南理工：鋼結構施工與算量三校樣成品尺寸：260mm×185mm版芯：39字×39行文件路徑:Ｂook2J
鋼結構施工與算量
鋼結構施工與算量
出版社南大序號
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南 京 大 學 出 版 社
圖書在版編目（CIP）數據
鋼結構施工與算量 \/ 劉如兵, 薑榮斌, 張軍主編
. —南京: 南京大學出版社, 2019.1
ISBN 9787305208713
Ⅰ. ①鋼…Ⅱ. ①劉…②薑…③張…Ⅲ. ①鋼結構
－工程施工－高等學校－教材②鋼結構－建築工程－工程
造價－高等學校－教材Ⅳ. ①TU758.11②TU723.3
中國版本圖書館CIP數據核字(2018)第197710號
出版發行南京大學出版社
社址南京市漢口路22號郵編210093
出版人金鑫榮
書名鋼結構施工與算量
主編劉如兵薑榮斌張軍
責任編輯朱彥霖劉燦編輯熱線02583597482
照排南京理工大學資產經營有限公司
印刷南京玉河印刷廠
開本787×10921\/16印張 18.75 字數456千
版次2019年1月第1版2019年1月第1次印刷
ISBN9787305208713
定價46.00元
網址：http:\/\/www.njupco.com
官方微博：http:\/\/weibo.com\/njupco
微信服務號：njuyuexue
銷售谘詢熱線：（025）83594756
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編委會
主任： 袁洪誌 （常州工程職業技術學院）
副主任： 陳年和 （江蘇建築職業技術學院）
湯金華 （南通職業大學）
張蘇俊 （揚州工業職業技術學院）
委員： （按姓氏筆畫為序）
馬慶華 （連雲港職業技術學院）
玉小冰 （湖南工程職業技術學院）
劉如兵 （泰州職業技術學院）
劉霽 （湖南城建職業技術學院）
湯進 （江蘇商貿職業學院）
李晟文 （九州職業技術學院）
楊建華 （江蘇城鄉建設職業學院）
吳書安 （揚州職業大學）
何隆權 （江西工業貿易職業技術學院）
徐永紅 （常州工程職業技術學院）
常愛萍 （湖南交通職業技術學院）
前言
前言
本書主要為配合高職高專建築工程技術專業學生學習鋼結構施工與算量而編寫，根據《鋼結構設計標準》（GB 50017—2017）、《房屋建築與裝飾工程工程量計算規範》（GB 50854—2013）、《鋼結構工程施工質量驗收規範》（GB 50205—2001）及其他新頒布的有關規範、多年教學體會和工程實踐經驗編寫。全書共分10章：緒論、鋼結構材料的選擇、鋼結構識圖、鋼結構加工製作、鋼結構安裝、鋼結構的塗裝工程、鋼結構施工質量檢驗、拱結構工程量清單編製、鋼結構工程量清單計價、某鋼結構廠房造價編製實例。
為了使學生能對鋼結構工程有較係統的了解，本書在結合鋼結構工程實踐的基礎上，以規範為根本，吸收已有教學成果、新知識、新技能，重點編寫了鋼結構原材料、鋼結構施工與驗收以及鋼結構工程算量部分內容。全書特點主要是結合專業知識和案例，采用任務驅動教學法，重點讓學生掌握鋼結構原材料及施工、驗收和算量等方麵的知識，不僅要讓學生看懂圖紙，更要讓學生知道所看的圖紙如何施工、如何驗收、如何算量。這正適應了國家高職高專的課程改革要求，便於高職高專學生將鋼結構相關的一係列知識融會貫通地掌握。
本書為江蘇省示範高職院校重點專業建設成果，江蘇省高職院校高水平骨幹專業建設成果，
主要供高職高專建築工程技術專業學生使用，也可作為高教自考、電大函授、專業培訓和工程建設和管理人員的學習參考書。
本書由泰州職業技術學院劉如兵、薑榮斌和揚州工業職業技術學院張軍擔任主編；由泰州市中誠工程谘詢有限公司陳佳佳，正太集團有限公司李存錢，泰州職業技術學院錢軍、朱星擔任副主編。
本書參考和引用了已公開發表、出版的有關文獻和資料，在此謹對所有文獻的作者和曾關心、支持本書的同誌們深表謝意。
在本書編寫過程中，泰州中誠谘詢工程有限公司和正太集團有限公司給予了實質性的幫助，對保證本書編寫質量提出了不少建設性意見。在此表示衷心感謝。
