In den letzten Jahren beschleunigt sich der Urbanisierungsprozess immer mehr, und die vorgefertigtes Stahlkonstruktionsgebäude Industrie hat eine beispiellose Entwicklung erreicht. Die Menschen stellen immer höhere Anforderungen an die Praktikabilität und Sicherheit von Gebäuden. Im modernen Bauingenieurwesen Stahlkonstruktionsentwurf hat bestimmte Vorteile, und seine Anwendung im Bauwesen wird immer umfangreicher. Kombiniert mit jahrelanger Berufserfahrung, K-home Zusammengefasst sind 8 professionelle Grundkenntnisse zum Thema Stahlkonstruktionen. Der Inhalt ist lang, bitte lesen Sie ihn geduldig durch:

1.Die Eigenschaften der Stahlkonstruktion:

  1. Die Stahlkonstruktion hat ein leichtes
  2. Hohe Zuverlässigkeit der Stahlbauarbeiten
  3. Der Stahl hat eine gute Vibrationsfestigkeit (Stoßfestigkeit) und Schlagfestigkeit
  4. Die Stahlkonstruktion kann präzise und schnell montiert werden
  5. Es ist einfach, eine versiegelte Struktur herzustellen
  6. Stahlkonstruktionen korrodieren leicht
  7. Schlechte Feuerbeständigkeit der Stahlkonstruktion

2. Güten und Eigenschaften häufig verwendeter Stahlkonstruktionen

  1. Kohlenstoff-Baustahl: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 usw.
  2. Niedrig legierter hochfester Baustahl
  3. Hochwertiger Kohlenstoff-Baustahl und legierter Baustahl
  4. Spezialstahl

3. Grundsätze der Materialauswahl für Stahlkonstruktionen

Das Prinzip der Materialauswahl für Stahlkonstruktionen besteht darin, die Tragfähigkeit der tragenden Struktur sicherzustellen und unter bestimmten Bedingungen ein sprödes Versagen zu verhindern. Es wird umfassend entsprechend der Bedeutung der Struktur, der Belastungseigenschaften, der Strukturform, des Spannungszustands, der Verbindungsmethode, der Stahldicke und der Arbeitsumgebung berücksichtigt.

Die vier im „Code for Design of Steel Structures“ GB50017-2003 vorgeschlagenen Stahlsorten sind die „geeigneten“ Typen und die erste Wahl, wenn die Bedingungen es zulassen. Die Verwendung anderer Typen ist nicht verboten, solange der verwendete Stahl die Anforderungen der Spezifikation erfüllt.

Viertens der wichtigste technische Inhalt der Stahlkonstruktion:

(a) Technologie für Stahlkonstruktionen für Hochhäuser. Je nach Gebäudehöhe und Konstruktionsanforderungen werden Rahmen, Rahmenträger, Zylinder und riesige Rahmenkonstruktionen verwendet. Die Komponenten können aus Stahl, steifem Stahlbeton oder Stahlrohrbeton bestehen. Die Stahlelemente sind leicht und dehnbar und können geschweißt oder gewalzt werden, was für superhohe Gebäude geeignet ist. Steife Stahlbetonelemente haben eine hohe Steifigkeit und gute Feuerbeständigkeit und eignen sich für mittlere und hohe Gebäude oder Bodenkonstruktionen. Stahlrohrbeton ist einfach zu konstruieren und nur für Säulenkonstruktionen geeignet.

(b) Technologie für Weltraumstahlkonstruktionen. Weltraumstahlkonstruktionen haben die Vorteile, dass sie leicht, hochfest, schön anzusehen und schnell zu bauen sind. Das Kugelgelenk-Flachgitter, das mehrschichtige Gitter mit variablem Querschnitt und die Netzschale mit einem Stahlrohr als Stange sind die Konstruktionstypen, die in meinem Land am häufigsten als Weltraumstahlkonstruktionen verwendet werden. Sie haben die Vorteile einer hohen Weltraumsteifigkeit und eines geringen Stahlverbrauchs und können bei den Entwurfs-, Bau- und Inspektionsverfahren vollständige CAD-Verfahren bereitstellen. Neben der Gitterstruktur gibt es in Weltraumstrukturen auch weitgespannte Hängekabelstrukturen und Kabelmembranstrukturen.

