一、鋼結構構件的截面形式

★ 1、受拉構件的截面形式

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

當受力較大時，可選用由型鋼或鋼闆組成的實腹式截面形式，如圖9-1（b）所示。當構件較長且受力較大時，可選用型鋼組成的格構式截面形式，如圖9-1（c）所示。

★ 2、受彎構件的截面形式隻受彎矩作用或受彎矩與剪力共同作用的構件稱為受彎構件。實際工程中，以受彎受剪為主但作用着很小的軸力的構件，也常稱為受彎構件。結構中的受彎構件主要以梁的形式出現，通常受彎構件和廣義的梁是指同一對象。按彎曲變形情況不同，構件可能在一個主軸平面内受彎，也可能在兩個主軸平面内受彎。前者稱為單向彎曲構件（梁），後者稱為雙向彎曲或斜彎曲構件（梁）。按支承條件的不同，受彎構件可分為簡支梁、連續梁、懸臂梁等。按在結構體系傳力系統中的作用不同，受彎構件分為主梁、次梁等。按截面形式和尺寸沿構件軸線是否變化，有等截面受彎構件和變截面受彎構件之分。在一些情況下，使用變截面梁可以節省鋼材；但也可能會增加制作成本。按截面構成方式的不同，受彎構件可分實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件受彎的特點，用鋼較省，因此應用普遍。槽鋼翼緣較小，而且截面單軸對稱，剪力中心在腹闆外側，繞截面對稱軸彎曲時容易發生扭轉，使用時常采用一定的措施，或使外力通過剪力中心，或者加強約束條件。

冷彎薄壁型鋼（下圖（b））也是經常用于受彎構件的型鋼截面。在室溫條件下加工成型的冷彎薄壁型鋼，闆壁都較薄，國内目前生産的主要在1.5～3.0mm的範圍内，所以多用在承受較小荷載的場合下。例如房屋建築中的屋面檩條和牆梁。

由于受到軋制設備的限制，當型鋼規格不能滿足受彎構件的要求、或考慮最大限度地節省鋼材時，可采用焊接組合截面（下圖（c））。焊接組合截面由若幹鋼闆、或鋼闆與型鋼連接而成。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。從而節省用鋼。用3塊鋼闆組成的工字形截面、4塊鋼闆組成的箱形截面，以及由若于個箱室組成的多室箱形截面。在工程中應用也很廣泛。

空腹式截面（下圖（d））可以減輕構件的自重。在建築結構中也方便了管道的通行，對外露的結構構件，有時還能起到空間韻律變化的作用。

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

★ 3、壓彎構件的類型與截面形式

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

建築框架中的鋼柱大多是典型的壓彎構件；鋼桁架中的弦杆和腹杆若比較粗短，加上端部有很強的轉動約束時，也是壓彎構件。圖9-3壓彎構件截面形式。

壓彎構件的截面形式按其組成方式區分，可以有型鋼 （圖9-3a、b）、鋼闆焊接組合截面（圖9-3c、g）或型鋼與型鋼、型鋼與鋼闆的組合截面（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），有雙軸對稱也有單軸對稱截面；除了實腹式截面外（圖9-3a～j），為了提高截面的抗彎剛度，還常常采用格構式截面（圖9-3k～o）。

二、鋼結構構件的連接方式鋼結構構件間的連接方式主要有高強螺栓連接、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型鋼柱可用高強螺栓連接或高強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。（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螺栓連接和焊接。

三、鋼構件的制作鋼結構工程與混凝土結構工程的最大不同在于其構件的絕大部分是在加工廠完成的，因此，鋼構件的制作質量特别是尺寸精度直接影響鋼結構的現場安裝。

鋼構件在加工廠制作的流程為：編制構件制作指示書→原材料矯正→放樣、号料、切割→制孔、邊緣加工→組裝和焊接→端部加工和摩擦面處理→除鏽和塗裝→驗收和發運。

★ 1、編制構件制作指示書

鋼構件的制作，是鋼結構工程中的一項十分重要的作業過程，在制作前應根據設計文件和施工圖以及制作條件，編制構件制作施工指示書。其主要内容有：

　　（1）施工中所依據的标準和規範；　　（2）成品的技術要求，其中包括工序的技術要求和各技術工種的技術要求；　　（3）采用的加工、焊接設備和工藝裝備；　　（4）焊工和檢驗人員的資格證明；　　（5）制作廠家的管理和質量保證體系；　　（6）各類檢查表格。