限於編者水平有限，時間倉促，書中難免存在缺點和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。
編 者
2018年7月
編者
2018年7月
南理工：鋼結構施工與算量二校樣成品尺寸：260mm×185mm版芯：39字×39行文件路徑:Ｂook2F
鋼結構施工與算量
第1章緒論
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第1章緒論
1.1鋼結構的發展史
鋼（steel）是鐵碳合金。人類采用鋼結構的曆史和煉鐵、煉鋼技術的發展是密不可分的。早在公元前2000年左右，在人類古代文明的發祥地之一的美索布達米亞平原（位於現代伊拉克境內的幼發拉底河和底格裏斯河之間）就出現了早期的煉鐵術。
我國也是較早發明煉鐵技術的國家之一。在河南輝縣等地出土的大批戰國時代（公元前475～前221年）的鐵製生產工具說明，早在戰國時期，我國的煉鐵技術早已盛行。公元65年（漢明帝時代），我國已成功地鍛鐵（wrought iron）為環，相扣成鏈，建成了世界上最早的鐵鏈懸橋——蘭津橋。此後，為了跨越深穀，便利交通，又陸續建造了數十座鐵鏈橋。其中跨度最大的為1705年（清康熙四十四年）建成的四川大渡河瀘定橋，橋寬2.8m，跨度100m，由9根橋麵鐵鏈和4根橋欄鐵鏈構成，兩端係於直徑20cm、長4m的生鐵鑄成的錨樁上。該橋比美洲1801年才建造的跨度23m的鐵索橋早近百年，比號稱世界最早的英格蘭跨度30m鑄鐵（cast iron）拱橋也早74年。
除鐵鏈懸橋外，我國古代還建有許多鐵建築物，如公元694年（周武氏十一年）我國在洛陽建成的“天樞”，高35m，直徑4m，頂有直徑為11.3m的“騰雲承露盤”，底部有直徑約16.7m用來保持天樞穩定的“鐵山”，這樣的結構相當符合力學原理。又如公元1061年（宋代）我國在湖北荊州玉泉寺建成的13層鐵塔，目前依然存在。所有這些都表明，我們中華民族對鐵結構的應用，曾經居於世界領先地位。
歐美等國家中最早將鐵作為建築材料的應屬英國，但直到1840年以前，還隻采用鑄鐵來建造拱橋。1840年以後，隨著鉚釘（rivets）連接和鍛鐵技術的發展，鑄鐵結構才逐漸被鍛鐵結構取代。1846年～1850年，在英國威爾士修建的布裏塔尼亞橋（Brittania Bridge）是這方麵的典型代表。該橋共有4跨，跨長分別為70m、140m、140m、70m，每跨均為箱型梁式橋，由鍛鐵型板和角鐵經鉚釘連接而成。隨著1855年英國人發明貝氏轉爐煉鋼法和1865年法國人發明平爐煉鋼法，以及1870年成功軋製出工字鋼，工業化大批量生產鋼材（steel products）的能力逐漸形成，強度高且韌性好的鋼材才開始在建築領域逐漸取代鍛鐵材料，自1890年以後更是成了金屬結構的主要材料。20世紀初焊接（welding）技術的出現，以及1934年高強度螺栓（highstrength bolts）連接的出現，極大地促進了鋼結構的發展。除西歐、北美之外，鋼結構在蘇聯和日本等國家也獲得了廣泛的應用，逐漸發展成為全世界所接受的重要結構體係。
由於我國長期處於封建主義統治之下，生產力的發展受到束縛，1840年鴉片戰爭以後，更是淪為了半封建半殖民地國家，經濟凋敝，工業落後，古代在鐵結構方麵的技術優勢早已喪失殆盡。我國在1907年才建成了漢陽鋼鐵廠，年產鋼隻有0.85萬噸。日本帝國主義侵略中國期間，曾在東北的鞍山、本溪建設了幾個鋼鐵企業，瘋狂掠奪我國的寶貴資源。1943年是我國曆史上鋼鐵產量最高的一年，生產生鐵180萬噸，鋼90萬噸，絕大部分都是在東北生產的。這些鋼鐵很少用於建設，大部分被日本帝國主義用於反動的侵略戰爭。
新中國成立以後，隨著經濟建設的發展，鋼結構曾起過重要作用，如第一個五年計劃期間，我國建設了一大批鋼結構廠房、橋梁。但由於受到鋼產量的製約，在其後的很長一段時間內，鋼結構被限製使用在其他結構不能代替的重大工程項目中。這在一定程度上影響了鋼結構的發展。
