8 Osnovna znanja o čeličnim konstrukcijama

Posljednjih godina proces urbanizacije postaje sve brži i brži, a montažna zgrada od čelične konstrukcije industrija je postigla neviđeni razvoj. Ljudi imaju sve veće zahtjeve za izvedivost i sigurnost zgrada. U modernom građevinarstvu, dizajn čelične konstrukcije ima određene prednosti, a njegova primjena u građevinarstvu postaje sve šira. U kombinaciji s godinama radnog iskustva, K-home sažeo 8 profesionalnih osnovnih znanja o čeličnoj konstrukciji, sadržaj je dugačak, strpljivo ga pročitajte:

1. Karakteristike čelične konstrukcije:

1. Čelična konstrukcija je lagana
2. Visoka pouzdanost rada čelične konstrukcije
3. Čelik ima dobru otpornost na vibracije (udarce) i otpornost na udarce
4. Čelična konstrukcija može se sastaviti precizno i ​​brzo
5. Lako je napraviti zapečaćenu strukturu
6. Čelična konstrukcija je lako korodirati
7. Slaba vatrootpornost čelične konstrukcije

2. Vrste i svojstva često korištenih čeličnih konstrukcija

1. Ugljični konstrukcijski čelik: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, itd.
2. Niskolegirani konstrukcijski čelik visoke čvrstoće
3. Visokokvalitetni ugljični konstrukcijski čelik i legirani konstrukcijski čelik
4. Čelik za posebne namjene

3. Načela odabira materijala za čelične konstrukcije

Načelo odabira materijala čelične konstrukcije je osigurati nosivost nosive konstrukcije i spriječiti krti slom pod određenim uvjetima. Sveobuhvatno se razmatra prema važnosti konstrukcije, karakteristikama opterećenja, strukturnom obliku, stanju naprezanja, načinu spajanja, debljini čelika i radnom okruženju. od.

Četiri vrste čelika predložene u “Kodeksu za projektiranje čeličnih konstrukcija” GB50017-2003 su “prikladne” vrste i prvi su izbor kada to uvjeti dopuštaju. Uporaba drugih tipova nije zabranjena, sve dok čelik koji se koristi ispunjava zahtjeve specifikacije.

Četvrto, glavni tehnički sadržaj čelične konstrukcije:

(a) Tehnologija visokih čeličnih konstrukcija. U skladu s visinom zgrade i projektnim zahtjevima, koriste se okvir, nosač okvira, cilindar i ogromna struktura okvira, a komponente mogu biti čelik, čvrsti armirani beton ili beton od čelične cijevi. Čelični elementi su lagani i duktilni, i mogu se zavarivati ​​ili valjati, što je prikladno za super visoke zgrade; kruti armiranobetonski elementi imaju visoku krutost i dobru otpornost na vatru, te su prikladni za srednje i visoke zgrade ili donje konstrukcije; Beton od čelične cijevi je jednostavan za konstruirati, samo za konstrukcije stupova.

(b) Tehnologija svemirskih čeličnih konstrukcija. Svemirska čelična konstrukcija ima prednosti male težine, velike krutosti, lijepog izgleda i brze konstrukcije. Ravna rešetka kuglastog zgloba, višeslojna rešetka promjenjivog presjeka i mrežasta ljuska s čeličnom cijevi kao šipkom strukturalni su tipovi s najvećom količinom svemirske čelične konstrukcije u mojoj zemlji. Ima prednosti velike krutosti prostora i niske potrošnje čelika te može pružiti potpuni CAD u postupcima projektiranja, izgradnje i inspekcije. Osim rešetkaste konstrukcije, u prostornim konstrukcijama postoje i viseće kabelske konstrukcije velikih raspona i kabelsko-membranske konstrukcije.

