8 Coneixements bàsics sobre l'estructura d'acer

En els darrers anys, el procés d'urbanització és cada cop més ràpid, i el edifici d'estructura d'acer prefabricada la indústria ha aconseguit un desenvolupament sense precedents. Les persones tenen requisits cada cop més alts per a la viabilitat i seguretat dels edificis. En l'enginyeria de la construcció moderna, disseny d'estructura d'acer té certs avantatges, i la seva aplicació en la construcció és cada cop més extensa. Combinat amb anys d'experiència laboral, K-home resumeix 8 coneixements bàsics professionals sobre l'estructura d'acer, el contingut és llarg, llegiu-lo pacientment:

1. Les característiques de l'estructura d'acer:

1. L'estructura d'acer té un pes lleuger
2. Alta fiabilitat del treball d'estructura d'acer
3. L'acer té una bona resistència a la vibració (xoc) i resistència a l'impacte
4. L'estructura d'acer es pot muntar amb precisió i rapidesa
5. És fàcil fer una estructura segellada
6. L'estructura d'acer és fàcil de corroir
7. Poca resistència al foc de l'estructura d'acer

2. Qualitats i propietats de les estructures d'acer d'ús habitual

1. Acer estructural al carboni: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, etc.
2. Acer estructural d'alta resistència de baix aliatge
3. Acer estructural al carboni d'alta qualitat i acer estructural aliat
4. Acer d'ús especial

3. Principis de selecció de materials per a estructures d'acer

El principi de selecció de material de l'estructura d'acer és garantir la capacitat de càrrega de l'estructura de càrrega i evitar la fallada fràgil en determinades condicions. Es considera integralment segons la importància de l'estructura, les característiques de càrrega, la forma estructural, l'estat de tensió, el mètode de connexió, el gruix de l'acer i l'entorn de treball. de.

Els quatre tipus d'acer proposats al "Codi de disseny d'estructures d'acer" GB50017-2003 són els tipus "adequats" i són la primera opció quan les condicions ho permeten. No està prohibit l'ús d'altres tipus, sempre que l'acer utilitzat compleixi els requisits de l'especificació.

En quart lloc, el contingut tècnic principal de l'estructura d'acer:

(a) Tecnologia d'estructura d'acer de gran alçada. Segons l'alçada de l'edifici i els requisits de disseny, s'utilitzen el marc, el suport del marc, el cilindre i l'estructura del marc gegant respectivament, i els components poden ser d'acer, formigó armat rígid o formigó de tubs d'acer. Els membres d'acer són lleugers i dúctils, i es poden soldar o enrotllar, la qual cosa és adequat per a edificis de gran alçada; Els membres rígids de formigó armat tenen una alta rigidesa i una bona resistència al foc, i són adequats per a edificis de mitjana i gran alçada o estructures de fons; El formigó de canonades d'acer és fàcil de construir, només per a estructures de columnes.

(b) Tecnologia d'estructura d'acer espacial. L'estructura d'acer espacial té els avantatges de ser lleugera, alta rigidesa, aspecte bonic i velocitat de construcció ràpida. La reixeta plana de la junta de bola, la reixeta de secció variable multicapa i la carcassa reticulada amb una canonada d'acer com a vareta són els tipus estructurals amb la major quantitat d'estructura d'acer espacial al meu país. Té els avantatges d'una gran rigidesa espacial i un baix consum d'acer i pot proporcionar un CAD complet en els procediments de disseny, construcció i inspecció. A més de l'estructura de quadrícula, també hi ha estructures de cable de suspensió de gran abast i estructures de cable-membrana en estructures espacials.

