线进行预处理，通过预处理使钢材表面粗糙Sa2.5级，同时喷涂保养底漆，保证钢材加工制作期间不锈蚀，以保证产品的最终涂装质量。
4）. 钢结构组合件在现场完成，施工过程中现场主要采用手工焊接为主，组合件焊接完成后，对焊缝进行打磨消除毛刺和尖角，达到光滑过渡。然后，按照制定的钢结构表面防护方案对钢结构表面进行防腐防锈处理，最后采用富铝面漆现场喷涂。
5）． 除锈及油漆：由于钢结构的腐蚀是长期使用过程中不可避免的一种自然现象，而该结构又处于海洋盐雾气候的影响，因此，防止结构过早腐蚀、提高其使用寿命，表面涂装层的施工是非常重要的。所有的喷沙除锈均采用石英砂，其含水量不大于1%。喷嘴入口处最小安全压力0.55Mpa,喷嘴最小直径为8mm，喷射角度30-75°，喷距保持在80-200mm。除锈后涂第一层无机富锌涂料底漆自然干涸2h后，用配好的磷酸溶液在涂层上刷2~3遍．自然固化2h，然后用水对固化后的涂层进行水洗，洗净涂层表面磷酸溶液，直到涂层厚度达到设计规定值为止：无机富锌涂料每次涂层厚度为5~8mm。
6）. 安装: 严格按施工组织设计进行，安装前，再次对构件明细表核对进场的构件，查验产品合格证和设计图纸。工厂预拼装过的构件在现场组装时，根据预拼装记录进行。
由于受到施工场地的限制，无法采用大吨位长臂的起重机械，经过现场论证计算，采用内爬升式独立桅杆吊装，桅杆基座固定在已完的内筒结构上，随着结构的上升，内爬升式独立桅杆不断提升，直至安装完毕。
7）. 主柱钢管砼浇灌
当每段主柱安装并与内筒连接后，即进行砼浇灌。砼为C40预拌商品砼，其粗骨料粒径采用5-30mm，水灰比≤0.45，坍落度≥150mm，由泵车送到管口上部，在浇灌前，先浇灌厚度100-200mm与砼同强度等级的水泥砂装，防止抛下的砼骨料产生弹跳。采用钢管外附着式振捣器振捣；每次砼抛落量约0.8m3左右；浇灌时连续进行；浇灌到距管口上端约500mm时，停止浇灌砼，以方便钢管的安装对接。
8）. 焊接:主管对接采用全焊透对接焊缝，坡口介于25—30°之间，先用小焊条打底，然后用常规焊条施焊，角焊缝端部在构件的转角处连续绕角施焊，垫板、节点板的连续角焊缝，其落弧点距焊缝端部至少10mm，焊接厚度不超过设计焊缝厚度的2/3,且不应大于8mm，定位焊位置布置在焊道以内，由持合格证的焊工施焊。
焊缝等级及检查要求：
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焊缝类型 |
焊缝等级 |
探伤方法。 |
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1 |
全焊透对接焊缝 |
二级 |
超声波探伤 |
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2 |
主管与主管的焊接 |
二级 |
超声波探伤 |
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3 |
所有柱头柱脚的焊缝，￠16大拉杆耳版、垫板与主管的焊缝 |
二级 |
超声波探伤 |
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4 |
焊接工字钢的板与腹板T型连接 |
二级 |
超声波探伤 |
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5 |
工字钢与主管的相关线焊缝 |
二级 |
超声波探伤 |
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6 |
其余焊缝 |
三级 |
外观检查 |
9.） 拉杆、接索的安装