★ 2、矯正

型材在軋制、運輸、裝卸、堆放過程中，可能會産生表面不平、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，有的則需在切割之後進行矯正。在矯正時，應注意下述幾點：（1）碳素結構鋼和低合金結構鋼應注意矯正的環境溫度和加熱溫度，碳素結構鋼在環境溫度低于-16℃、低合金結構鋼在環境溫度低于-l2℃時，不得進行冷矯正和冷彎曲。（2）在加熱矯正時，加熱溫度應根據鋼材性能選定，但不得超過900℃。低合金結構鋼在加熱矯正後應緩慢冷卻。（3）矯正後的鋼材表面，不應有明顯的凹面與損傷，劃痕深度不得大于0.5mm，且應符合國家現行有關規範對表面質量的要求。鋼材矯正後的允許偏差，應符合有關鋼結構規範或其它設計資料的規定。

★ 3、放樣、号料和切割

放樣和樣闆（樣杆）是号料的依據，應根據批準的施工圖進行放樣，制作樣闆或樣杆，并規定其允許偏差，便于工序檢查，對于平行線距離和分段尺寸、寬度、長度、孔距，其允許偏差為±0.5mm；對角線差1.0mm；加工樣闆的角度允許偏差為±20ˊ。放樣應采用經過計量檢定的鋼尺，并将标定的偏差值計入量測尺寸。尺寸劃法應先量全長後分尺寸，不得分段丈量相加，避免誤差積累。

号料應使用經過檢驗合格的樣闆（樣杆），避免直接用鋼尺所造成的過大偏差或看錯尺寸而引起的不必要損失。号孔應使用與孔徑相等的圓規号孔，并打上樣沖作出标記，便于鑽孔後檢查孔位是否正确。号料的允許偏差為：零件外形尺寸±1.0mm，孔距±0.5mm。

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

★ 4、邊緣加工和制孔

切割後的鋼闆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、坡口機切削等方法，邊緣加工需用樣闆控制坡口角度和各部尺寸，當采用氣割或機械剪切的零件，其邊緣加工的刨削量不應小于2.0mm。

制孔時，應注意孔的類型及其制作要求。對于A、B級螺栓孔應保證孔距精度和孔壁表面粗糙度；對于C級螺栓孔應保證摩擦型高強度螺栓孔徑比杆徑大1.5～2.0mm承壓型高強度螺栓孔徑比杆徑大1.0～1.5mm。　　

★ 5、組裝和焊接

闆材、型材由于長度（闆材包括寬度）受到限制，往往需要在工廠進行拼接；一個較複雜的構件由很多零件或部件 （組合牛腿等）組成。為減少構件的焊接殘餘應力，應先進行材料拼接和部件組裝，待焊接、矯正後再進行構件的組裝、焊接。通常，焊接H型鋼和柱均先在拼裝台座上進行焊接小組裝，框架短梁與柱身再進行焊接大組裝，形成梁柱的框架節點。

焊接工藝評定是保證鋼結構焊縫質量的前提，通過焊接工藝評定選擇最佳的焊接材料、焊接方法、焊接工藝參數、焊後熱處理等，以保證焊接接點的力學性能達到設計要求。對于任何施工單位首次使用的鋼材、焊材及改變焊接方法、焊後熱處理等，必須進行焊接工藝評定，工藝評定合格後寫出正式的焊接工藝評定報告和焊接工藝指導書；用于指導構件的焊接組裝。焊工應經過考試并取得合格證後方可從事焊接工作，焊工停焊時間超過6個月，應重新考試。

鋼構件的闆件間焊接接頭形式主要有對接接頭、T形接頭、角接接頭、十字接頭等。對接焊縫及對接和角接組合焊縫，應在焊縫的兩端設置引弧和引出闆，其材料和坡口形式應與焊件相同。引弧和引出的焊縫長度：埋弧焊應大于50mm；手工電弧焊及氣體保護焊應大于20mm焊接完畢後應采用氣割切除引弧和引出闆，并修磨平整。