(c) Tecnologia d'estructura lleugera d'acer. Es fa una nova forma estructural que consisteix en parets i cobertes de coberta amb plaques d'acer de color clar. Un sistema d'estructura d'acer lleuger compost per bigues de paret d'acer en forma de H de parets primes de gran secció i corretges de sostre soldades o enrotllades per plaques d'acer superiors a 5 mm, acer rodó fet de sistemes de suport flexible i connexions de cargols d'alta resistència. 30 m o més, l'alçada pot arribar a més de deu metres i es poden instal·lar grues lleugeres. La quantitat d'acer utilitzada és de 20-30 kg/m2. Ara hi ha procediments de disseny estandarditzats i empreses de producció especialitzades, amb bona qualitat del producte, velocitat d'instal·lació ràpida, lleugeresa, poca inversió i la construcció no està limitada per les temporades, apta per a tot tipus de plantes industrials lleugeres.

(d) Tecnologia d'estructura composta d'acer i formigó. L'estructura de càrrega de bigues i columnes composta per seccions d'acer o gestió d'acer i components de formigó és una estructura composta d'acer-formigó i el seu rang d'aplicació s'ha anat ampliant en els darrers anys. L'estructura composta té els avantatges tant de l'acer com del formigó, amb una gran resistència general, una bona rigidesa i un bon rendiment sísmic. Quan s'utilitza l'estructura exterior de formigó, té una millor resistència al foc i resistència a la corrosió. Els membres estructurals combinats generalment poden reduir la quantitat d'acer entre un 15 i un 20%. El sòl compost i els components tubulars d'acer farcits de formigó també tenen els avantatges de tenir menys o cap encofrat, una construcció còmoda i ràpida i un gran potencial de promoció. És adequat per a bigues, columnes i pisos d'edificis de diversos pisos o de gran alçada amb grans càrregues, nau industrial columnes i pisos, etc.

(e) Tecnologia de soldadura i connexió de cargols d'alta resistència. Els cargols d'alta resistència transmeten l'esforç mitjançant la fricció i es componen de tres parts: cargols, femelles i volanderes. La connexió de cargol d'alta resistència té els avantatges d'una construcció senzilla, un desmuntatge flexible, una gran capacitat de càrrega, una bona resistència a la fatiga i autobloqueig i una alta seguretat. Ha substituït el reblat i la soldadura parcial en el projecte i s'ha convertit en el principal mètode de connexió en la producció i instal·lació d'estructures d'acer. Per als components d'acer i plaques gruixudes fetes al taller, s'ha d'utilitzar la soldadura automàtica submergida d'arc multifilar i la tauleta de la columna de caixa ha d'utilitzar la soldadura d'escòries electrolítiques amb broquet de fusió i altres tecnologies. A la instal·lació i construcció de camp, s'ha d'utilitzar tecnologia de soldadura semiautomàtica, filferro de soldadura amb nucli de flux protegit amb gas i tecnologia de filferro de soldadura amb nucli de flux autoprotegit.

(f) Tecnologia de protecció de l'estructura d'acer. La protecció de les estructures d'acer inclou la prevenció d'incendis, anticorrosió i prevenció de l'òxid. En general, no és necessari fer un tractament anticorrosió després del tractament de recobriment ignífug, però encara ha de ser un tractament anticorrosió en edificis amb gas corrosiu. Hi ha molts tipus de recobriments ignífugs domèstics, com ara la sèrie TN, MC-10, etc. Entre ells, els recobriments ignífugs MC-10 inclouen pintura d'esmalt alquídic, pintura de cautxú clorat, pintura de goma fluorada i pintura clorosulfonada. En la construcció, s'ha de seleccionar el recobriment i el gruix del recobriment adequats segons el tipus d'estructura d'acer, els requisits de grau de resistència al foc i els requisits ambientals.

