第1章緒論
1.1 概述
自上世紀七十年代末以來，隨著我國改革開放政策的提出、實施和不斷推進，國民經濟得到了快速增長，科學技術進步迅速，人們的物質與精神文化生活需求也日益提高。在建設領域，人們對各類建築物，不再僅僅侷限於安全性、實用性、可靠性、經濟性的要求，更賦予其應具有一定的精神文化需求，提出了更多、更新、更高和更獨特的要求。鋼結構因具有綜合力學效能好、重量輕、便於拆裝、生產周期短、易於實現高度現代工業化生產、可**利用等優點，以及更易實現新穎和靈巧的結構形式，在當今建築領域得到了廣泛的應用。
隨著新的結構體系、新的設計計算理論及新的材料、新的製作安裝工藝的不斷湧現，特別是計算機技術和工程力學理論的飛速發展，鋼結構必將得到更大範圍的應用和更深層次的發展。
改革開放以來，我國鋼產量迅速增加，從2023年的3178萬噸到2023年首次突破億噸大關並位居世界第一；2023年已超過5億噸，2023年再增產13.5%至5.68億噸，已保持連續14年穩居世界首位。
同時，隨著我國高強度鋼材生產工藝的不斷提高與完善，建築鋼結構使用鋼材已發展到q420和q460，鋼材的綜合性能有了明顯的改善，如屈強比較低、塑性和韌性較高、焊接效能和z向效能大大改善等。而且還可根據特殊結構的需求，生產耐候性能優良的耐候鋼材。
鋼材產量的迅速增加和質量的不斷提高，為發展我國建築鋼結構建設事業創造了極好的時機。建築鋼結構的應用領域已有了很大的擴充套件，從早期僅有的一些國家重點工程和大型/重型廠房採用鋼結構，到今天的普通單層/多層房屋、高層/超高層建築、大跨度建築、塔桅建築等都大量採用了鋼結構。目前，年完成單層鋼結構輕型房屋已達數千萬平方公尺以上；已建和在建的高層及超高層鋼結構建築有上百幢，如421m高的上海金茂大廈（圖1.
1-1）、492m高的上海環球金融中心（圖1.1-2）、632m高的上海中心（圖1.1-3，在建）、234m高的北京央視大樓 （圖1.
1-4）；432m高的廣州珠江新城西塔（圖1.1-5）；高聳結構有世界最高觀光電視塔—廣州新電視塔（高610m，圖1.1-6）、上海東方明珠電視塔（高468m，圖1.
1-7）等；大跨度結構有廣州國際會展中心（跨度126m，圖1.1-8）、國家體育場－鳥巢（南北向332.3m，東西向297.
3m，圖1.1-9）、南京奧體中心體育場（主拱跨度360m，圖1.1-10）、瀋陽奧林匹克體育中心體育場（主拱跨度360m，圖1.
1-11）等；複雜結構有廣東科學中心（圖1.1-12）、大連國際會議中心（圖1.1-13）等；我國第一幢多面體空間剛架結構─國家游泳中心，即水立方（圖1.
1-14），以及弦支穹頂結構的代表作奧運會羽毛球館（圖1.1-15）等。
上述建築物、構築物的建成，標誌著我國在鋼結構設計、製作和安裝等方面均已達到國際先進水平或領先水平。
我國建築鋼結構企業也在建築鋼結構發展的浪潮中茁壯成長，湧現出了一大批優秀的鋼結構製造和安裝企業，完成了大量大型、複雜、新、特、奇的建築鋼結構工程的製作和安裝施工，其中許多任務程不僅成為當地的標誌性建築物，甚至還登上了世界奇觀建築的排行榜。現在，我國的鋼結構製造企業不僅規模大，而且技術先進，自動、半自動生產線以及相配套的數控技術得到普遍應用，基本實現了專業化、機械化、現代化、工業化、規模化生產。鋼結構安裝企業也蓬勃發展，各類安裝裝置齊全，安裝、測量技術先進，施工階段的分析驗算、資訊化控制等技術得到普遍重視和廣泛應用。
《建築鋼結構製作工藝學》是一門實踐性較強、交叉學科較多的專業課，內容主要包括：建築鋼結構製作的基本概念、建築鋼結構材料及效能、施工詳圖設計、鋼結構構件加工方法及工藝、鋼結構焊接方法及焊接工藝、典型構件加工製作工藝、螺栓連線及施工工藝、鋼結構預拼裝及工藝、鋼結構塗裝及施工工藝、構件質量驗收、構件包裝、構件運輸、鋼結構質量控制等方面的基礎理論和實際應用知識。
