建筑钢结构制作工艺学.docVIP

第1章 绪 论 1.1 概 述 自上世纪七十年代末以来，随着我国改革开放政策的提出、实施和不断推进，国民经济得到了快速增长，科学技术进步迅速，人们的物质与精神文化生活需求也日益提高。在建设领域，人们对各类建筑物，不再仅仅局限于安全性、实用性、可靠性、经济性的要求，更赋予其应具有一定的精神文化需求，提出了更多、更新、更高和更独特的要求。钢结构因具有综合力学性能好、重量轻、便于拆装、生产周期短、易于实现高度现代工业化生产、可回收利用等优点，以及更易实现新颖和灵巧的结构形式，在当今建筑领域得到了广泛的应用。随着新的结构体系、新的设计计算理论及新的材料、新的制作安装工艺的不断涌现，特别是计算机技术和工程力学理论的飞速发展，钢结构必将得到更大范围的应用和更深层次的发展。 改革开放以来，我国钢产量迅速增加，从1978年的3178万吨到1996年首次突破亿吨大关位居世界第一2008年已超过5亿吨，2009年再增产13.5%至5.68亿吨，连续14年稳居世界首位。随着我国高强度钢材生产工艺的不断提高与完善，钢结构钢材已发展到Q420和Q460，钢材的综合性能有明显的改善，如屈强比较低、塑性和韧性较高、焊接性能和Z向性能大大改善等。而且根据结构的，生产耐候性能优良的耐候钢材。 钢材产量的迅速提高，为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。建筑钢结构的应用领域已有了很大的扩展，从仅有的一些国家重点工程和大型/重型厂房采用钢结构到今天的普通单层/多层房屋、高层/超高层建筑、大跨度建筑、塔桅建筑等都大量采用了钢结构。目前，年完成单层轻型房屋已达数千万以上；已建和在建的高层及超高层钢结构百幢，如421m上海金茂大厦（图1.1-1）、492m上海环球金融中心（图1.1-2）、632m上海中心（图1.1-3，在建）、234m北京央视大楼 （图1.1-4）；432m广州珠江新城西塔（图1.1-5）高耸结构广州新电视塔（高610m，图1.1-6）、上海东方明珠电视塔（高468m，图1.1-7）大跨度结构广州国际会展中心（跨度126m，图1.1-8）、国家体育场－鸟巢（南北向332.3m，东西向297.3m，图1.1-9）、南京奥体中心体育场（主拱跨度360m，图1.1-10）、沈阳奥林匹克体育中心体育场（主拱跨度360m，图1.1-11）复杂结构广东科学中心（图1.1-12）、大连国际会议中心（图1.1-13）多面体空间刚架结构国家游泳中心，即水立方（图1.1-14）弦支穹顶结构的奥运会羽毛球馆（图1.1-15）。 图1-1 上海金茂大厦 图1-2 上海环球金融中心 图1-3 上海中心 图1.1-4 北京央视大楼（新址）图1.1-5 广州珠江新城西塔 图1.1-6 广州新电视塔 图1.1-7 上海东方明珠电视塔 图1.1-8 广州国际会展中心 图1.1-9 国家体育场（鸟巢） 图1.1-10 南京奥体中心体育场 图1.1-11 沈阳奥林匹克体育中心体育场 图1.1-12 广东科学中心 图1.1-13 大连国际会议中心 图1.1-14 国家游泳中心（水立方） 图1.1-15 奥运会羽毛球馆手工电弧焊气体保护电弧焊埋弧焊图1.2-1大流水作业生产的工艺流程 (a) 焊缝连接 (b) 铆钉连接 (c) 螺栓连接 图1.3-1 钢结构的连接方法 1. 焊缝连接 焊缝连接（图1.3-1a）是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。而且，焊缝连接的刚度较大，密封性能好。焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。焊接结构低温冷脆问题也比较突出。 2. 铆钉连接 铆钉连接（图1.3-1b）的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工，现已很少采用。 3. 螺栓连接 螺栓连接（图1.3-1c）分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代