5. Objectius i mesures de l'estructura d'acer:

L'enginyeria d'estructures d'acer comporta una àmplia gamma de dificultats tècniques i ha de seguir els estàndards nacionals i de la indústria en la seva promoció i aplicació. Els departaments administratius de construcció locals haurien de prestar atenció a la construcció de l'etapa d'especialització de l'enginyeria d'estructures d'acer, organitzar la formació dels equips d'inspecció de qualitat i resumir les pràctiques de treball i les aplicacions de noves tecnologies de manera oportuna. Els col·legis i universitats, els departaments de disseny i les empreses de construcció haurien d'accelerar la formació dels tècnics d'enginyeria d'estructures d'acer i promoure la tecnologia madura del CAD d'estructura d'acer. El grup acadèmic massiu ha de cooperar amb el desenvolupament de la tecnologia d'estructura d'acer, dur a terme amplis intercanvis acadèmics i activitats de formació a casa i a l'estranger, i millorar activament el nivell general de disseny, producció, construcció i tecnologia d'instal·lació d'estructures d'acer, i pot ser recompensat en el futur proper.

6. El mètode de connexió de l'estructura d'acer

Hi ha tres tipus de mètodes de connexió per a estructures d'acer: connexió de soldadura, connexió de cargol i connexió de reblons.

(a), Connexió de soldadura

La connexió de la soldadura consisteix a fondre parcialment l'elèctrode i la soldadura per la calor generada per l'arc, i després condensar-se en una soldadura després del refredament, per connectar la soldadura en el seu conjunt.

Avantatges: sense debilitament de la secció de components, estalvi d'acer, estructura senzilla, fabricació còmoda, alta rigidesa de connexió, bon rendiment de segellat, funcionament automàtic fàcil d'utilitzar en determinades condicions i alta eficiència de producció.

Desavantatges: la zona afectada per la calor de l'acer prop de la soldadura a causa de l'alta temperatura de soldadura pot ser trencadissa en algunes parts; durant el procés de soldadura, l'acer està sotmès a una alta temperatura i un refredament distribuïts de manera desigual, donant lloc a una tensió residual de soldadura i una deformació residual de l'estructura. La capacitat de càrrega, la rigidesa i el rendiment tenen un cert impacte; a causa de l'alta rigidesa de l'estructura soldada, les esquerdes locals són fàcils d'expandir al conjunt un cop es produeixen, especialment a baixes temperatures. Es poden produir defectes que redueixen la resistència a la fatiga.

(b), connexió de cargol

La connexió cargolada consisteix a connectar els connectors a un sol cos mitjançant cargols, com ara elements de subjecció. Hi ha dos tipus de connexions cargolades: connexions cargolades ordinàries i connexions cargolades d'alta resistència.

Avantatges: procés de construcció senzill i instal·lació còmoda, especialment adequat per a la instal·lació i connexió del lloc, i fàcil de desmuntar, adequat per a estructures que requereixen muntatge i desmuntatge i connexions temporals.

Inconvenients: és necessari obrir forats a la placa i alinear els forats durant el muntatge, la qual cosa augmenta la càrrega de treball de fabricació i requereix una alta precisió de fabricació; els forats dels cargols també debiliten la secció transversal dels components, i les parts connectades sovint s'han de superposar o afegir connexions auxiliars. Placa (o angle d'acer), de manera que l'estructura és més complicada i costa més acer.

(c), connexió de reblons

La connexió del rebló és un rebló amb un capçal prefabricat semicircular en un extrem, i la vareta de les ungles s'insereix ràpidament al forat de les ungles de la peça de connexió després de cremar-se en vermell i, a continuació, l'altre extrem està reblat en un cap de claus amb un rebló. pistola per fer la connexió estreta. sòlid.

Avantatges: la transmissió de la força reblada és fiable, la plasticitat i la duresa són bones, la qualitat és fàcil de comprovar i garantir, i es pot utilitzar per a estructures de càrrega dinàmica pesades i que suporten directament.

Inconvenients: el procés de reblat és complicat, el cost de fabricació és mà d'obra i material i la intensitat de la mà d'obra és alta, de manera que s'ha substituït bàsicament per soldadura i connexions de cargols d'alta resistència.