(c) Technologie für Leichtbaustahlkonstruktionen. Eine neue Konstruktionsform, bestehend aus Wänden und Dachhüllen, wird aus hellen Stahlplatten hergestellt. Ein Leichtbaustahlkonstruktionssystem, bestehend aus großformatigen, dünnwandigen H-förmigen Stahlwandträgern und Dachpfetten, die aus Stahlplatten über 5 mm geschweißt oder gewalzt sind, Rundstahl aus flexiblen Stützsystemen und hochfesten Bolzenverbindungen. 30 m oder mehr, die Höhe kann mehr als zehn Meter erreichen und leichte Kräne können aufgestellt werden. Die verwendete Stahlmenge beträgt 20–30 kg/m2. Jetzt gibt es standardisierte Designverfahren und spezialisierte Produktionsunternehmen mit guter Produktqualität, schneller Installationsgeschwindigkeit, geringem Gewicht, geringer Investition und saisonunabhängiger Konstruktion, geeignet für alle Arten von Leichtindustrieanlagen.

(d) Stahl-Beton-Verbundstrukturtechnologie. Die aus Profilstahl oder Stahlführungs- und Betonkomponenten bestehende Balken- und Säulentragstruktur ist eine Stahl-Beton-Verbundstruktur, deren Anwendungsbereich sich in den letzten Jahren erweitert hat. Die Verbundstruktur hat die Vorteile von Stahl und Beton, mit hoher Gesamtfestigkeit, guter Steifigkeit und guter Erdbebensicherheit. Wenn die äußere Betonstruktur verwendet wird, weist sie eine bessere Feuerbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Kombinierte Strukturelemente können die Stahlmenge im Allgemeinen um 15 bis 20 % reduzieren. Die Verbundboden- und betongefüllten Stahlrohrkomponenten haben außerdem die Vorteile, dass weniger oder keine Schalung erforderlich ist, eine bequeme und schnelle Konstruktion und ein großes Werbepotenzial besteht. Es eignet sich für Rahmenträger, Säulen und Böden von mehrstöckigen oder Hochhäusern mit großen Lasten. Industriegebäude Säulen und Böden usw.

(e) Hochfeste Bolzenverbindungen und Schweißtechnik. Hochfeste Bolzen übertragen Spannungen durch Reibung und bestehen aus drei Teilen: Bolzen, Muttern und Unterlegscheiben. Die hochfeste Bolzenverbindung hat die Vorteile einer einfachen Konstruktion, flexiblen Demontage, hohen Tragfähigkeit, guten Ermüdungsbeständigkeit und Selbsthemmung sowie hoher Sicherheit. Sie hat Nieten und Teilschweißen im Projekt ersetzt und ist zur wichtigsten Verbindungsmethode bei der Herstellung und Montage von Stahlkonstruktionen geworden. Für Stahlkomponenten und dicke Platten, die in der Werkstatt hergestellt werden, sollte automatisches Mehrdraht-Lichtbogen-Unterpulverschweißen verwendet werden, und für die Kastensäulenschindel sollten Schmelzdüsen-Elektroschlackeschweißen und andere Technologien verwendet werden. Bei der Installation und Konstruktion vor Ort sollten halbautomatische Schweißtechnologie, gasgeschützte Fülldrahtschweißdrähte und selbstgeschützte Fülldrahtschweißdrähte verwendet werden.