(c) Tehnologija lakih čeličnih konstrukcija. Novi strukturni oblik koji se sastoji od zidova i krovnih ovojnica napravljen je od svijetlih čeličnih ploča. Sustav lagane čelične konstrukcije sastavljen od čeličnih zidnih greda u obliku slova H velikog presjeka tankih stijenki i krovnih greda zavarenih ili valjanih čeličnim pločama debljine iznad 5 mm, okruglog čelika izrađenog od fleksibilnih potpornih sustava i vijčanih spojeva visoke čvrstoće. 30m ili više, visina može doseći više od deset metara, a mogu se postaviti i lake dizalice. Količina čelika koja se koristi je 20-30 kg/m2. Sada postoje standardizirani postupci projektiranja i specijalizirana proizvodna poduzeća, s dobrom kvalitetom proizvoda, velikom brzinom ugradnje, laganom, niskom investicijom i konstrukcijom koja nije ograničena godišnjim dobima, prikladna za sve vrste lakih industrijskih postrojenja.

(d) Tehnologija spregnutih konstrukcija čelik-beton. Nosiva konstrukcija greda i stupova sastavljena od čeličnih profila ili čeličnih elemenata za upravljanje i betona je spregnuta konstrukcija čelik-beton, a raspon njezine primjene se širi posljednjih godina. Kompozitna struktura ima prednosti i čelika i betona, s visokom ukupnom čvrstoćom, dobrom krutošću i dobrim seizmičkim svojstvima. Kada se koristi vanjska betonska konstrukcija, ona ima bolju otpornost na vatru i koroziju. Kombinirani konstrukcijski elementi općenito mogu smanjiti količinu čelika za 15 do 20%. Kompozitni pod i čelične cjevaste komponente ispunjene betonom također imaju prednosti manje ili nikakve oplate, praktične i brze konstrukcije i velikog promotivnog potencijala. Pogodan je za okvirne grede, stupove i podove višekatnica ili visokih zgrada s velikim opterećenjem, industrijska zgrada stupovi i podovi itd.

(e) Vijčani spoj visoke čvrstoće i tehnologija zavarivanja. Vijci visoke čvrstoće prenose naprezanje kroz trenje i sastoje se od tri dijela: vijci, matice i podloške. Vijčani spoj visoke čvrstoće ima prednosti jednostavne konstrukcije, fleksibilne demontaže, visoke nosivosti, dobre otpornosti na zamor i samozaključavanje te visoke sigurnosti. Zamijenio je zakivanje i djelomično zavarivanje u projektu i postao glavna metoda spajanja u proizvodnji i montaži čeličnih konstrukcija. Za čelične komponente i debele ploče izrađene u radionici, treba koristiti automatsko zavarivanje pod praškom s više žica, a okvirna ploča kutijastog stupa treba koristiti elektrozavarivanje troskom s mlaznicom za topljenje i druge tehnologije. U terenskoj instalaciji i konstrukciji treba koristiti poluautomatsku tehnologiju zavarivanja, punjenu žicu za zavarivanje zaštićenu plinom i tehnologiju samozaštićene žice za zavarivanje topljenom jezgrom.

(f) Tehnologija zaštite čelične konstrukcije. Zaštita čeličnih konstrukcija uključuje zaštitu od požara, zaštitu od korozije i hrđanja. Općenito, nije potrebno raditi antikorozivni tretman nakon tretmana protupožarnim premazom, ali ipak treba biti antikorozivni tretman u zgradama s korozivnim plinom. Postoje mnoge vrste premaza za usporavanje požara u kućanstvu, kao što su TN serije, MC-10, itd. Među njima, premazi za usporavanje požara MC-10 uključuju alkidnu emajl boju, boju s kloriranom gumom, boju s fluorokaučukom i boju s klorosulfonacijom. U konstrukciji, odgovarajuću prevlaku i debljinu prevlake treba odabrati u skladu s vrstom čelične konstrukcije, zahtjevima stupnja otpornosti na požar i zahtjevima zaštite okoliša.