圖1.1-1 上海金茂大廈圖1.1-2 上海環球金融中心圖1.1-3 上海中心
圖1.1-4 北京央視大樓（新址） 圖1.1-5 廣州珠江新城西塔圖1.1-6 廣州新電視塔
圖1.1-7 上海東方明珠電視塔圖1.1-8 廣州國際會展中心
圖1.1-9 國家體育場（鳥巢圖1.1-10 南京奧體中心體育場
圖1.1-11 瀋陽奧林匹克體育中心體育場圖1.1-12 廣東科學中心
圖1.1-13 大連國際會議中心
圖1.1-14 國家游泳中心（水立方圖1.1-15 奧運會羽毛球館
1.2 建築鋼結構加工製作特點與方法
1.2.1 加工製作特點
建築鋼結構製作的最小單元為零件，它是組成部件和構件的基本單元，如節點板、肋板等；由若干零件組成的單元稱為部件，如焊接h型鋼、鋼牛腿等；由零件或由零件和部件組成的單元稱為構件，如梁、柱、支撐等。構件的連線可以用焊接、栓接、鉚接等多種連線形式。完整的鋼結構產品，需要通過將原材料使用機械裝置和成熟的工藝方法，進行各種加工處理，達到規定產品的預定要求目標。
鋼結構製作需要運用剪、衝、切、折、割、鑽、焊、鉚、噴、壓、滾、彎、卷、刨、銑、磨、鋸、塗、拋、熱處理、無損檢測等加工裝置，並輔之以各種專用胎具、模具、夾具、吊具等工藝裝備，以保證構件形狀和尺寸能達到設計要求。
由於建築鋼結構形式多樣，不同的建築、不同的結構形式，構件的形狀、尺寸與要求均不同，即使同一結構也很少有完全相同的構件。而且由於工程量大、工期緊、對製造成本控制嚴，因此，建築鋼結構的加工製作與其它產品相比，具有以下特點：
1. 專業化
我國對建築企業實行嚴格的專業資質要求制度，作為建築鋼結構的製作必須符合這一制度的要求，從事建築鋼結構製作的單位必須取得相應的資質，並在其資質允許範圍內從事加工製作的生產、經營活動。未取得建築鋼結構製作資質的單位和個人不得從事建築鋼結構的加工製作。而且隨著建築結構形式的多樣化和新穎化，建築質量要求更趨嚴格和專業，使得對建築鋼結構加工製作的專業化要求更高。
2. 規模化
在我國，建築工程實行招投標制度，每項鋼結構工程的製作量都相當大，所以對參與建築工程鋼結構製作的單位的生產規模均有一定要求，必須具備滿足工程量和工程進度的生產加工能力。這就使得建築鋼結構的加工製作應具有一定規模。
3. 工業化
鋼結構加工製造周期短、建設速度快。為了滿足這一需求，提高生產效率，實現規模化生產，有效地降低生產成本，保證產品質量，現代建築鋼結構的加工製作必須是機械化、自動化的工業化生產。自動、半自動生產線以及相配套的全自動數控裝置得到普遍應用，鋼結構零部件的加工基本採用機械化加工，焊接基本採用自動或半自動焊，質量穩定，可靠度高。
4. 多樣化
建築鋼結構的加工製作手段涉及鋼材的各種冷加工、熱加工技術和表面處理技術。冷加工技術主要有：剪下、衝剪、折彎、鑽削、滾圓、車削、刨削、銑削、鋸切等；熱加工技術主要有：
火焰切割、等離子切割、焊接、鑄造、鍛造、熱處理等；此外還有除鏽、塗料塗裝、熱噴塗、熱鍍等金屬材料表面處理技術。
1.2.2 加工製作方法
建築鋼結構按結構形式和應用範圍，一般可分為：
(1) 大跨度空間鋼結構（如桁架結構、網架結構、網殼結構等）；
(2) 高層/超高層鋼結構（如寫字樓、酒店等）；
(3) 多層鋼結構（如多層廠房、超市、辦公樓等）；
(4) 單層鋼結構（如單層廠房、倉庫等）；
(5) 預應力鋼結構（如張弦結構、弦支穹頂結構、斜拉結構等）；
(6) 住宅鋼結構（如低層/別墅結構、多層結構、高層/小高層結構等）；
(7) 高聳鋼結構（如電視塔、發射塔等）；
(8) 鋼混組合結構；
(9) 其他鋼結構（如橋梁結構、鍋爐支架、裝置平台等）。
雖然結構形式不同，但其共同點是：均由構件、節點通過某種連線方法（焊縫連線、螺栓連線、鉚釘連線或混合連線）而成。這些構件、節點是由鋼材通過一定的方法加工製作成最小的單元—零件，零件通過組裝、焊縫連線製作成部件，然後由零件和部件通過組裝、焊接製作成構件或節點。
