8 Základní znalosti o ocelové konstrukci

V posledních letech je proces urbanizace stále rychlejší a rychlejší montovaná ocelová konstrukce budovy průmysl dosáhl nebývalého rozvoje. Lidé mají stále vyšší požadavky na proveditelnost a bezpečnost staveb. V moderním stavebním inženýrství, konstrukce ocelové konstrukce má určité výhody a jeho uplatnění ve stavebnictví je stále rozsáhlejší. V kombinaci s dlouholetými pracovními zkušenostmi, K-home shrnuto 8 odborných základních znalostí o ocelové konstrukci, obsah je dlouhý, trpělivě si jej přečtěte:

1. Charakteristika ocelové konstrukce:

1. Ocelová konstrukce je lehká
2. Vysoká spolehlivost ocelových konstrukcí
3. Ocel má dobrou odolnost proti vibracím (otřesům) a nárazům
4. Ocelová konstrukce může být smontována přesně a rychle
5. Je snadné vytvořit utěsněnou strukturu
6. Ocelová konstrukce snadno podléhá korozi
7. Špatná požární odolnost ocelové konstrukce

2. Třídy a vlastnosti běžně používaných ocelových konstrukcí

1. Uhlíková konstrukční ocel: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 atd.
2. Nízkolegovaná vysoce pevná konstrukční ocel
3. Vysoce kvalitní uhlíková konstrukční ocel a legovaná konstrukční ocel
4. Ocel pro speciální účely

3. Zásady výběru materiálu pro ocelové konstrukce

Principem výběru materiálu ocelové konstrukce je zajistit za určitých podmínek únosnost nosné konstrukce a zabránit křehkému porušení. Posuzuje se komplexně podle důležitosti konstrukce, zatěžovacích charakteristik, konstrukčního tvaru, napjatosti, způsobu spojování, tloušťky oceli a pracovního prostředí. z.

Čtyři typy oceli navržené v „Kodexu pro navrhování ocelových konstrukcí“ GB50017-2003 jsou „vhodné“ typy a jsou první volbou, pokud to podmínky dovolí. Použití jiných typů není zakázáno, pokud použitá ocel splňuje požadavky specifikace.

Za čtvrté, hlavní technický obsah ocelové konstrukce:

a) Technologie výškových ocelových konstrukcí. Podle výšky budovy a požadavků na design se používá rám, rámová podpěra, válec a obří rámová konstrukce a komponenty mohou být ocelové, vyztužený železobeton nebo ocelový trubkový beton. Ocelové prvky jsou lehké a tažné a lze je svařovat nebo válcovat, což je vhodné pro super výškové budovy; tuhé železobetonové prvky mají vysokou tuhost a dobrou požární odolnost a jsou vhodné pro střední a výškové budovy nebo spodní konstrukce; beton z ocelových trubek se snadno staví, pouze pro sloupové konstrukce.

(b) Technologie vesmírných ocelových konstrukcí. Prostorová ocelová konstrukce má výhody lehké, vysoké tuhosti, krásného vzhledu a vysoké rychlosti výstavby. Plochá mřížka s kulovým kloubem, vícevrstvá mřížka s proměnným průřezem a síťovaný plášť s ocelovou trubkou jako tyčí jsou konstrukční typy s největším prostorem ocelové konstrukce v mé zemi. Má výhody velké prostorové tuhosti a nízké spotřeby oceli a může poskytnout kompletní CAD při návrhu, konstrukci a kontrolních postupech. V prostorových konstrukcích jsou kromě mřížkové konstrukce také velkorozponové závěsné kabelové konstrukce a kabelovo-membránové konstrukce.

c) Technologie lehkých ocelových konstrukcí. Nová konstrukční forma sestávající ze stěn a střešních plášťů je vyrobena z ocelových plátů světlé barvy. Lehký ocelový konstrukční systém složený z velkoprofilových tenkostěnných ocelových stěnových nosníků ve tvaru H a střešních vaznic svařených nebo válcovaných ocelovými pláty nad 5 mm, kruhové oceli vyrobené z pružných nosných systémů a vysokopevnostních šroubových spojů. 30 m nebo více, výška může dosáhnout více než deset metrů a lze postavit lehké jeřáby. Množství použité oceli je 20-30kg/m2. Nyní existují standardizované konstrukční postupy a specializované výrobní podniky s dobrou kvalitou výrobků, rychlou rychlostí instalace, nízkou hmotností, nízkou investicí a konstrukce není omezena sezónami, vhodné pro všechny druhy lehkých průmyslových závodů.