主拉杆长度约13M左右，分段加工现场对接，对接时严格按工艺进行，焊后并进行超声波探伤，焊缝达I级。焊接后进行纠直，并对焊缝进行打磨。 拉索结构预应力的控制对安装位置的精确度影响很大，拉索在张拉后所产生的伸长对安装位置的影响是施工的关键，所以在张拉前，通过试验确定拉索材料在张拉力作用下的延伸率，然后计算出拉索的延伸长度。张拉过程中，整体的控制尤为重要，需用应力控制和应变控制两种交叉进行，从而保证安装位置的正确。同方向的拉索，张拉应力应保持一致，以确保玻璃安装后的变形一致。张拉时使用扭力扳手按计算值逐级施力。
6.9本章学习小结
长期以来，我国主要采用钢筋混凝土结构，广大工程技术人员和施工管理人员对钢结构工程施工、监理比较生疏。针对这种情况，本章主要介绍了钢结构构件的加工制作、钢结构连接施工、多层及高层钢结构工程、大跨度钢结构工程（包括轻型门式刚架结构和网架结构）、钢结构涂装工程、钢结构工程安全技术等内容。
1．钢结构构件的加工制作
结构钢构件由于类型多、技术复杂、制作工艺要求严格，一般均由专业工厂来加工制作。钢结构构件的加工制作，包括加工制作前的准备、零件加工、构件组装、成品表面处理等。
2．钢结构连接施工
钢结构连接主要采用焊接和高强度螺栓连接。
钢结构焊接广泛使用的是电弧焊，在电弧焊中又以药皮焊条手工焊条、自动埋弧焊、半自动与自动CO2气体保护焊为主；在某些特殊场合，则必须使用电渣焊。焊接工艺要点包括：焊接工艺设计、焊条烘烤、定位点焊、焊前预热、焊接顺序确定、焊后热处理等。
高强度螺栓分为大六角头高强度螺栓（即扭矩形高强度螺栓）和扭剪型高强度螺栓两种。高强度螺栓连接包括螺栓安装和紧固两个程序。
3．多层及高层钢结构工程
多层及高层钢结构工程规模大、结构复杂、工期长、专业性强，其安装施工应根据建筑物的平面形状、结构型式、安装机械的数量和位置等，合理划分安装施工流水区段，确定安装顺序，编制构件安装顺序表。多层及高层钢结构施工，主要包括构件吊点设置与起吊、构件安装与校正、楼层压型钢板安装等。
4．轻型门式刚架结构工程
轻型门式刚架结构工程包括门式刚架结构的安装和彩板围护结构安装。
门式刚架结构是大跨建筑常用的结构形式之一，属平面杆系结构。门式刚架结构安装工艺流程为：钢柱安装→钢柱校正→斜梁地面拼装→斜梁安装、临时固定→钢柱重校→高强度螺栓紧固→复校→安装檩条、拉杆→钢结构验收。
彩色钢板围护结构是指将彩色有机涂层钢板按设计要求经工厂或现场加工成的屋面板或墙面板，用各种紧固件和各种泛水配件组装成的围护结构。其安装施工过程包括：放线、板材安装、门窗安装、配件安装等。配件的安装时，应作二次放线。
5．网架结构工程
网架结构是我国大跨度建筑中采用最多的结构形式，属空间杆系结构。通常空间杆系结构的施工方法分为两大类，即高空拼装和地面拼装后起吊，前一类方法的主要问题是如何在高空进行有效的施工，而后一类方法是应该采用什么样的机具与工艺的问题。
根据结构形式及施工条件的不同，网架的安装可采用高空散装法、分条或分块安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法等。
6．钢结构涂装工程
钢结构的防腐与防火，目前主要采用涂料涂装的方法。
钢结构构件防腐涂装前，钢材表面应进行除锈处理。除锈等级分为喷射或抛射除锈（用字母“Sa”表示）、手工和动力工具除锈（用字母“St”表示）、火焰除锈（用字母“F1”表示）三种类型。钢结构防腐涂装，常用的施工方法有刷涂法和喷涂法两种。
钢结构防火涂装前钢材表面表面应除锈，并根据设计要求涂装防腐底漆。防火涂料按涂层的厚度分为薄涂型钢结构防火涂料（B类）和厚涂型钢结构防火涂料（H类）两类。薄涂型防火涂料和厚涂型防火涂料一般均采用喷涂法施工。
7．钢结构工程安全技术
钢结构工程安全技术，主要包括安装工程安全技术和涂装工程安全技术。
安装工程安全技术，主要是高空安装作业及临边、洞口、攀登、悬空、立体交叉作业等施工安全技术；起重机作业防倾翻安全技术；塔式起重机、电焊机等电气设备使用防触电安全技术；针对钢结构耐火性能差的特性，施工现场的消防安全措施。
钢结构防腐涂料涂装，应重视防火、防暴、防毒工作。钢结构防火涂料涂装，应注意操作人员的安全保护和溶剂型涂料施工的防火安全。
本章的重点是：多层及高层钢结构、轻型门式刚架结构和网架结构的安装施工工艺；钢结构工程安全技术。 | 