構件或節點經檢驗合格後進行表面處理加工、防腐加工，最終成為成品構件/節點。
按製作過程，構件製作可分為施工詳圖設計、原材料採購、零件與部件的加工、組裝、焊接、矯正、預拼裝、表面處理、塗裝、包裝、運輸等過程。
1. 加工
零件與部件的加工分：鋼材切割加工、邊緣加工、端部銑平加工、彎曲、成形和制孔等。
(1) 切割加工：鋼材的切割加工有機械剪下、氣割和等離子切割等方法；
(2) 邊緣加工：常用的方法主要有鏟邊、刨邊、銑邊、碳弧氣刨、氣割和坡口機加工等；
(3) 端部銑平：主要為端麵銑削加工；
(4) 彎曲：鋼材的彎曲按加工方法分折彎、壓彎、滾彎和拉彎等，按加熱方式分冷彎和熱彎兩種；
(5) 成形（型）：有彎制（捲製）成形（型）和模具壓制成形等加工方法；
(6) 制孔：通常採用鑽孔和沖孔的方法來加工孔。
2. 組裝
構件組裝根據零部件的定位方法可分為劃線定位組裝和用樣板或定位器組裝兩類。具體方法有：地樣法、仿形複製裝配法、立裝法、臥裝法、胎模裝配法等。
3. 焊接
常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護電弧焊、埋弧焊、電渣焊、栓釘焊等。
4. 表面處理
塗裝前鋼材表面處理（即除鏽處理）的方法有：手工和動力工具除鏽、噴射或拋射除鏽、火焰除鏽、酸洗除鏽等。
5. 塗裝
塗裝的主要內容有防腐塗裝和防火塗裝，目前絕大多數鋼結構工程均採用塗料進行防腐和防火。塗裝的主要方法有：刷塗法、滾塗法、浸塗法、空氣噴塗法、無氣噴塗法等。
由於鋼結構構件的多樣性，不同構件其技術要求和質量標準不同，各鋼結構加工製作廠的技術水平、裝置能力等也有差異。因此在製作中具體的加工製作方法也不盡相同。在實際生產中，應根據構件的技術要求和具體特點，以及製作廠的技術、裝置、操作人員技能水平、加工習慣等實際情況，選擇合適的加工製作方法。
1.2.3 加工工藝流程
鋼結構製作的工序較多，對加工順序應周密安排，盡可能避免或減少工件倒流，以減少往返運輸和周轉時間。由於製作廠裝置能力和構件的製作要求各有不同，所以工藝流程略有不同，圖1.2-1為大流水作業生產的一般工藝流程。
圖1.2-1 大流水作業生產的工藝流程
對於有特殊加工要求的構件，應在製作前制定專門的加工工序，編制專項工藝流程和工序工藝卡。
1.3 建築鋼結構節點連線方法
鋼結構是由鋼板、型鋼等通過必要的連線組成基本構件，如梁、柱、桁架等；再通過一定的安裝連線裝配成空間整體結構，如屋蓋、廠房、鋼閘門、鋼橋等。可見，連線的構造和計算是鋼結構設計的重要組成部分。好的連線應當符合安全可靠、節約鋼材、構造簡單和施工方便等原則。
鋼結構的基本連線方法可分為焊縫連線、鉚釘連線和螺栓連線三種（見圖1.4-1），在一些鋼結構中還經常採用組合連線（如栓焊連線等）。
建築鋼結構製作工藝學
第10章構件質量檢驗 包裝及運輸 10.1 構件質量檢驗 10.1.1 概述 構件是指在工廠內製作完成的鋼結構產品，如柱 梁 桁架 支撐 吊車梁 桿件 節點等，是構成結構的基本單元。構件大小的劃分應根據工廠及現場的起重裝置 運輸方式 道路情況 結構型式等綜合考慮 合理選擇。當構件重量或尺寸超過起重能...
鋼結構製作工藝
1.0 總則 1.0.1 為加強我公司鋼結構生產 技術 質量管理，保證工程質量 適應建築鋼結構發展的需要 做到技術先進 經濟合理 安全適用，制定本工藝標準。本標準適用於建築工程的單層 多層 高層等鋼結構的製作生產。1.0.2 編制參考標準及規範 1 高層民用建築鋼結構技術規程 jgj99 1998 ...
鋼結構製作工藝
組裝工藝 1.號料 1.1 鋼材材質 a.鋼板 鋼板厚度t 16時，材質為q345b 161.2放樣人員開草圖時，必須先看清楚圖紙中構件的材質 板厚 尺寸，發現問題及時找技術人員解決，未經技術人員同意任何人不得私自修改圖紙中構件的材質 板厚 尺寸。1.3 對複雜節點及節點連線件進行1 1放樣，放樣時...