(d) Technologie ocelobetonových kompozitních konstrukcí. Nosná konstrukce trámů a sloupů složená z profilové oceli nebo ocelového vedení a betonových prvků je ocelobetonová spřažená konstrukce, jejíž rozsah použití se v posledních letech rozšiřuje. Kompozitní konstrukce má výhody oceli i betonu s vysokou celkovou pevností, dobrou tuhostí a dobrým seismickým výkonem. Při použití vnější betonové konstrukce má lepší požární odolnost a odolnost proti korozi. Kombinované konstrukční prvky mohou obecně snížit množství oceli o 15 až 20 %. Kompozitní podlaha a betonem plněné ocelové trubkové komponenty mají také výhody v podobě menšího nebo žádného bednění, pohodlné a rychlé výstavby a velkého propagačního potenciálu. Je vhodný pro rámové nosníky, sloupy a podlahy vícepodlažních nebo výškových budov s velkým zatížením, průmyslová budova sloupy a podlahy atd.

(e) Vysokopevnostní šroubové spoje a technologie svařování. Vysokopevnostní šrouby přenášejí napětí prostřednictvím tření a skládají se ze tří částí: šroubů, matic a podložek. Vysokopevnostní šroubový spoj má výhody jednoduché konstrukce, flexibilní demontáže, vysoké únosnosti, dobré odolnosti proti únavě a samosvornosti a vysoké bezpečnosti. V projektu nahradila nýtování a částečné svařování a stala se hlavním spojovacím způsobem při výrobě a montáži ocelových konstrukcí. U ocelových dílů a tlustých plechů vyrobených v dílně by mělo být použito automatické vícedrátové obloukové svařování pod tavidlem a skříňová-sloupová krycí deska by měla používat elektrostruskové svařování tavicí tryskou a další technologie. V oblasti instalace a konstrukce by se měla používat technologie poloautomatického svařování, technologie plněného svařovacího drátu s ochranným plynem a plněného svařovacího drátu s vlastním stíněním.

f) Technologie ochrany ocelové konstrukce. Ochrana ocelových konstrukcí zahrnuje protipožární, antikorozní a protikorozní ochranu. Obecně není nutné provádět antikorozní ošetření po ošetření protipožárním nátěrem, ale stále musí být antikorozní ošetření v budovách s korozivním plynem. Existuje mnoho typů domácích protipožárních nátěrů, jako je řada TN, MC-10 atd. Mezi protipožární nátěry MC-10 patří alkydové emailové barvy, chlorkaučukové barvy, fluorokaučukové barvy a chlorsulfonované barvy. V konstrukci by měl být zvolen vhodný nátěr a tloušťka nátěru podle typu ocelové konstrukce, požadavků na stupeň požární odolnosti a požadavků na životní prostředí.

5. Cíle a míry ocelové konstrukce:

Inženýrství ocelových konstrukcí zahrnuje širokou škálu technických obtíží a při jeho propagaci a aplikaci se musí řídit národními a průmyslovými normami. Místní stavebně správní útvary by měly věnovat pozornost výstavbě specializačního stupně inženýrství ocelových konstrukcí, organizovat školení týmů kontroly kvality a včas shrnout pracovní postupy a aplikace nových technologií. Vysoké školy a univerzity, konstrukční oddělení a stavební podniky by měly urychlit školení inženýrů ocelových konstrukcí a podporovat vyspělou technologii CAD ocelových konstrukcí. Masová akademická skupina by měla spolupracovat na vývoji technologie ocelových konstrukcí, provádět rozsáhlé akademické výměnné a školicí aktivity doma i v zahraničí a aktivně zlepšovat celkovou úroveň navrhování, výroby, konstrukce a montážní technologie ocelových konstrukcí a může být odměňována v blízká budoucnost.

6. Způsob spojování ocelové konstrukce

Existují tři typy způsobů spojení ocelových konstrukcí: svarové spojení, šroubové spojení a nýtové spojení.

(a), Spojení svaru

Spojení svarového švu má částečně roztavit elektrodu a svařenec teplem generovaným obloukem a poté po ochlazení zkondenzovat do svaru, aby se svařenec spojil jako celek.

Výhody: žádné zeslabení části součásti, úspora oceli, jednoduchá konstrukce, pohodlná výroba, vysoká tuhost spojení, dobrý těsnící výkon, snadno použitelný automatický provoz za určitých podmínek a vysoká efektivita výroby.

Nevýhody: Tepelně ovlivněná oblast oceli v blízkosti svaru v důsledku vysoké teploty svařování může být v některých částech křehká; během procesu svařování je ocel vystavena nerovnoměrně rozložené vysoké teplotě a ochlazování, což má za následek zbytkové napětí při svařování a zbytkovou deformaci konstrukce. Určitý vliv má nosnost, tuhost a výkon; díky vysoké tuhosti svařované konstrukce se místní trhliny snadno rozšíří do celku, jakmile se objeví, zejména při nízkých teplotách. Mohou se objevit vady, které snižují únavovou pevnost.