5. Ciljevi i mjere čelične konstrukcije:

Inženjering čeličnih konstrukcija uključuje širok raspon tehničkih poteškoća i mora slijediti nacionalne i industrijske standarde u svom promicanju i primjeni. Lokalni građevinski upravni odjeli trebali bi obratiti pozornost na izgradnju faze specijalizacije inženjeringa čeličnih konstrukcija, organizirati obuku timova za inspekciju kvalitete i pravovremeno sažeti radne prakse i primjene novih tehnologija. Fakulteti i sveučilišta, odjeli za dizajn i građevinska poduzeća trebali bi ubrzati obuku inženjerskih tehničara za čelične konstrukcije i promicati zrelu tehnologiju CAD-a za čelične konstrukcije. Masovna akademska grupa trebala bi surađivati ​​u razvoju tehnologije čeličnih konstrukcija, provoditi opsežne akademske razmjene i aktivnosti obuke u zemlji i inozemstvu, te aktivno poboljšavati ukupnu razinu dizajna, proizvodnje, konstrukcije i tehnologije ugradnje čeličnih konstrukcija, a može biti nagrađena u bliskoj budućnosti.

6. Način spajanja čelične konstrukcije

Postoje tri vrste načina spajanja čeličnih konstrukcija: spoj zavarivanjem, spoj vijcima i spoj zakovicama.

(a), Spajanje šavova za zavarivanje

Spajanje zavarenog šava djelomično rastali elektrodu i zavar toplinom koju stvara luk, a zatim kondenzira u zavar nakon hlađenja, kako bi se spojio zavar u cjelinu.

Prednosti: nema slabljenja dijela komponente, ušteda čelika, jednostavna konstrukcija, praktična proizvodnja, visoka krutost spoja, dobra izvedba brtvljenja, jednostavan za korištenje automatski rad pod određenim uvjetima i visoka učinkovitost proizvodnje.

Nedostaci: Zona čelika pod utjecajem topline u blizini zavara zbog visoke temperature zavarivanja može biti krta u nekim dijelovima; tijekom procesa zavarivanja, čelik je izložen neravnomjerno raspoređenoj visokoj temperaturi i hlađenju, što rezultira zaostalim naprezanjem zavarivanja i zaostalom deformacijom konstrukcije. Nosivost, krutost i performanse imaju određeni utjecaj; zbog velike krutosti zavarene strukture, lokalne pukotine se lako prošire u cjelinu nakon što se pojave, osobito pri niskim temperaturama. Mogu se pojaviti nedostaci koji smanjuju čvrstoću na zamor.

(b), Vijčani spoj

Vijčani spoj je spajanje konektora u jedno tijelo pomoću vijaka, kao što su spojni elementi. Postoje dvije vrste vijčanih spojeva: obični vijčani spojevi i vijčani spojevi visoke čvrstoće.

Prednosti: jednostavan proces gradnje i praktična montaža, posebno pogodan za montažu i spajanje na gradilištu, i lako se rastavlja, pogodan za strukture koje zahtijevaju montažu i demontažu i privremene priključke.

Nedostaci: Potrebno je otvoriti rupe na ploči i poravnati rupe prilikom sastavljanja, što povećava opterećenje proizvodnje i zahtijeva visoku točnost izrade; rupe za vijke također oslabljuju poprečni presjek komponenti, a povezani dijelovi često se moraju međusobno preklapati ili dodavati pomoćne veze. Ploča (ili kutni čelik), tako da je struktura kompliciranija i košta više čelika.

(c), Spoj zakovice

Spoj zakovice je zakovica s polukružnom montažnom glavom na jednom kraju, a šipka za čavle se brzo umetne u rupu za čavle spojnog komada nakon što izgori crveno, a zatim se drugi kraj zakiva u glavu čavla sa zakovicom pištolj kako bi spoj bio čvrst. čvrsta.

Prednosti: prijenos sile zakovicama je pouzdan, plastičnost i žilavost su dobre, kvalitetu je lako provjeriti i jamčiti, a može se koristiti za teške i izravno nosive konstrukcije dinamičkog opterećenja.

Nedostaci: postupak zakivanja je kompliciran, trošak proizvodnje je rad i materijal, a intenzitet rada je visok, tako da je u osnovi zamijenjen zavarivanjem i vijčanim spojevima visoke čvrstoće.