自1978年我國實行改革開放政策以來，經濟建設獲得了飛速的發展，鋼產量也逐年增加。自1996年超過1億噸以來，我國鋼產量一直位列世界鋼產量之首，2003年更創紀錄地達到了2.2億噸，這逐步改變著鋼材供不應求的局麵。我國的鋼結構技術政策，也從限製使用改為積極合理地推廣應用。近年來，隨著市場經濟的不斷完善，鋼結構製作和安裝企業像雨後春筍般在全國各地湧現，外國著名鋼結構廠商也紛紛打入中國市場。在多年工程實踐和科學研究的基礎之上，我國新的《鋼結構設計標準》（GB 50017—2017）和《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》（GB 50018—2016）也已發布實施。所有這些都為鋼結構在我國的快速發展創造了條件。
中國的鋼結構產業在最近幾年得到了長足的發展，鋼結構企業數量也不斷增多，規模不斷增大。鋼結構市場也隨著改革開放經濟社會的發展和民眾文化知識的普遍提高而日益劇增。現在鋼結構市場成為當今中國市場上份額最大、經濟效益最好的市場之一。許多大企業紛紛開始意識到並且對鋼結構企業進行一定的投資。
近10年的鋼結構工程發展之快、範圍之廣都是空前的，我國也已稱得上世界鋼結構大國。傳統的空間結構如網架、網殼等繼續得到大力推廣，新型空間結構開始得到廣泛的應用，如張弦梁、張弦桁架、弦支穹頂等。上海浦東機場、哈爾濱會展中心、上海會展中心、廣東會展中心等都采用超過100米的張弦桁架，這在世界上也極為少見。廣東白雲機場和三個落葉狀的廣東體育館都是采用了當時先進的空間結構。特別是幾個運動會、博覽會場館更加大采用空間結構的力度，如： 2008年北京奧運會新建的37個場館，2009年山東濟南全運會場館，2010年上海世博會及廣州亞運會場館，2011年深圳大運會場館。值得注意的是，2008年奧運會北京新建的12個場館都顯示了我國在鋼結構方麵高超的技術水平。
1.2鋼結構的特點及應用範圍
在土木建築工程中，除鋼結構外，還有鋼筋混凝土結構、磚石結構、木結構等。做工程規劃時，要根據各類結構的特點，結合工程的具體情況來確定選用結構的類型，以便使工程設計經濟合理。與其他結構相比，鋼結構有如下特點：
（1） 強度高、自重小
鋼材的容重雖然比鋼筋混凝土、磚石及木材大，但因其強度更高，因此在承載力相同的條件下，鋼結構的自重比其他結構要小。如使用H型鋼製作的鋼結構與混凝土結構比較，自重可減輕20％~30％。另一方麵，由於結構自重小，鋼結構就可以承擔更多的外加荷載，或具有更大的跨度；自重小也便於運輸和吊裝，例如：交通不便、取材困難的邊遠山區修建公路或輸電工程時，常常考慮運輸方便而選用鋼橋或鋼製輸電線塔架。
（2） 塑性、韌性好
鋼材破壞前要經受很大的塑性變形，能吸收和消耗很大的能量。因此，一般情況下不會因偶然局部超載而突然發生脆性破壞，對動力荷載的適應性強，抗震性能好。國內外大量的調查表明，地震後，各類結構中鋼結構所受的損害最小。
（3） 材質均勻，工作可靠性高
鋼材在冶煉和軋製過程中，質量受到嚴格的檢驗控製，因而材質比較均勻，質量比較穩定。鋼材各向同性，彈性工作範圍大，因此它的實際工作情況與一般結構力學計算中采用的材料為勻質各向同性體的假定較為符合，工作可靠性高。
（4） 適於機械化加工，工業化生產程度高
組成鋼結構的各個部件一般是在專業化的金屬結構加工廠製造，然後運至現場，用焊接或螺栓進行拚接和吊裝，加工精細，生產效率高，因此，鋼結構是工業化生產程度最高的一種結構。同時，鋼結構也是施工現場工程量最小的一種結構，因而施工周期也最短。此外，鋼結構工程主要是幹作業，能改善施工環境，有利於文明施工。
（5） 采用鋼結構可大大減少砂、石、灰的用量，減輕對不可再生資源的破壞
鋼結構拆除後可回爐再生循環利用，有的還可以搬遷複用，可大大減少灰色建築垃圾。因此，采用鋼結構有利於保護環境、節約資源，被認為是環保產品。
（6） 能製成不滲漏的密閉結構
（7） 耐熱性能好，但耐火性能差
