10.2 钢结构工程（教案）-《建筑施工技术与机械》同步精品课堂（高教版—第3版）

《建筑施工技术与机械》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 10.2 钢结构工程 授课教师 学时数 2 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 根据《国家职业教育改革实施方案》文件精神，教材改革是三教改革的重要抓手。 如何突破传统教材的约束，增加教材的可视化，在专业课程中植入职业道德教育、专业素养教育等，编写适合中职教育的专业教材。 背景分析 《建筑施工技术与机械》分为土方工程、桩基础工程、脚手架与垂直运输机械、砌体结构工程、混凝土结构工程、保温与防水工程、装饰装修工程、地基处理、预应力工程、装配式结构工程、冬期、雨期与高温施工及绿色施工十二部分，主要内容有：土方工程、桩基础工程、脚手架与垂直运输机械、砌体结构工程、混凝土结构工程、保温与防水工程及装饰装修工程。 党的二十大报告提出：推动能源清洁低碳高效利用，推进工业、建筑、交通等领域清洁低碳转型。装配式建筑具有绿色环保优势，是适于可持续发展的建造方式。为了推动装配式建筑在全国的发展，2022年7月，住房和城乡建设部国家发展改革委印发《城乡建设领域碳达峰实施方案》，其中提出：大力发展装配式建筑，推广钢结构住宅，到2030年装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到40%。装配式建筑结构主要分为装配式混凝土结构、装配式钢结构、装配式现代木结构三大类，装配式钢结构目前已广泛应用于高层建筑、大型工业厂房等建筑工程，装配式混凝土结构正在我国各地迅速发展，成为建筑领域创新发展的方向。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 通过对基础知识的学习把握，提升学生的学习兴趣、自信心和合作意识。培养吃苦耐劳的精神，确保每一工序的质量，让质量至上、追求卓越成为建筑人的价值导向。 了解钢结构的钢材必须具备的性能、钢材的品种及规格；掌握钢结构构件加工的工艺流程；理解钢结构的拼装、连接、涂装；掌握钢结构安装的方法和适用范围。 掌握钢结构构件加工的工艺流程；掌握钢结构安装的方法和范围，能够在实习中区别不同的钢结构适用的安装方式。 学习任务 描述 掌握钢结构构件加工的工艺流程； 掌握钢结构安装的方法和适用范围。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 钢结构工程安装的方法和适用范围。 教学难点 钢结构构件加工的工艺流程。 教学难点突破方法 利用现场讲解，突破教学难点。充分把握课前导学、课中做学、课后督学三个环节，让重难点突破融入到每个环节。课堂教学中设置了两个学习任务，通过任务的达成，专业水平得到层级提升，实现重难点突破。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《建筑施工技术与机械》，主编：孙学礼，2021年11月第3版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 问题引入：说说你见过的钢结构工程及其特点？ 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（10分钟） [探索新知] （10分钟） 钢结构的全部构件按照设计图样在工厂加工制作完成，在工厂或工地进行部分拼装或整体拼装，最终在现场安装就位。钢结构广泛用于大跨度公用建筑、厂房、桥梁工程和高层建筑。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（50分钟） [学习新知] （50分钟） 一、钢结构的选材要求 1.