Načela projektiranja stabilnosti čeličnih konstrukcija

Sažetak: Kao glavni oblik konstrukcije u arhitektonskom projektiranju, čelična struktura naširoko se koristi u dizajnu velike radionice, mostovi i visoke zgrade. Građevinski čelik koji se koristi u čeličnoj konstrukciji ima mnoge prednosti kao što su otpornost na deformacije, otpornost na koroziju, otpornost na potres i zahtjeve za zaštitu okoliša, tako da se može široko koristiti u području arhitektonskog dizajna.

Kada se čelične konstrukcije koriste u građevinskim projektima, njihova konstrukcijska stabilnost, kao ključni pokazatelj, izravno određuje kvalitetu i vijek trajanja građevine. Na temelju K-homeNa temelju godina iskustva u arhitektonskom projektiranju, ovaj rad raspravlja o stabilnosti čeličnih konstrukcija u građevinarstvu i daje reference za odgovarajuća pitanja.

Predgovor

U dugom razvoju tehnologije graditeljstva čelična konstrukcija zauzima važno mjesto. Trenutačno, kao glavna arhitektonska struktura, naširoko se koristi u raznim arhitektonskim projektima, posebno u tvornice, mostovi, zračne luke, kazališta, super visoke zgrade. i druge velike građevine.

U prošlom stoljeću, zbog nerazvijene tehnologije taljenja čelika i visokog sadržaja ugljika u konstrukcijskom čeliku, njegova žilavost i otpornost na koroziju učinili su čelične konstrukcije necijenjenima u području arhitektonskog projektiranja, a nekada su bile marginalizirane i gotovo eliminirane.

Posljednjih godina, sa stalnim napretkom tehnologije taljenja metala, uvelike se proizvodi građevinski čelik visoke čvrstoće, visoke žilavosti, otporan na koroziju, a čeličnim konstrukcijama arhitekti ponovno daju prednost i sve se više koriste u raznim projektima. Tijekom izgradnje odigrao je pozitivnu ulogu u smanjenju ukupne konstrukcijske težine zgrade i poboljšanju ukupne sigurnosti zgrade.

Kontinuiranim razvojem tehnologije gradnje uporaba čeličnih konstrukcija postaje sve ekstenzivnija, a različiti složeni uvjeti uporabe stavljaju na tešku kušnju njihovu stabilnost.

Koncept čelične konstrukcije

Kao što naziv sugerira, čelična konstrukcija je vrsta građevinske konstrukcije koja koristi čelik kao glavnu sirovinu za strukturnu konstrukciju. Kroz različite čelične komponente kao što su čelične grede, čelične ploče i čelični stupovi, zavarivanje, zakivanje i druge metode povezivanja koriste se za spajanje i montažu za izgradnju velikih zgrada. Čelične konstrukcije koriste različite vrste čelika kao glavni materijal.

Za razliku od običnog betona i drugih građevinskih materijala, čelik ima karakteristike male težine, velike žilavosti itd., te može izdržati veće sile. Stoga se projektiranje čeličnih konstrukcija često koristi u projektiranju velikih i srednjih zgrada. Čelična konstrukcija ima stabilnu strukturu i nije lako deformirati, što može pružiti dobru sigurnost i stabilnost zgrade. Međutim, u nekim posebnim slučajevima može doći i do nestabilnosti čelične konstrukcije.

Postoje dvije uobičajene situacije: jedna je da prekomjerni pritisak izravno djeluje na točku ravnoteže sila, što rezultira nejednakim opterećenjem na strukturu kao cjelinu. Drugi je da zbog dugotrajne upotrebe čeličnih konstrukcijskih elemenata unutarnja struktura ima problema kao što je mentalni umor, a unutarnja struktura gubi svoju potpornu funkciju, što rezultira nestabilnošću cjelokupne strukture.

Prije projektiranja čelične konstrukcije, potrebno je razjasniti karakteristike stabilnosti ove konstrukcije, kako bi se imao ciljani proces projektiranja, izbjegle strukturalne slabosti, u potpunosti iskoristile prednosti čeličnih konstrukcija i omogućile da čelične konstrukcije u zgradama bolje funkcioniraju uloga.

Principi poboljšanja proračunske stabilnosti čeličnih konstrukcija

Stabilnost čelične konstrukcije je najvažniji čimbenik u projektiranju čelične konstrukcije. U dugogodišnjoj inženjerskoj praksi i teoretskom istraživanju, inženjeri i tehničari su saželi tri načela dizajna za poboljšanje stabilnosti čelične konstrukcije.