鋼材在常溫至200℃以內性能變化不大，但超過200℃，鋼材的強度及彈性模量將隨溫度升高而大大降低，到600℃時就完全失去承載能力。另外，鋼材導熱性很好，局部受熱（如發生火災）也會迅速引起整個結構升溫，危及結構安全。一般認為，當鋼結構表麵長期受高溫輻射達150℃以上，或短時間內可能受到火焰作用，或可能受到熾熱熔化金屬噴濺以及可能遭受火災襲擊時，就應采取有效的防護措施，如用耐火材料做成隔熱層等。
（8） 易鏽蝕
這是鋼材的最大弱點。據有關資料估算，有10％～12％的鋼材損耗屬於鏽蝕損耗。低合金鋼的抗鏽能力比低碳鋼好，其鏽蝕速度比低碳鋼慢。耐候鋼（見第2章）抗鏽最好，其抗鏽能力高出一般鋼材2～4倍。
鋼材鏽蝕嚴重時會影響結構的使用壽命，因此鋼結構必須采取防鏽措施，徹底除鏽並塗以油漆和鍍鋅等。此外，還應注意使結構經常處於清潔和幹燥的環境中，保持通風良好，及時排除侵蝕性氣體和濕氣；選用的結構構件截麵的形式及構造方式應有利於防鏽；盡量避免出現難以檢查、清洗和油漆之處，以及能積留濕氣和大量灰塵的死角和凹槽，閉口截麵應沿全長和端部焊接封閉；平時應加強維護，及時進行清灰、清汙工作，視塗裝情況，每隔數年應重新油漆一次；必要時可采用耐候鋼，如橋梁等露天結構。
綜合上述特點，與混凝土結構相比，鋼結構是環保型、可再次利用的，也是易於產業化的結構，同時還有較好的綜合經濟指標。例如，因自重小，其地基基礎費用相對較省；因構件截麵相對較小，可增加有效使用麵積；與混凝土結構相比，采用熱軋H型鋼的鋼結構有效使用麵積可增加4％～6％；因施工快、工期短，可節省貸款利息並提前發揮使用效益；工程資料表明，1噸鋼結構可減少7噸混凝土用量，這樣又可以節約能源。
隨著我國國民經濟的不斷發展和科學技術的進步，鋼結構在我國的應用範圍也在不斷擴大。目前鋼結構應用範圍大致如下（圖11～圖16）：
（1） 大跨結構
結構跨度越大，自重在荷載中所占的比例就越大，減輕結構的自重會帶來明顯的經濟效益。鋼材強度高結構重量輕的優勢正好適合於大跨結構，因此鋼結構在大跨空間結構和大跨橋梁結構中得到了廣泛的應用。所采用的結構形式有空間桁架、網架、網殼、懸索（包括斜拉體係）、張弦梁、實腹或格構式拱架和框架等。
圖11上海八萬人體育場
圖12潤揚長江大橋
（2） 工業廠房
吊車起重量較大或者其工作較繁重的車間的主要承重骨架多采用鋼結構。另外，有強烈輻射熱的車間，也經常采用鋼結構。結構形式多為由鋼屋架和階形柱組成的門式剛架或排架，也有采用網架做屋蓋的結構形式。
近年來，隨著壓型鋼板等輕型屋麵材料的采用，輕鋼結構工業廠房得到了迅速的發展。其結構形式主要為實腹式變截麵門式剛架。
（3） 受動力荷載影響的結構
由於鋼材具有良好的韌性，設有較大鍛錘或產生動力作用的其他設備的廠房，即使屋架跨度不大，也往往由鋼材製成。對於抗震能力要求高的結構，采用鋼結構也是比較適宜的。
（4） 多層和高層建築
由於鋼結構的綜合效益指標優良，近年來其在多、高層民用建築中也得到了廣泛的應用。其結構形式主要有多層框架、框架支撐結構、框筒、懸掛、巨型框架等。
圖13金茂大廈和環球金融中心
圖14哈利法塔
（5） 高聳結構
高聳結構包括塔架和桅杆結構，如高壓輸電線路的塔架、廣播、通信和電視發射用的塔架和桅杆、火箭（衛星）發射塔架等。
圖15埃菲爾鐵塔
圖16東方明珠電視塔
（6） 可拆卸的結構
鋼結構不僅重量輕，還可以用螺栓或其他便於拆裝的手段來連接，因此非常適用於需要搬遷的結構，如建築工地、油田和需野外作業的生產和生活用房的骨架等。鋼筋混凝土結構施工用的模板和支架以及建築施工用的腳手架等也大量采用鋼材製作。
（7） 容器和其他構築物
冶金、石油、化工企業中大量采用鋼板做成的容器結構，包括油罐、煤氣罐、高爐、熱風爐等。此外，經常使用的還有皮帶通廊棧橋、管道支架、鍋爐支架、海上采油平台等其他鋼構築物。
（8） 輕型鋼結構
鋼結構重量輕不僅對大跨結構有利，對屋麵活荷載特別輕的小跨結構也有優越性。因為當屋麵活荷載特別輕時，小跨結構的自重也成為一個重要因素。冷彎薄壁型鋼屋架在一定條件下的用鋼量可比鋼筋混凝土屋架的用鋼量還少。輕鋼結構的結構形式有實腹變截麵門式剛架、冷彎薄壁型鋼結構（包括金屬拱形波紋屋蓋）以及鋼管結構等。