Principes de conception de la stabilité de la structure en acier

Abstract: En tant que principale forme de construction dans la conception architecturale, Structure en acier est largement utilisé dans la conception de grands ateliers, ponts et immeubles de grande hauteur. L'acier de construction utilisé dans la structure en acier présente de nombreux avantages tels que l'anti-déformation, la résistance à la corrosion, la résistance aux tremblements de terre et les exigences de protection de l'environnement, il peut donc être largement utilisé dans le domaine de la conception architecturale.

Lorsque des structures en acier sont utilisées dans des projets de construction, leur stabilité structurelle, en tant qu'indicateur crucial, détermine directement la qualité et la durée de vie des bâtiments. Basé sur K-homeGrâce à ses années d'expérience en conception architecturale, cet article traite de la stabilité des structures en acier dans l'ingénierie de la construction et fournit des références pour les problèmes correspondants.

Avant-propos

Dans le long développement de la technologie de l'ingénierie de la construction, la structure en acier occupe une place importante. À l'heure actuelle, en tant que structure architecturale courante, elle est largement utilisée dans diverses conceptions architecturales, en particulier dans usines, ponts, aéroports, théâtres, immeubles de grande hauteur. et d'autres grands bâtiments.

Au siècle dernier, en raison de la technologie de fusion de l'acier sous-développée et de la forte teneur en carbone de l'acier de construction, sa ténacité et sa résistance à la corrosion ont rendu les structures en acier non valorisées dans le domaine de la conception architecturale, et ont été autrefois marginalisées et presque éliminées.

Ces dernières années, avec les progrès continus de la technologie de fusion des métaux, de l'acier de construction à haute résistance, haute ténacité et résistant à la corrosion a été largement produit, et les structures en acier ont de nouveau été privilégiées par les architectes et sont de plus en plus utilisées dans divers projets. Pendant la construction, il a joué un rôle positif dans la réduction du poids structurel global du bâtiment et dans l'amélioration de la sécurité globale du bâtiment.

Avec le développement continu de la technologie de construction, l'utilisation de structures en acier est devenue de plus en plus étendue et diverses conditions d'utilisation complexes ont mis en avant un test sévère pour sa stabilité.

Le concept de structure en acier

Comme son nom l'indique, la structure en acier est un type de structure de bâtiment qui utilise l'acier comme matière première principale pour la construction structurelle. Grâce à différents composants en acier tels que des poutres en acier, des plaques en acier et des colonnes en acier, le soudage, le rivetage et d'autres méthodes de connexion sont utilisés pour le raccordement et l'assemblage afin de construire de grands bâtiments. Les structures en acier utilisent divers types d'acier comme matériau principal.

Différent du béton ordinaire et d'autres matériaux de construction, l'acier a les caractéristiques d'un poids léger, d'une forte ténacité, etc., et peut résister à des forces plus importantes. Par conséquent, la conception de structures en acier est souvent utilisée dans la conception de bâtiments de grande et moyenne taille. La structure en acier a une structure stable et ne se déforme pas facilement, ce qui peut offrir une bonne sécurité et stabilité au bâtiment. Cependant, dans certains cas particuliers, l'instabilité de la structure en acier peut également se produire.

Il existe deux situations courantes : la première est que la pression excessive agit directement sur le point d'équilibre des forces, entraînant une contrainte inégale sur la structure dans son ensemble. L'autre est qu'en raison de l'utilisation à long terme d'éléments de structure en acier, la structure interne présente des problèmes tels que la fatigue mentale et la structure interne perd sa fonction de support, ce qui entraîne l'instabilité de la structure globale.

Avant de concevoir une structure en acier, il est nécessaire de clarifier les caractéristiques de stabilité de cette structure, afin d'avoir un processus de conception ciblé, d'éviter les faiblesses structurelles, de tirer pleinement parti des avantages des structures en acier et de faire en sorte que les structures en acier des bâtiments jouent un meilleur rôle. rôle.