(f) Technologie zum Schutz von Stahlkonstruktionen. Der Schutz von Stahlkonstruktionen umfasst Brandschutz, Korrosionsschutz und Rostschutz. Im Allgemeinen ist nach der Behandlung mit einer feuerhemmenden Beschichtung keine Rostschutzbehandlung erforderlich, in Gebäuden mit korrosiven Gasen ist jedoch dennoch eine Korrosionsschutzbehandlung erforderlich. Es gibt viele Arten von feuerhemmenden Beschichtungen für den Hausgebrauch, wie z. B. die TN-Serie, MC-10 usw. Zu den feuerhemmenden Beschichtungen von MC-10 gehören Alkydharzlack, Chlorkautschuklack, Fluorkautschuklack und Chlorsulfonatlack. Beim Bau sollten die geeignete Beschichtung und die Beschichtungsdicke entsprechend der Art der Stahlkonstruktion, den Anforderungen an die Feuerbeständigkeit und den Umweltanforderungen ausgewählt werden.

5. Ziele und Maßnahmen der Stahlkonstruktion:

Der Stahlbau ist mit einer Vielzahl technischer Schwierigkeiten verbunden und muss bei seiner Förderung und Anwendung nationalen und industriellen Standards entsprechen. Die örtlichen Bauverwaltungsabteilungen sollten dem Aufbau der Spezialisierungsphase des Stahlbaus Aufmerksamkeit schenken, die Schulung von Qualitätsprüfungsteams organisieren und Arbeitspraktiken und neue Technologieanwendungen rechtzeitig zusammenfassen. Hochschulen, Konstruktionsabteilungen und Bauunternehmen sollten die Ausbildung von Stahlbautechnikern beschleunigen und die ausgereifte Technologie des Stahlbau-CAD fördern. Die breite akademische Gruppe sollte bei der Entwicklung der Stahlbautechnologie mitarbeiten, umfangreiche akademische Austausch- und Schulungsaktivitäten im In- und Ausland durchführen und das allgemeine Niveau der Stahlbaukonstruktions-, Produktions-, Bau- und Installationstechnologie aktiv verbessern, um in naher Zukunft belohnt zu werden.

6. Die Verbindungsmethode der Stahlkonstruktion

Es gibt drei Arten von Verbindungsmethoden für Stahlkonstruktionen: Schweißverbindung, Schraubverbindung und Nietverbindung.

(a), Schweißnahtverbindung

Bei der Schweißnahtverbindung werden die Elektrode und die Schweißnaht durch die vom Lichtbogen erzeugte Wärme teilweise aufgeschmolzen und nach dem Abkühlen zu einer Schweißnaht verdichtet, um die Schweißnaht als Ganzes zu verbinden.

Vorteile: keine Schwächung des Bauteilabschnitts, Stahleinsparung, einfache Struktur, bequeme Herstellung, hohe Verbindungssteifigkeit, gute Dichtungsleistung, unter bestimmten Bedingungen einfach zu handhabender automatischer Betrieb und hohe Produktionseffizienz.

Nachteile: Die Wärmeeinflusszone des Stahls in der Nähe der Schweißnaht kann aufgrund der hohen Schweißtemperatur an einigen Stellen spröde sein. Während des Schweißvorgangs wird der Stahl ungleichmäßig hohen Temperaturen und Abkühlung ausgesetzt, was zu Schweißeigenspannungen und bleibenden Verformungen der Struktur führt. Tragfähigkeit, Steifigkeit und Leistung haben einen gewissen Einfluss. Aufgrund der hohen Steifigkeit der Schweißstruktur können sich lokale Risse, sobald sie auftreten, leicht auf das Ganze ausdehnen, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Es können Defekte auftreten, die die Dauerfestigkeit verringern.

(b), Bolzenverbindung

Bei einer Schraubverbindung werden die Verbindungselemente durch Schrauben, z. B. Befestigungselemente, zu einem Körper verbunden. Es gibt zwei Arten von Schraubverbindungen: normale Schraubverbindungen und hochfeste Schraubverbindungen.

Vorteile: Einfacher Aufbau und bequeme Installation, besonders geeignet für die Installation und Verbindung vor Ort, leicht zu demontieren, geeignet für Strukturen, die Montage und Demontage sowie temporäre Verbindungen erfordern.