钢结构的钢材必须具备的性能 （1）较高的抗拉强度和屈服强度； （2）较强的变形能力，即塑性、韧性和耐疲劳性能好； （3）良好的加工性能，包括冷加工、热加工和可焊性能； （4）根据具体工作环境，要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。 2.钢材的品种 我国钢结构用钢主要品种有碳素结构钢和低合金高强度结构钢两种。 （1）碳素结构钢 碳素结构钢目前常用的是0235，质量等级由低到高，主要分A、B、C、D四个等级，A级仅保证拉伸试验的性能（屈服强度、抗拉强度和断后伸长率），B级钢材需做常温冲击试验，C、D级钢材则还需分别做0℃和-20 ℃冲击试验。 （2）低合金高强度结构钢 这种钢材在钢的冶炼过程中添加了少量锰和硅等合金元素，使钢的强度明显提高，故称低合金高强度结构钢。钢结构设计规范推荐使用Q345、Q390、Q420、Q4G0四种钢脾号，通过添加少量的合金元素，提高了钢材的强度、塑性和冲击韧性，具有良好的可焊性，可以节约钢材。 3.钢材的规格 钢结构用钢主要有钢板和型钢两大类，构件宜尽量选用型钢，这样可减少制造工作量，降低造价。型钢尺寸不合适或构件很大时则用钢板制作。 热轧钢板和热轧型钢截面如图10-41所示。 （1）热轧钢板 热轧钢板分厚板及薄板两种，厚板的厚度为4.5-60mm（广泛用来组成焊接构件和连接钢板），薄板厚度为0.35-4 mm（冷弯薄壁型钢的原料）。在图纸中钢板用“一厚×宽×长（单位为mm）”表示，如-12x800x2 100表示厚度12 mm，宽度800 mm，长度2 100 mm的热轧钢板。 （2）热轧型钢 ① 角钢 角钢分等边和不等边两种。等边角钢以边宽和厚度表示，如L 100×10表示肢宽100 mm，肢厚10 mm的等边角钢；不等边角钢则以两边宽度和厚度表示，如L100×80×10表示长肢宽100 mm，短肢宽80 mm，肢厚10 mm的不等边（不等肢）角钢。 ②槽钢 槽钢分热轧普通槽钢与热轧轻型槽钢两种。热轧普通槽钢表示法：如C30a，表示槽钢截面高度300 mm，腹板厚度为最薄的一种；热轧轻型槽钢表示法：如C25Q，表示轻型槽钢截面高度250 mm，Q 是汉语拼音“轻”的拼音字首。 ③ 工字钢 工字钢与槽钢相同，也分普通和轻型两种。与槽钢一样，工字钢外轮廓高度的厘米数即为型号，热轧普通工字钢当型号较大时腹板厚度分a、b、e三种。两种工字钢表示法如工32e、工32Q等，各种型号解释见国标工字钢技术参数。 ④ H 型钢 热轧H型钢分为三类：宽翼缘H型钢（HW）、中翼缘H型钢（HM）和窄翼缘H型钢（HN）。 H 型钢型号的表示方法是先用符号HW、HM 和 HN表示 H 型钢的类别，后面加“高度（毫米）×宽度（毫米）”，例如HW300×300，即为截面高度300 mm，翼缘宽度300 mm的宽翼缘H型钢。 剖分T型钢是由对应的H型钢沿腹板中部对称剖分而成的，其表示方法与H型钢类同。 剖分T型钢也分为三类，即：宽翼缘剖分T型钢（TW）、中翼缘剖分T型钢（TM）和窄翼缘剖分T型钢（TN）。 H 型钢各种型号解释见国标 H 型钢技术参数。 ⑤ 钢管 钢管分无缝钢管及焊接钢管两种。 （3）冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢是用1.5~5 mm厚的薄钢板经冷弯或模压而成型的，如图10-42所示。压型钢板是近年来开始使用的薄壁型材，所用钢板厚度为0.4-2 mm，用作轻型屋面板等构件。以上两种材料界面轮廓较大，壁较薄，因此自重轻，节省材料，但薄壁对锈蚀的影响比较敏感。 主要讲解钢结构的钢材必须具备的性能、钢材的品种及规格。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 二、钢结构构件的加工 钢结构构件的加工工艺流程为：放样→号料→切割下料→平直矫正→边缘及端部加工→滚圆→煨弯→制孔。 1.放样 放样是根据产品施工详图或零部件图样要求的形状和尺寸，按照1：1的比例把构件、配件和零件的实形画在放样台或平板上，按其实长制作出样板。 2.号料 号料是根据样板在钢材上画出构件的实样，并打上各种记号，为钢材的切割下料做准备。 3.