(b), šroubové spojení

Šroubové spojení slouží ke spojení konektorů do jednoho těla pomocí šroubů, jako jsou spojovací prvky. Existují dva typy šroubových spojů: běžné šroubové spoje a vysokopevnostní šroubové spoje.

Výhody: jednoduchý postup výstavby a pohodlná instalace, zvláště vhodný pro instalaci a připojení na místě a snadno demontovatelný, vhodný pro konstrukce, které vyžadují montáž a demontáž a dočasné připojení.

Nevýhody: Při montáži je nutné otevřít otvory na desce a zarovnat otvory, což zvyšuje výrobní pracnost a vyžaduje vysokou přesnost výroby; otvory pro šrouby také oslabují průřez součástí a spojované části se často potřebují navzájem překrývat nebo přidávat pomocné spoje. Plech (nebo úhelník), takže konstrukce je složitější a stojí více oceli.

(c), Nýtové spojení

Nýtový spoj je nýt s půlkulatou prefabrikovanou hlavou na jednom konci a hřebík se po vypálení červeně rychle zasune do otvoru pro hřebík ve spojovacím kusu a poté se druhý konec nýtem zanýtuje do hlavy hřebu pistoli, aby bylo spojení těsné. pevný.

Výhody: nýtovaný přenos síly je spolehlivý, plasticita a houževnatost dobrá, kvalita se snadno kontroluje a zaručuje a lze jej použít pro těžké a přímo nosné dynamické zatěžovací konstrukce.

Nevýhody: Proces nýtování je komplikovaný, výrobní náklady jsou práce a materiál a pracnost je vysoká, takže byl v podstatě nahrazen svařováním a vysokopevnostními šroubovými spoji.

7. Svařovací spojení

() Metoda svařování

Běžně používanou metodou svařování ocelových konstrukcí je obloukové svařování, včetně ručního obloukového svařování, automatického nebo poloautomatického obloukového svařování a svařování v ochranné atmosféře.

Ruční obloukové svařování je nejběžněji používanou metodou svařování ocelových konstrukcí s jednoduchým vybavením a flexibilním a pohodlným ovládáním. Pracovní podmínky jsou však špatné, efektivita výroby nižší než u automatického nebo poloautomatického svařování a velká je variabilita kvality svaru, která je do jisté míry závislá na technické úrovni svářeče.

Kvalita svaru automatického svařování je stabilní, vnitřní vady svaru jsou menší, plasticita je dobrá a rázová houževnatost je dobrá, což je vhodné pro svařování dlouhých přímých svarů. Poloautomatické svařování je vhodné pro svařování křivek nebo svarů libovolného tvaru díky ruční obsluze. Automatické a poloautomatické svařování by mělo používat svařovací drát a tavidlo vhodné pro hlavní kov, svařovací drát by měl splňovat požadavky národních norem a tavidlo by mělo být stanoveno podle požadavků svařovacího procesu.

Svařování v ochranné atmosféře používá plyn inertní plyn (nebo CO2) jako ochranné médium oblouku k izolaci roztaveného kovu od vzduchu, aby byl svařovací proces stabilní. Obloukový ohřev při svařování v ochranné atmosféře je koncentrovaný, rychlost svařování je vysoká a hloubka průniku je velká, takže pevnost svaru je vyšší než u ručního svařování. A dobrá plasticita a odolnost proti korozi, vhodné pro svařování tlustých ocelových plechů.

b), Tvar Svaru

Forma spoje svarem lze rozdělit do čtyř forem: tupý spoj, přeplátovaný spoj, spoj ve tvaru T a koutový spoj podle vzájemné polohy spojovaných součástí. Svary používané pro tyto spoje jsou ve dvou základních formách, tupé svary a koutové svary. V konkrétní aplikaci by měla být zvolena podle síly spojení v kombinaci s podmínkami výroby, instalace a svařování.

(C) Struktura svaru

1. Svar na tupo

Tupé svary přenášejí sílu přímo, plynule a nemají žádnou významnou koncentraci napětí, takže mají dobré mechanické vlastnosti a jsou vhodné pro spojování součástí se statickým a dynamickým zatížením. Vzhledem k vysokým požadavkům na kvalitu tupých svarů je však svarová mezera mezi svary přísná a obecně se používá v továrně vyráběných spojích.

2. Koutový svar

Forma koutových svarů: koutové svary lze rozdělit na boční koutové svary rovnoběžné se směrem působení síly a přední koutové svary kolmé na směr působení síly a šikmo protínající směr působení síly podle směru jejich délky a směru působení vnější síly. . šikmé koutové svary a okolní svary.