Nachteile: Beim Zusammenbau müssen Löcher in die Platte gebohrt und die Löcher ausgerichtet werden, was den Fertigungsaufwand erhöht und eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordert. Die Bolzenlöcher schwächen außerdem den Querschnitt der Komponenten, und die verbundenen Teile müssen sich häufig überlappen oder zusätzliche Verbindungen hinzufügen. Platte (oder Winkelstahl), daher ist die Struktur komplizierter und es kostet mehr Stahl.

(c), Nietverbindung

Bei der Nietverbindung handelt es sich um eine Niete mit einem halbrunden vorgefertigten Kopf an einem Ende. Der Nagelstab wird nach dem Rotbrennen schnell in das Nagelloch des Verbindungsstücks eingeführt und anschließend das andere Ende mit einer Nietpistole in einen Nagelkopf genietet, um die Verbindung fest und solide zu machen.

Vorteile: Die genietete Kraftübertragung ist zuverlässig, die Formbarkeit und Zähigkeit sind gut, die Qualität lässt sich leicht prüfen und gewährleisten und die Verbindung kann für schwere und direkt tragende dynamische Laststrukturen verwendet werden.

Nachteile: Der Nietvorgang ist kompliziert, die Herstellungskosten sind Arbeits- und Materialkosten und die Arbeitsintensität ist hoch, sodass er grundsätzlich durch Schweißen und hochfeste Schraubverbindungen ersetzt wurde.

Verbindungsarten in Stahlkonstruktionen

Schweißen ist derzeit die wichtigste Verbindungsmethode bei Stahlkonstruktionen. Es bietet die Vorteile, dass die Bauteile nicht geschwächt werden, eine gute Steifigkeit, eine einfache Struktur, eine bequeme Konstruktion und einen automatischen Betrieb aufweisen.

7. Schweißverbindung

(A) Schweißmethode

Das am häufigsten verwendete Schweißverfahren für Stahlkonstruktionen ist das Lichtbogenschweißen, darunter das manuelle Lichtbogenschweißen, das automatische oder halbautomatische Lichtbogenschweißen und das Schutzgasschweißen.

Das manuelle Lichtbogenschweißen ist das am häufigsten verwendete Schweißverfahren bei Stahlkonstruktionen. Es ist einfach auszurüsten und flexibel und bequem zu bedienen. Allerdings sind die Arbeitsbedingungen schlecht, die Produktionseffizienz ist geringer als beim automatischen oder halbautomatischen Schweißen und die Schwankungen der Schweißqualität sind groß, was in gewissem Maße vom technischen Niveau des Schweißers abhängt.

Die Schweißqualität beim automatischen Schweißen ist stabil, es gibt weniger innere Defekte in der Schweißnaht, die Plastizität ist gut und die Schlagzähigkeit ist gut, was zum Schweißen langer direkter Schweißnähte geeignet ist. Halbautomatisches Schweißen eignet sich aufgrund der manuellen Bedienung zum Schweißen von Kurven oder Schweißnähten beliebiger Form. Beim automatischen und halbautomatischen Schweißen sollten Schweißdrähte und Flussmittel verwendet werden, die für das Hauptmetall geeignet sind. Der Schweißdraht sollte den Anforderungen der nationalen Normen entsprechen und das Flussmittel sollte gemäß den Anforderungen des Schweißprozesses bestimmt werden.

Beim Schutzgasschweißen wird Inertgas (oder CO2) als Schutzmedium des Lichtbogens verwendet, um das geschmolzene Metall von der Luft zu isolieren und den Schweißprozess stabil zu halten. Die Lichtbogenerwärmung beim Schutzgasschweißen ist konzentriert, die Schweißgeschwindigkeit ist hoch und die Eindringtiefe ist groß, sodass die Festigkeit der Schweißnaht höher ist als beim manuellen Schweißen. Und gute Plastizität und Korrosionsbeständigkeit, geeignet zum Schweißen dicker Stahlplatten.