Principes d'amélioration de la stabilité de conception des structures en acier

La stabilité de la structure en acier est le facteur le plus important dans la conception de la structure en acier. Dans la pratique d'ingénierie à long terme et la recherche théorique, les ingénieurs et techniciens ont résumé trois principes de conception pour améliorer la stabilité de la structure en acier.

1. Le principe de stabilité

Le principe de stabilité de la conception de la structure en acier exige qu'au stade de l'élaboration du dessin en plan de la conception de la structure en acier, le dessin en plan de la structure en acier soit établi conformément aux exigences correspondantes des différents bâtiments, en se concentrant sur la garantie des pièces de support dans le dessin de conception en plan de la structure métallique et assurant la stabilité du support dans le plan du site.

La stabilité de la structure en acier sur le plan est le noyau et le fondement de la stabilité globale de l'ensemble de la structure en acier. Ce n'est qu'en s'assurant que les composants de la structure en acier restent stables sur le plan que nous pouvons éviter l'instabilité des positions individuelles au cours du processus de construction tridimensionnel ultérieur.

2. Le principe d'unité

Le calcul précis est la prémisse et le fondement de la conception de la structure en acier. Lors de la conception des ossatures de structure en acier, la méthode de calcul et les valeurs de paramètres attendues doivent être déterminées en fonction de la relation équilibrée entre l'ossature spécifique et l'ossature.

Cette étape est la clé du calcul de la force de toute la conception de la structure en acier. lien. Cependant, dans la pratique, de nombreux concepteurs s'appuieront trop sur leur expérience personnelle et effectueront directement le calcul de stabilité de l'ossature de la structure en acier en fonction de leur propre expérience et ignoreront les étapes de calcul de l'équilibre.

Cette méthode de fonctionnement manque de données de calcul scientifiques et complètes, et il est facile de provoquer des erreurs dans le calcul de la relation stable. En conséquence, la conception de la structure en acier ne répond pas aux exigences de résistance structurelle du bâtiment, ce qui entraîne des risques potentiels pour la sécurité.

Par conséquent, le calcul d'équilibre et le calcul de stabilité doivent être effectués en même temps, et les deux sont indispensables et doivent être unifiés.

3. Le principe de coopération

L'ensemble de la structure en acier est composé de plusieurs composants de structure en acier uniques par soudage, rivetage, fixation par vis et autres moyens de connexion, et forme finalement une grande structure de bâtiment. [3] Par conséquent, dans le processus de conception de la structure en acier, la coordination de divers composants structurels doit être prise en compte, que les composants grands ou petits doivent coopérer les uns avec les autres, et peuvent finalement être parfaitement combinés dans une structure en acier solide dans son ensemble. Dans la conception de la structure en acier, la stabilité d'un seul composant de structure en acier ne peut pas être considérée uniquement, et les conditions de tous les composants doivent être prises en compte de manière exhaustive, et un calcul de combinaison précis doit être effectué. Ce n'est que lorsque chaque composant est parfaitement adapté que la structure entière peut être hautement stable, maximiser le rôle de chaque composant et assurer la résistance globale de la structure.

Les points clés de la conception de la stabilité de la structure en acier

1. Conception des forces

L'un des indicateurs les plus importants d'une structure en acier est son niveau de contrainte. Lors de la conception, la capacité portante de la structure en acier est la première considération.

La structure en acier adopte généralement une conception en forme de T ou en forme de L, qui est considérée comme la stabilité de la structure. L'utilisation de ces deux formes peut bien disperser le poids total du bâtiment et atteindre l'objectif d'un support équilibré.

Dans la pratique de l'ingénierie de la construction, la charpente métallique est une structure courante à la périphérie d'un bâtiment, qui joue un rôle de support du bâtiment. Dans la conception globale du bâtiment, l'utilisation de structures en acier doit respecter autant que possible le principe de symétrie.