7. Connexió de soldadura

(A) Mètode de soldadura

El mètode de soldadura més utilitzat per a estructures d'acer és la soldadura per arc, inclosa la soldadura manual per arc, la soldadura per arc automàtica o semiautomàtica i la soldadura amb gas blindat.

La soldadura manual per arc és el mètode de soldadura més utilitzat en estructures d'acer, amb un equip senzill i un funcionament flexible i còmode. Tanmateix, les condicions laborals són pobres, l'eficiència de producció és inferior a la de la soldadura automàtica o semiautomàtica i la variabilitat de la qualitat de la soldadura és gran, que depèn en certa mesura del nivell tècnic del soldador.

La qualitat de la soldadura de la soldadura automàtica és estable, els defectes interns de la soldadura són menors, la plasticitat és bona i la resistència a l'impacte és bona, la qual cosa és adequada per soldar soldadures directes llargues. La soldadura semiautomàtica és adequada per soldar corbes o soldadures de qualsevol forma a causa del funcionament manual. La soldadura automàtica i semiautomàtica ha d'utilitzar filferro de soldadura i flux adequat per al metall principal, el cable de soldadura ha de complir els requisits de les normes nacionals i el flux s'ha de determinar segons els requisits del procés de soldadura.

La soldadura protegida amb gas utilitza gas inert (o CO2) com a mitjà protector de l'arc per aïllar el metall fos de l'aire per mantenir estable el procés de soldadura. L'escalfament d'arc de la soldadura protegida amb gas es concentra, la velocitat de soldadura és ràpida i la profunditat de penetració és gran, de manera que la força de la soldadura és superior a la de la soldadura manual. I bona plasticitat i resistència a la corrosió, adequada per a la soldadura de plaques d'acer gruixudes.

(b), La forma de la soldadura

La forma de connexió de la soldadura es pot dividir en quatre formes: unió a tope, unió solapada, unió en forma de T i unió de filet segons la posició mútua dels components connectats. Les soldadures utilitzades per a aquestes connexions tenen dues formes bàsiques, soldadures a tope i soldadures de filet. En l'aplicació específica, s'ha de seleccionar segons la força de la connexió, combinada amb les condicions de fabricació, instal·lació i soldadura.

(C) Estructura de soldadura

1. Soldadura a cap

Les soldadures a tope transmeten la força directament, sense problemes i no tenen una concentració significativa d'estrès, de manera que tenen un bon rendiment mecànic i són adequades per a la connexió de components que suporten càrregues estàtiques i dinàmiques. Tanmateix, a causa dels requisits d'alta qualitat de les soldadures a tope, la bretxa de soldadura entre les soldadures és estricte i s'utilitza generalment en connexions fetes a fàbrica.

2. Soldadura de filet

La forma de soldadura de filet: les soldadures de filet es poden dividir en soldadures de filet laterals paral·leles a la direcció d'acció de la força i soldadures de filet frontals perpendiculars a la direcció d'actuació de la força i tallant obliquament la direcció d'actuació de la força segons la direcció de la seva longitud i la direcció de l'acció de la força externa. . soldadures de filet inclinat i soldadures circumdants.

La forma de secció transversal de la soldadura de filet es divideix en tipus normal, tipus de pendent pla i tipus de penetració profunda. L'hf de la figura s'anomena mida de filet de la soldadura de filet. La proporció del costat de la cama de la secció ordinària és 1:1, que és similar a un triangle rectangle isòsceles, i la línia de transmissió de força es doblega més violentament, de manera que la concentració d'estrès és greu. Per a l'estructura que suporta directament la càrrega dinàmica, per tal de facilitar la transmissió de la força, la soldadura de filet frontal ha d'adoptar el tipus de pendent pla amb la relació de mida de les dues vores de filet 1: 1.5 (el costat llarg ha de seguir la direcció de la força interna), i la soldadura de filet lateral hauria d'adoptar la proporció d'1: 1 penetració profunda.