(B), Die Form der Schweißnaht

Die Form der Schweißnahtverbindung kann je nach gegenseitiger Position der zu verbindenden Komponenten in vier Formen unterteilt werden: Stumpfstoß, Überlappstoß, T-förmige Verbindung und Kehlnaht. Die für diese Verbindungen verwendeten Schweißnähte gibt es in zwei Grundformen: Stumpfschweißnähte und Kehlnähte. In der spezifischen Anwendung sollte sie entsprechend der Kraft der Verbindung in Kombination mit den Herstellungs-, Installations- und Schweißbedingungen ausgewählt werden.

(C) Schweißstruktur

1. Stumpfschweißen

Stumpfschweißnähte übertragen die Kraft direkt und gleichmäßig und weisen keine nennenswerte Spannungskonzentration auf. Sie weisen daher eine gute mechanische Leistung auf und eignen sich für die Verbindung von Komponenten, die statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt sind. Aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen an Stumpfschweißnähte ist der Schweißspalt zwischen den Schweißteilen jedoch eng, und sie werden im Allgemeinen bei werkseitig hergestellten Verbindungen verwendet.

2. Kehlnaht

Die Form der Kehlnähte: Kehlnähte können entsprechend ihrer Längsrichtung und der Richtung der äußeren Krafteinwirkung in seitliche Kehlnähte parallel zur Krafteinwirkungsrichtung und stirnseitige Kehlnähte senkrecht zur Krafteinwirkungsrichtung und diese schräg schneidend, unterteilt werden.

Die Querschnittsform der Kehlnaht wird in den normalen Typ, den Typ mit flacher Neigung und den Typ mit tiefer Eindringtiefe unterteilt. Das hf in der Abbildung wird als Kehlnahtgröße der Kehlnaht bezeichnet. Das Verhältnis der Schenkelseite des normalen Abschnitts beträgt 1:1, was einem gleichschenkligen rechtwinkligen Dreieck ähnelt, und die Kraftübertragungslinie ist stärker gebogen, sodass die Spannungskonzentration schwerwiegend ist. Bei der Struktur, die die dynamische Last direkt trägt, sollte die vordere Kehlnaht, um eine gleichmäßige Kraftübertragung zu gewährleisten, den Typ mit flacher Neigung mit einem Größenverhältnis der beiden Kehlkanten von 1:1.5 aufweisen (die lange Seite sollte der Richtung der inneren Kraft folgen), und die seitliche Kehlnaht sollte ein Verhältnis von 1:1 mit tiefer Eindringtiefe aufweisen.

8. Schraubverbindung

(ein). Die Struktur einer gewöhnlichen Schraubverbindung

Die Form und Spezifikation gewöhnlicher Schrauben

Die für Stahlkonstruktionen übliche Form ist der Typ mit großem Sechskantkopf, dessen Code durch den Buchstaben M sowie den Nennwert und Durchmesser (mm) dargestellt wird. Im Maschinenbau werden üblicherweise M18, M20, M22 und M24 verwendet. Gemäß internationalen Normen werden Schrauben einheitlich durch ihre Leistungsklassen dargestellt, z. B. „Klasse 4.6“, „Klasse 8.8“ usw. Die Zahl vor dem Komma gibt die Mindestzugfestigkeit des Schraubenmaterials an, z. B. „4“ für 400 N/mm² und „2“ für 8 N/mm². Die Zahlen nach dem Komma (800, 2) geben die Streckgrenze des Schraubenmaterials an, d. h. das Verhältnis der Streckgrenze zur Mindestzugfestigkeit.

Je nach Bearbeitungsgenauigkeit der Schrauben werden gewöhnliche Schrauben in drei Stufen unterteilt: A, B und C.

Bolzen der Güteklasse A und B (veredelte Bolzen) bestehen aus Stahl der Güteklasse 8.8, werden mit Werkzeugmaschinen gedreht, haben glatte Oberflächen und genaue Abmessungen und sind mit Löchern der Klasse I ausgestattet (d. h. die Bolzenlöcher werden an den zusammengebauten Komponenten gebohrt oder erweitert. Die Lochwand ist glatt und das Loch ist genau). Aufgrund seiner hohen Bearbeitungsgenauigkeit, des engen Kontakts mit der Lochwand, der geringen Verbindungsverformung und der guten mechanischen Leistung kann es für Verbindungen mit großen Scher- und Zugkräften verwendet werden. Die Herstellung und Installation ist jedoch arbeitsintensiver und teurer, weshalb es in Stahlkonstruktionen weniger verwendet wird.