7. Spajanje za zavarivanje

(A) Metoda zavarivanja

Uobičajena metoda zavarivanja čeličnih konstrukcija je elektrolučno zavarivanje, uključujući ručno elektrolučno zavarivanje, automatsko ili poluautomatsko elektrolučno zavarivanje i zavarivanje u oklopu plina.

Ručno elektrolučno zavarivanje najčešće je korištena metoda zavarivanja čeličnih konstrukcija, s jednostavnom opremom te fleksibilnim i praktičnim radom. Međutim, uvjeti rada su loši, učinkovitost proizvodnje je niža od one kod automatskog ili poluautomatskog zavarivanja, a varijabilnost kvalitete zavara je velika, što u određenoj mjeri ovisi o tehničkoj razini zavarivača.

Kvaliteta zavara automatskog zavarivanja je stabilna, unutarnji nedostaci zavara su manji, plastičnost je dobra, a udarna žilavost je dobra, što je pogodno za zavarivanje dugih izravnih zavara. Poluautomatsko zavarivanje prikladno je za zavarivanje krivulja ili zavara bilo kojeg oblika zahvaljujući ručnom radu. Automatsko i poluautomatsko zavarivanje treba koristiti žicu za zavarivanje i prašak koji odgovara glavnom metalu, žica za zavarivanje treba ispunjavati zahtjeve nacionalnih standarda, a prašak treba odrediti prema zahtjevima procesa zavarivanja.

Zavarivanje zaštićeno plinom koristi inertni plin (ili CO2) kao zaštitni medij luka za izolaciju rastaljenog metala od zraka kako bi se proces zavarivanja održao stabilnim. Zagrijavanje luka kod zavarivanja u oklopu plina je koncentrirano, brzina zavarivanja je velika, a dubina prodiranja je velika, tako da je čvrstoća zavara veća nego kod ručnog zavarivanja. I dobra plastičnost i otpornost na koroziju, pogodna za zavarivanje debelih čeličnih ploča.

(b), Oblik zavara

Oblik spoja zavarenog šava može se podijeliti u četiri oblika: sučeoni spoj, preklopni spoj, spoj u obliku slova T i kutni spoj prema međusobnom položaju spojenih komponenti. Varovi koji se koriste za ove spojeve su u dva osnovna oblika, sučeoni zavari i kutni zavari. U specifičnoj primjeni, treba ga odabrati prema snazi ​​spoja, u kombinaciji s uvjetima proizvodnje, ugradnje i zavarivanja.

(C) Struktura zavara

1. Čeoni zavar

Sučeoni zavari izravno, glatko prenose silu i nemaju značajnu koncentraciju naprezanja, pa imaju dobre mehaničke karakteristike i pogodni su za spajanje komponenti koje nose statička i dinamička opterećenja. Međutim, zbog zahtjeva visoke kvalitete sučeonih zavara, zavareni razmak između zavara je strog i općenito se koristi u tvornički izrađenim spojevima.

2. Kutni zavar

Oblik kutnih zavara: kutni zavari se mogu podijeliti na bočne kutne zavare paralelne sa smjerom djelovanja sile i prednje kutne zavare okomite na smjer djelovanja sile i koso sijeku smjer djelovanja sile prema njihovom smjeru duljine i smjeru vanjskog djelovanja sile. . kosi kutni zavari i okolni zavari.

Oblik poprečnog presjeka kutnog zavara dijeli se na obični tip, ravni nagib i tip dubokog prodiranja. Hf na slici naziva se veličina ugla kutnog zavara. Omjer stranice kraka običnog presjeka je 1:1, što je slično jednakokračnom pravokutnom trokutu, a linija prijenosa sile je jače savijena, pa je koncentracija naprezanja ozbiljna. Za strukturu koja izravno nosi dinamičko opterećenje, kako bi prijenos sile bio gladak, prednji ugaoni zavar trebao bi imati ravni nagib s omjerom veličine dva ugla ruba 1:1.5 (duga strana treba slijediti smjer unutarnja sila), a bočni ugaoni zavar trebao bi imati omjer dubokog prodiranja 1:1.