角焊縫轉角處宜連續繞角施焊，起落弧點距焊縫端部宜大于l0mm，角焊縫端部不設置引弧和引出闆的連續焊縫，起落弧點距焊縫端部宜大于l0mm，且弧坑應填滿。

焊接厚度大于50mm的碳素結構鋼和厚度大于36mm的低合金結構鋼，施焊前應進行預熱，焊後應進行後熱。預熱溫度宜控制在100～150℃；後熱溫度應由試驗确定。預熱區在焊道兩側，每側寬度均應大于焊接厚度的兩倍，且不應小于100mm。

在工廠進行焊接時，除采用常規的手工電弧焊外，可采用CO2氣體保護電弧焊，該方法用已為氣體對焊縫進行保護，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。對于H型鋼的翼緣與腹闆、箱形柱的四個角區還可采用自動埋弧焊進行焊接組裝。

碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度、低合金結構鋼應在完成焊接24h以後，方可進行焊縫探傷檢驗。局部探傷的焊縫，有不允許的缺陷時，應在該缺陷兩端的延伸部位增加探傷長度，增加的長度不應小于該焊縫長度的10%，且不應小于200mm；當仍有不允許的缺陷時，應對該焊縫進行百分之百探傷檢查。

栓釘焊焊後應進行彎曲試驗檢查，檢查數量不應少于1%；當用錘擊焊釘（螺柱）頭、使其彎曲至30o時，焊縫和焊熱影響區不得有肉眼可見裂紋。

★ 6、端部銑平和摩擦面處理

鋼構件的端部銑平應在矯正合格後進行，兩端銑平時，構件長度的允許偏差為 2.0mm；零件長度的允許偏差為 0.5mm；銑平面的平面度允許偏差為0.3mm；銑平面對軸線的垂直度允許偏差為1/500。

鋼構件摩擦面處理是指使用高強螺栓連接時構件接觸面的鋼材表面加工，經過加工使其接觸處表面的抗滑移系數達到設計要求額定值，一般取0.45～0.55。在施工條件受限制時，局部摩擦面可采用角向磨光機打磨，打磨方向宜與構件受力方向垂直，範圍不應小于螺栓孔徑的4倍。通常摩擦面采用噴砂後生赤鏽的處理方法，按此法處理後的摩擦面在出廠前應按批作抗滑移試驗，最小值應符合設計要求。

★ 7、塗裝和編号

在鋼材表面塗刷防護塗層，是防止腐蝕的主要手段。其塗料、塗裝遍數、塗層厚度均應符合設計要求。當設計對塗層厚度無要求時，宜塗裝4～5遍，塗層幹漆膜總厚度：室外應為150μm，室内應為125μm，其允許偏差為-25μm。塗裝工程由工廠和安裝單位共同承擔時，每遍塗層幹漆膜厚度的允許偏差為-5μm。當設計對塗層厚度有要求時，設計最低塗層幹漆膜厚度加允許偏差的絕對值即為塗層的要求厚度，其允許偏差應符合設計對塗層厚度無要求時的規定。塗裝時環境溫度宜在5～38℃之間，相對濕度不應大于85%，構件表面有結露時不得塗裝，塗裝後4h内不得淋雨。施工圖中注明不塗裝的部位不得塗裝。安裝焊縫處應留出30～50mm暫不塗裝。

鋼構件塗裝完畢後，應在構件上标注構件的原編号。大型構件還應标明質量、重心位置和定位标記。

★ 8、驗收和發運

鋼構件制作完成後需按施工圖、編制的制作施工指導書以及 《鋼結構工程施工及驗收規範》的規定進行驗收。鋼構件出廠時，應提交下列資料：産品合格證；施工圖和設計變更文件，設計變更内容應在施工圖中相應部位注明；制作中對技術問題處理的協議文件；鋼材、連接材料和塗裝材料的質量證明書或試驗報告；焊接工藝評定報告；高強螺栓摩擦面抗滑移系數試驗報告、焊縫無損檢驗報告及塗層檢驗資料；主要構件驗收及預拼裝記錄等。

包裝應在塗層幹燥後進行；包裝應保護構件塗層不受損傷，保證構件、零件不變形、不損壞、不散失；包裝應符合運輸的有關規定。包裝箱上應标注構件、零件的名稱、編号、質量、重心和吊點位置等，并應填寫包裝清單。

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