Schrauben der Güteklasse C (Rohschrauben) bestehen aus Stahl der Güteklasse 4.6 oder 4.8, sind grob verarbeitet und die Größe ist nicht genau genug. Es sind nur Löcher vom Typ II erforderlich (d. h. die Schraubenlöcher werden auf einmal in ein einzelnes Teil gestanzt oder ohne Bohrer gebohrt. Im Allgemeinen ist der Lochdurchmesser größer als der von Schrauben. Der Stangendurchmesser ist 1 bis 2 mm größer). Wenn die Scherkraft übertragen wird, ist die Verbindungsverformung groß, aber die Leistung zur Übertragung der Zugkraft ist immer noch gut, der Vorgang erfordert keine spezielle Ausrüstung und die Kosten sind niedrig. Wird häufig für Schraubverbindungen bei Zug- und Sekundärscherverbindungen in Strukturen verwendet, die statisch oder indirekt dynamisch belastet sind.

Anordnung gewöhnlicher Schraubverbindungen

Die Anordnung der Schrauben sollte einfach, gleichmäßig und kompakt sein, um den Kraftanforderungen gerecht zu werden. Die Struktur sollte vernünftig und einfach zu installieren sein. Es gibt zwei Arten der Anordnung: nebeneinander und versetzt (wie in der Abbildung gezeigt). Die parallele Anordnung ist einfacher und die versetzte Anordnung ist kompakter.

(B). Die Spannungseigenschaften gewöhnlicher Schraubverbindungen

  • Scherbolzenverbindung
  • Zugbolzenverbindung
  • Zug-Scherbolzen-Verbindung

(C). Die Spannungseigenschaften hochfester Schrauben

Hochfeste Schraubverbindungen können je nach Konstruktion und Kraftanforderungen in Reibungs- und Druckverbindungen unterteilt werden. Wenn die Reibungsverbindung einer Scherung ausgesetzt ist, kann der maximale Reibungswiderstand zwischen den Platten auftreten, wenn die äußere Scherkraft den Grenzzustand erreicht. Wenn zwischen den Platten ein relativer Schlupf auftritt, gilt die Verbindung als fehlerhaft und beschädigt. Wenn die drucktragende Verbindung geschert wird, kann die Reibungskraft überwunden werden und es kommt zum relativen Schlupf zwischen den Platten. Dann kann die äußere Kraft weiter zunehmen und das endgültige Versagen der Schraubenscherung oder des Lochwand-Lagerdrucks ist der Grenzzustand.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. ist auf den Bau von Stahlkonstruktionswerkstätten, Lagerhallen, Werkstätten und anderen Projekten spezialisiert und kann je nach Budget Angebote, Renderings, Installationszeichnungen und andere Dienstleistungen bereitstellen. Bei weiteren Fragen wenden Sie sich bitte an unser professionelles Team.

Literatur-Empfehlungen

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Über den Autor: K-HOME

K-home Stahlkonstruktionen Co., Ltd. erstreckt sich über eine Fläche von 120,000 Quadratmetern. Wir sind in der Gestaltung, Projektbudget, Fertigung und Montage von PEB-Stahlkonstruktionen und Sandwichelemente mit der Qualifikation eines Generalunternehmers zweiter Klasse. Unsere Produkte umfassen leichte Stahlkonstruktionen, PEB-Gebäude, kostengünstige Fertighäuser, Containerhäuser, C/Z-Stahl, verschiedene Modelle von farbigen Stahlplatten, PU-Sandwichplatten, EPS-Sandwichplatten, Steinwolle-Sandwichplatten, Kühlraumplatten, Reinigungsplatten und andere Baumaterialien.