切割下料 切割下料是将放样和号料的零件形状从原材料上进行下料分离。钢材的切割可以通过切削、冲剪、摩擦机械力和热切割来实现。 4.平直矫正、边缘及端部加工 对于表面不平整的原料或加工件应矫正平直，有些则应用钻、侧等进行表面处理。 5.滚圆、煨弯 用滚圆机进行滚圆加工。根据不同规格材料可采用型钢滚圆机、弯管机、弯折压力机等进行弯折加工，当采用热加工成型时，一定要控制好温度，满足规范要求。 6.制孔 按图样要求的标准在构配件或零件上制孔，圆孔采用钻孔工艺制作，非圆孔多采用冲孔工艺制作。 教师讲解钢结构构件的加工工艺流程。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的理解钢结构构件的加工工艺流程，更有助于对钢结构工程的整体理解。 三、钢结构的拼装、连接、涂装 1.钢结构的拼装 拼装亦称装配，是将加工成型的构配件经焊、铆等连接工序组装成结构构件、吊装单元或整体。在拼装前应在半成品或零部件上弹出轴线、构件中心线或形心线，对于大型构件或单元之间的拼装应在跨中起拱 5~10 mm，并应注意不同工艺特点的拼装要求。 2.钢结构的连接 钢结构的连接方法有焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接。焊接构造简单，加工方便，节约钢材，但对疲劳较敏感；铆接韧性和塑性较好，传力可靠，质量易于检查，但构造复杂，用钢量多，施工麻烦；高强螺栓连接受力好，耐疲劳，连接紧密，安装简单，施工方便，并且便于养护和加固。 3.钢结构的涂装 钢结构涂装工程通常分为防腐涂料（油漆类）涂装和防火涂料涂装两类。通常情况下先进行防腐涂料涂装，再进行防火涂料涂装。所用防火底漆、封闭漆、中间漆、面漆成分性能应与防火涂料相容，不应与防火涂料产生化学反应。 四、钢结构的安装 （一）单层钢结构工业厂房安装 单层钢结构工业厂房安装时，柱、柱间支撑和吊车梁一般采用“单件流水法”吊装，即一次性将柱安装并校正后再安装柱间支撑、吊车梁等。这种方法尤其适合移动较方便的履带式起重机。当采用汽车式起重机时，考虑到移动不方便，可以 2、3个轴线为一个单元进行节间构件安装，如图 10-43 所示。 屋盖系统通常采用“节间综合法”吊装，即用起重机一次安装完一个节间的全部屋盖构件后，再安装下一个节间的屋盖构件。 1.钢柱安装 一般钢柱的刚性较好，吊装时通常采用一点起吊。常用的吊装方法有旋转法、滑行法和递送法。对于重型钢柱也可采用双机抬吊。钢柱吊装回直后，慢慢插进地脚锚固螺栓找正平面位置。经过平面位置校正、垂直度初校，柱顶四面拉上临时缆置风钢丝绳，地脚锚固螺栓临时固定后，起重机方可脱钩。再次对钢柱进行复校，复校螺的同时，在柱脚底板与基础间间隙垫紧垫铁。复校后拧紧锚固螺栓，并将垫铁用点基焊固定，拆除缆风绳。 2.钢屋架的安装 钢屋架吊点必须选择在上弦节点处，并符合设计要求。吊装就位时，应按屋架下弦两端的定位标记和柱顶的轴线标记严格定位并临时固定。为使屋架起吊后不致发生摇摆，碰撞其他构件，起吊前宜在支座节间附近用麻绳系牢，随吊随放松，控制屋架位置。第一榀屋架吊装就位后，应在屋架上弦两侧对称设缆风绳固定；第二榀屋架就位后，宜用一个屋架间调整器，进行屋架垂直度校正，再固定两端支座，并安装屋架间水平及垂直支撑、檩条及屋面板等。 （二）钢网架安装 钢网架是一种空间杆系大跨结构，是将杆件按一定规律布置，通过节点连接而成的。钢网架形式较多，应用广泛，根据其形式和施工条件，可选用高空散装法、分条或分块安装法、整体安装法或滑移法等方法进行安装。 1.高空散装法 高空散装法是先在设计位置处搭设操作平台，然后用起重机把网架小拼单元或散件吊至空中的设计位置，在平台上进行拼装。螺栓球节点各种类型网架结构和焊接空心球节点网架可采用高空散装法安装。 高空散装法要点： （1）根据测量控制网对基础轴线、标高或柱顶轴线、标高进行技术复核。 （2）全支架拼装网架时，支架顶部常用木板或竹脚手板满铺，作为操作平台。这类铺板易燃，如为焊接的网架，全部焊接工作均在此高空平台上完成时，必须注意防火。 （3）悬挑法拼装网架时，需要预先制作好小拼单元，再用起重机将小拼单元吊至设计标高就位拼装。悬挑法拼装网架可以少搭支架，节省材料，但悬挑部分的网架必须具有足够的刚度，而且几何不变。 高空散装法脚手架用量大，高空作业多，工期较长，需占建筑物场内用地，且技术上有一定难度。 2.整体安装法 整体安装法是先将网架在地面上拼装成整体，然后用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定。 整体安装法不需高大的拼装支架，高空作业少，易保证焊接质量，但需要起重量大的起重设备，技术较复杂。整体安装法又可分为整体吊装法、整体提升法、整体顶升法等。 3.滑移法 滑移法分为单条滑移法、逐条积累滑移法和滑架法。单条滑移法是将网架散件在平台上拼装成条状单元，通过滑轨，利用牵引装置一条一条地滑移到设计位置拼接成整体。逐条积累滑移法是先将第一条单元滑移一段距离，连接第二条单元，两条一起再滑移一段距离，连接第三条单元，直至接上最后一条单元。滑架法是在支架上拼装网架单元，拼装好一个单元后，移动支架拼装下一单元，网架结构并不滑移。 滑移法适用于能设置平行滑轨的网架结构，如大面积大柱网的影剧院、礼堂等屋盖工程，以及场地狭窄、起重机械无法出入等情况。滑移法按摩擦方式分为滚动式和滑动式两种。滚动式滑移是将网架支座搁置在滚轮上，摩擦力小，但装置和操作较复杂；滑动式滑移是将网架直接搁置在滑轨上，摩擦力大，但装置简单。 教师讲解钢结构的拼装、连接、涂装和安装。 学生跟上老师的思路。 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）以小组为单位回答问题：说说你见过的钢结构工程及其特点？ 2）每组派出代表回答老师提问 4）学生分组相互评价 5）老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：稳扎稳打、吃苦耐劳、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 通过对本教材的学习，根据概念理解钢结构工程的基本知识，了解钢结构的钢材必须具备的性能、钢材的品种及规格，掌握钢结构构件加工的工艺流程，理解钢结构的拼装、连接、涂装，掌握钢结构安装的方法和范围，并解决相应问题，完成课后练习，为下节课的主要内容奠定了基础。 布置下节课任务（5分钟） 布置下节课任务（5分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（8分钟） [完成作业] （8分钟） 1-1 我国钢结构用钢主要品种？ 【答案】我国钢结构用钢主要品种有碳素结构钢和低合金高强度结构钢两种。 1-2 钢结构构件的加工工艺流程？ 【答案】放样→号料→切割下料→平直矫正→边缘及端部加工→滚圆→煨弯→制孔。 1-3钢结构的连接方法？ 【答案】钢结构的连接方法有焊接、铆接、普通螺栓连接和高强螺栓连接。 板书 设计 10.2 钢结构工程 一、钢结构的选材要求 二、钢结构构件的加工 三、钢结构的拼装、连接、涂装 四、钢结构的安装 六、教学评价 教学评价 通过采用小组讨论分组法、 自主阅读法，书本相结合的方式，能达到教学效果，在各组提问中，回答问题的正确率较高，大多数学生根据讲授的钢结构工程的基本知识，了解钢结构的钢材必须具备的性能、钢材的品种及规格，掌握钢结构构件加工的工艺流程，理解钢结构的拼装、连接、涂装，掌握钢结构安装的方法和范围。 七、教学反思 教学反思 通过老师“教”与学生“学”的互动过程，使学生充分理解钢结构工程的基本知识，了解钢结构的钢材必须具备的性能、钢材的品种及规格，掌握钢结构构件加工的工艺流程，理解钢结构的拼装、连接、涂装，掌握钢结构安装的方法和范围。以学生学习为主，以教为辅的理论学习模式，培养学生的整体分析和思考能力，让学生全程参与整个教学过程，为之后的学习打下基础。 教师分配任务 学生分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$