Le but est de permettre à chaque structure en acier de supporter uniformément la force de l'ensemble du bâtiment et d'empêcher les structures en acier individuelles de supporter trop ou trop peu de pression.

De plus, les exigences de contrainte et de stabilité pour les différentes parties de la structure en acier sont également différentes. Par exemple, l'exigence pour le support fixe dans la structure en acier est d'empêcher le déplacement, de sorte que la capacité de support de cette pièce doit être élevée, mais pour le cadre de poutre en acier, en plus de jouer un rôle de support longitudinal, il est également nécessaire d'envisager de l'empêcher de se produire en position horizontale.

Les caractéristiques de contrainte des différentes parties de la structure en acier doivent être reflétées dans la conception pour éviter l'instabilité due à une prise en compte insuffisante. Enfin, l'opération de construction spécifique de la structure métallique est également très importante. Le personnel de construction sur site doit suivre strictement les dessins de conception, minimiser les erreurs de construction, renforcer la coopération mutuelle entre les départements, effectuer la construction en stricte conformité avec les normes et renforcer la gestion des détails.

2. Conception anticorrosion

Les bâtiments connaîtront une érosion dans différentes conditions naturelles lorsqu'ils sont utilisés dans différents environnements. Dans des environnements d'utilisation spéciaux tels que l'humidité et le brouillard salin, en raison des caractéristiques inhérentes des métaux, ils se corrodent facilement et affectent leur stabilité.

En général, les matériaux métalliques sont sensibles à la fois à la corrosion galvanique et à la corrosion chimique. La science moderne des matériaux a développé des revêtements anticorrosion pour différentes conditions environnementales pour l'environnement d'utilisation des métaux utilisés dans la construction.

Dans un environnement humide, le maculage de peinture anti-corrosion sur la surface de la structure en acier peut isoler l'eau et l'air, deux facteurs majeurs qui provoquent la corrosion du métal, et empêcher la corrosion de la structure en acier. Pour les structures en acier utilisées dans des environnements à forte salinité, il est facile de provoquer une corrosion électrochimique avec des ions sodium dans l'eau de mer.

Selon le principe de la réaction électrochimique, le matériau métallique devient l'un des produits. Cette méthode peut résoudre le problème des structures en acier. Problème de corrosion, afin d'assurer la résistance de la structure en acier elle-même et d'atteindre la stabilité de la structure.

3. Conception liée à la stabilité

Dans le processus de conception et de construction de la structure en acier, en plus de compléter le calcul de stabilité, il est également nécessaire de renforcer l'inspection de l'ensemble de la structure en acier. Une inspection stricte est le lien clé pour s'assurer que les matériaux de la structure en acier sont qualifiés et répondent aux exigences de conception. La méthode de calcul de la pression critique est une méthode courante pour prédire la valeur de pression des structures en acier lors d'une utilisation réelle et est souvent utilisée pour les essais de structures en acier.

Lorsque le résultat de la mesure de la contrainte sur la structure en acier dépasse la valeur critique, cela prouve que sa stabilité a été détruite et la conception de la contrainte de la structure en acier doit être ajustée à temps pour éviter l'instabilité.

Faites attention à l'analyse de la force de chaque pièce à l'intérieur de la structure en acier, optimisez les détails de la force des pièces, évitez le problème de la force inégale et affectez la sécurité structurelle globale. En résumé, la stabilité de la structure en acier a une influence décisive sur la sécurité globale et la durée de vie du bâtiment.

Lors du processus de conception de la structure en acier, le concepteur doit effectuer des calculs précis, tenir compte de manière approfondie de la relation de force entre les composants et effectuer un bon traitement anticorrosion de l'acier, éviter au maximum les défauts de la structure en acier et donner pleinement jouer sur les avantages de la structure en acier, favorisant ainsi le progrès continu de la conception architecturale.