8. Vijčani spoj

(A). Struktura običnog vijčanog spoja

Oblik i specifikacija običnih vijaka

Uobičajeni oblik koji koristi čelična konstrukcija je veliki šesterokutni tip glave, a njegov kod je predstavljen slovom M te nazivnim i promjerom (mm). M18, M20, M22, M24 se obično koriste u inženjerstvu. Prema međunarodnim standardima, vijci su jedinstveno predstavljeni svojim ocjenama performansi, kao što su "ocjena 4.6", "ocjena 8.8" i tako dalje. Broj ispred decimalne točke označava minimalnu vlačnu čvrstoću materijala vijka, kao što je "4" za 400N/mm2 i "8" za 800N/mm2. Brojevi iza decimalne točke (0.6, 0.8) označavaju omjer tečenja materijala vijka, odnosno omjer granice tečenja prema minimalnoj vlačnoj čvrstoći.

Prema točnosti obrade vijaka, obični vijci se dijele na tri razine: A, B i C.

Vijci razreda A i B (pročišćeni vijci) izrađeni su od čelika razreda 8.8, tokareni alatnim strojevima, s glatkim površinama i točnim dimenzijama i opremljeni su rupama klase I (tj. rupe za vijke su izbušene ili proširene na sastavljene komponente, stijenka rupe je glatka, a rupa točna). Zbog svoje visoke točnosti obrade, bliskog kontakta sa stijenkom rupe, male deformacije spoja i dobrih mehaničkih svojstava, može se koristiti za spojeve s velikim silama smicanja i vlačnim silama. Međutim, njegova je proizvodnja i ugradnja radno intenzivnija i skuplja, pa se manje koristi u čeličnim konstrukcijama.

Vijci razreda C (grubi vijci) izrađeni su od čelika razreda 4.6 ili 4.8, gruba obrada, a veličina nije dovoljno precizna. Potrebne su samo rupe tipa II (to jest, rupe za vijke se buše na jednom dijelu odjednom ili se buše bez bušilice. Općenito, promjer rupe je veći od promjera vijaka. Promjer šipke je 1~2 mm veći). Kada se prenosi posmična sila, deformacija spoja je velika, ali izvedba prijenosa vlačne sile je još uvijek dobra, operacija ne zahtijeva posebnu opremu, a cijena je niska. Obično se koristi za vijčane veze na vlačnost i sekundarne posmične veze u konstrukcijama koje su statički ili neizravno dinamički opterećene.

Raspored običnih vijčanih spojeva

Raspored vijaka trebao bi biti jednostavan, ujednačen i kompaktan, kako bi zadovoljio zahtjeve sile, a struktura bi trebala biti razumna i laka za ugradnju. Postoje dvije vrste rasporeda: jedan do drugog i raspoređen (kao što je prikazano na slici). Paralelni je jednostavniji, a stepenasto zbijeniji.

(B). Karakteristike naprezanja običnih vijčanih spojeva

• Spoj s posmičnim vijcima
• Zatezni vijčani spoj
• Vijčani spoj povlačenjem i posmicanjem

(C). Karakteristike naprezanja vijaka visoke čvrstoće

Vijčani spojevi visoke čvrstoće mogu se podijeliti na tarne i tlačne prema dizajnu i zahtjevima sile. Kada je tarna veza podvrgnuta smicanju, najveći otpor trenja može se pojaviti između ploča kada vanjska sila smicanja dosegne granično stanje; kada dođe do relativnog klizanja između ploča, smatra se da je spoj pokvaren i oštećen. Kada se spoj koji nosi tlak posječe, sila trenja se može nadvladati i dolazi do relativnog klizanja između ploča, a zatim se vanjska sila može nastaviti povećavati, a krajnji kvar smicanja vijka ili pritiska ležaja zida rupe je granično stanje.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. specijalizirana je za izgradnju radionica za čelične konstrukcije, skladišta, radionice i druge projekte, te može pružiti ponude, prikaze, instalacijske crteže i druge usluge u skladu s proračunom. Za dodatna pitanja obratite se našem stručnom timu.

Preporučena literatura