Tvar koutového svaru v průřezu se dělí na běžný typ, typ s plochým sklonem a typ s hlubokým průvarem. Hf na obrázku se nazývá velikost koutového svaru. Poměr strany nohy obyčejné sekce je 1:1, což je podobné rovnoramennému pravoúhlému trojúhelníku, a čára přenosu síly je ohnuta prudčeji, takže koncentrace napětí je vážná. Pro konstrukci přímo nesoucí dynamické zatížení, aby byl přenos síly hladký, měl by přední koutový svar přijmout typ plochého sklonu s poměrem velikosti dvou koutových hran 1:1.5 (dlouhá strana by měla sledovat směr vnitřní síla) a boční koutový svar by měl mít poměr hlubokého průniku 1:1.

8. Šroubové připojení

(A). Struktura Obyčejného šroubového Spoje

Tvar A Specifikace Obyčejných šroubů

Běžným tvarem ocelové konstrukce je typ s velkou šestihrannou hlavou a její kód je reprezentován písmenem M a jmenovitým a průměrem (mm). M18, M20, M22, M24 se běžně používají ve strojírenství. Podle mezinárodních norem jsou šrouby jednotně reprezentovány svými výkonnostními třídami, jako je „třída 4.6“, „třída 8.8“ a tak dále. Číslo před desetinnou čárkou označuje minimální pevnost v tahu materiálu šroubu, například „4“ pro 400N/mm2 a „8“ pro 800N/mm2. Čísla za desetinnou čárkou (0.6, 0.8) udávají poměr kluzu materiálu šroubu, tedy poměr meze kluzu k minimální pevnosti v tahu.

Podle přesnosti obrábění šroubů se běžné šrouby dělí do tří úrovní: A, B a C.

Šrouby třídy A a B (rafinované šrouby) jsou vyrobeny z oceli třídy 8.8, soustružené obráběcími stroji, s hladkým povrchem a přesnými rozměry a jsou vybaveny otvory třídy I (to znamená, že otvory pro šrouby jsou vyvrtány nebo rozšířeny na sestavené součásti, stěna otvoru je hladká a otvor je přesný). Díky vysoké přesnosti obrábění, těsnému kontaktu se stěnou otvoru, malé deformaci spoje a dobrému mechanickému výkonu jej lze použít pro spoje s velkými smykovými a tahovými silami. Je však pracnější a nákladnější na výrobu a instalaci, takže se méně používá v ocelových konstrukcích.

Šrouby třídy C (hrubé šrouby) jsou vyrobeny z oceli třídy 4.6 nebo 4.8, hrubé zpracování a velikost není dostatečně přesná. Jsou vyžadovány pouze otvory typu II (to znamená, že otvory pro šrouby jsou vyraženy na jednom dílu najednou nebo vyvrtány bez vrtáku. Obecně je průměr otvoru větší než průměr šroubů. Průměr tyče je o 1~2 mm větší). Při přenosu smykové síly je deformace spojení velká, ale výkon přenosu tahové síly je stále dobrý, provoz nevyžaduje speciální vybavení a náklady jsou nízké. Běžně se používá pro šroubové spoje v tahových a sekundárních smykových spojích v konstrukcích, které jsou staticky nebo nepřímo dynamicky zatěžovány.

Uspořádání Obyčejných šroubových Spojů

Uspořádání šroubů by mělo být jednoduché, jednotné a kompaktní, aby splňovalo požadavky na sílu, a konstrukce by měla být přiměřená a snadno instalovatelná. Existují dva typy uspořádání: vedle sebe a rozložené (jak je znázorněno na obrázku). Rovnoběžka je jednodušší a přesazená je kompaktnější.

(B). Napěťové charakteristiky běžných šroubových spojů

• Spojení střižným šroubem
• Spojení napínacím šroubem
• Šroubový spoj tahem a střihem

(C). Zátěžové charakteristiky vysokopevnostních šroubů

Vysokopevnostní šroubové spoje lze rozdělit na třecí typ a tlakový typ podle konstrukčních a silových požadavků. Když je třecí spojení vystaveno střihu, může mezi deskami vzniknout maximální třecí odpor, když vnější smyková síla dosáhne mezního stavu; když dojde k relativnímu prokluzu mezi deskami, má se za to, že spojení selhalo a je poškozené. Když je tlakově uložený spoj odstřižen, je umožněno překonat třecí sílu a dochází k relativnímu prokluzu mezi deskami, a pak se vnější síla může dále zvyšovat a konečné selhání střihu šroubu nebo tlaku na ložisko stěny otvoru je mezní stav.

Společnost Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. se specializuje na výstavbu dílen ocelových konstrukcí, skladů, dílen a dalších projektů a může poskytnout nabídky, vizualizace, instalační výkresy a další služby podle rozpočtu. V případě dalších dotazů se prosím obraťte na náš profesionální tým.

Doporučená literatura