8. Connexió per cargol

(a). L'estructura de la connexió ordinària del cargol

La forma i l'especificació dels cargols ordinaris

La forma comuna utilitzada per l'estructura d'acer és el tipus de capçal hexagonal gran, i el seu codi està representat per la lletra M i el nominal i el diàmetre (mm). M18, M20, M22, M24 s'utilitzen habitualment en enginyeria. Segons els estàndards internacionals, els cargols estan representats uniformement pels seus graus de rendiment, com ara "grau 4.6", "grau 8.8", etc. El número abans del punt decimal indica la resistència a la tracció mínima del material del cargol, com ara "4" per a 400 N/mm2 i "8" per a 800 N/mm2. Els nombres després del punt decimal (0.6, 0.8) indiquen la relació de rendiment del material del cargol, és a dir, la relació del punt de fluència i la resistència a la tracció mínima.

Segons la precisió de mecanitzat dels cargols, els cargols ordinaris es divideixen en tres nivells: A, B i C.

Els cargols de grau A i B (perns refinats) estan fets d'acer de grau 8.8, tornejats per màquines-eina, amb superfícies llises i dimensions precises, i estan equipats amb forats de classe I (és a dir, els forats dels cargols es foren o s'expandeixen a la components muntats, la paret del forat és llisa i el forat és precís). A causa de la seva alta precisió de mecanitzat, contacte estret amb la paret del forat, petita deformació de connexió i bon rendiment mecànic, es pot utilitzar per a connexions amb grans forces de cisalla i tracció. No obstant això, és més laboriós i costós de fabricar i instal·lar, de manera que s'utilitza menys en estructures d'acer.

Els cargols de grau C (carns rugosos) estan fets d'acer de grau 4.6 o 4.8, processament rugós i la mida no és prou precisa. Només calen forats de tipus II (és a dir, els forats dels cargols es perforan en una sola peça alhora o es foren sense trepant. Generalment, el diàmetre del forat és més gran que el dels cargols. El diàmetre de la vareta és 1~2 mm més gran). Quan es transmet la força de cisalla, la deformació de la connexió és gran, però el rendiment de la transmissió de la força de tracció encara és bo, el funcionament no requereix equips especials i el cost és baix. S'utilitza habitualment per a connexions cargolades en tensió i connexions de cisalla secundària en estructures amb càrrega estàtica o indirecta dinàmica.

Disposició de connexions cargolades ordinàries

La disposició dels cargols ha de ser senzilla, uniforme i compacta, per satisfer els requisits de força, i l'estructura ha de ser raonable i fàcil d'instal·lar. Hi ha dos tipus de disposició: una al costat de l'altra i una esglaonada (com es mostra a la figura). El paral·lel és més senzill i l'escalonat és més compacte.

(B). Les característiques de tensió de les connexions cargolades ordinàries

• Connexió per cargol de cisalla
• Connexió del cargol de tensió
• Connexió de cargol de cisalla

(C). Les característiques de tensió dels cargols d'alta resistència

Les connexions cargolades d'alta resistència es poden dividir en tipus de fricció i tipus de pressió segons els requisits de disseny i força. Quan la connexió de fricció està sotmesa a cisalla, la màxima resistència de fricció es pot produir entre les plaques quan la força de cisalla externa arriba a l'estat límit; quan es produeix el lliscament relatiu entre les plaques, es considera que la connexió ha fallat i està danyada. Quan es talla la connexió del coixinet de pressió, es permet superar la força de fricció i es produeix el lliscament relatiu entre les plaques, i aleshores la força externa pot continuar augmentant i el fracàs final del tall del cargol o la pressió de la paret del forat. és l'estat límit.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd s'especialitza en la construcció de tallers d'estructures d'acer, magatzems, tallers i altres projectes, i pot oferir pressupostos, representacions, dibuixos d'instal·lació i altres serveis segons el pressupost. Per a més preguntes, consulteu el nostre equip de professionals.

lectura recomanada