1. Načelo stabilnosti

Načelo stabilnosti dizajna čelične konstrukcije zahtijeva da se u fazi crtanja crteža plana dizajna čelične konstrukcije, crtež plana čelične konstrukcije treba nacrtati prema odgovarajućim zahtjevima različitih zgrada, usredotočujući se na osiguranje potpornih dijelova u nacrt nacrta čelične konstrukcije i osiguranje stabilnosti nosača u ravnini gradilišta.

Stabilnost čelične konstrukcije u ravnini je srž i temelj ukupne stabilnosti cijele čelične konstrukcije. Samo osiguravanjem da komponente čelične konstrukcije ostanu stabilne u ravnini možemo izbjeći nestabilnost pojedinih pozicija tijekom naknadnog procesa trodimenzionalne konstrukcije.

2. Načelo jedinstva

Precizan proračun je pretpostavka i temelj projektiranja čelične konstrukcije. Prilikom projektiranja okvira čelične konstrukcije, metodu proračuna i očekivane vrijednosti parametara treba odrediti prema uravnoteženom odnosu između konkretnog okvira i okvira.

Ovaj korak je ključ za proračun sile cjelokupnog dizajna čelične konstrukcije. veza. Međutim, u praksi će se mnogi projektanti previše osloniti na osobno iskustvo i izravno izvršiti proračun stabilnosti okvira čelične konstrukcije prema vlastitom iskustvu i zanemariti korake izračuna ravnoteže.

Ovoj metodi rada nedostaju znanstveni i sveobuhvatni proračunski podaci, a lako je uzrokovati pogreške u proračunu stabilnog odnosa. Kao rezultat toga, dizajn čelične konstrukcije ne ispunjava zahtjeve konstrukcijske čvrstoće zgrade, što dovodi do potencijalnih sigurnosnih opasnosti.

Stoga se proračun ravnoteže i proračun stabilnosti moraju provoditi u isto vrijeme, a oba su neizostavna i trebaju biti objedinjena.

3. Načelo suradnje

Cjelokupna čelična konstrukcija sastoji se od više pojedinačnih komponenti čelične konstrukcije putem zavarivanja, zakivanja, pričvršćivanja vijcima i drugih spojnih sredstava, te na kraju tvori veliku građevinsku strukturu. [3] Stoga se u procesu projektiranja čelične konstrukcije mora uzeti u obzir koordinacija različitih strukturnih komponenti, trebaju li velike ili male komponente međusobno surađivati ​​i konačno se mogu savršeno kombinirati u čvrstu čeličnu konstrukciju kao cjelinu. U projektiranju čelične konstrukcije ne može se uzeti u obzir samo stabilnost jedne komponente čelične konstrukcije, već se moraju sveobuhvatno razmotriti uvjeti svih komponenti i izvršiti precizan izračun kombinacije. Samo kada je svaka komponenta savršeno usklađena, cijela struktura može biti vrlo stabilna, maksimizirati ulogu svake komponente i osigurati ukupnu čvrstoću strukture.

Ključne točke dizajna stabilnosti čelične konstrukcije

1. Dizajn sile

Jedan od najvažnijih pokazatelja čelične konstrukcije je njezina razina naprezanja. Prilikom projektiranja prvo se uzima u obzir nosivost čelične konstrukcije.

Čelična konstrukcija općenito ima dizajn u obliku slova T ili L, što se smatra stabilnošću strukture. Korištenje ova dva oblika može dobro rasporediti ukupnu težinu zgrade i postići svrhu uravnotežene potpore.

U praksi građevinarstva, čelična konstrukcija je uobičajena konstrukcija na periferiji zgrade, koja igra ulogu potpore zgrade. U cjelokupnom dizajnu zgrade, korištenje čeličnih konstrukcija treba što je moguće više slijediti načelo simetrije.

Svrha je omogućiti svakoj čeličnoj konstrukciji da ravnomjerno podnese silu cijele zgrade i spriječiti da pojedinačne čelične konstrukcije podnose preveliki ili premali pritisak.

Osim toga, zahtjevi za naprezanje i stabilnost za različite dijelove čelične konstrukcije također su različiti. Na primjer, zahtjev za fiksnu potporu u čeličnoj konstrukciji je spriječiti pomicanje, tako da nosivost ovog dijela mora biti visoka, ali za okvir čelične grede, osim što ima uzdužnu ulogu potpore, također je potrebno razmotriti sprječavanje da se to dogodi u vodoravnom položaju.

Karakteristike naprezanja različitih dijelova čelične konstrukcije trebale bi se odražavati u projektu kako bi se izbjegla nestabilnost zbog nedovoljnog razmatranja. Konačno, vrlo je važna i specifična konstrukcijska operacija čelične konstrukcije. Građevinsko osoblje na gradilištu mora strogo slijediti projektne nacrte, minimizirati pogreške u konstrukciji, ojačati međusobnu suradnju između odjela, izvoditi gradnju u strogom skladu sa standardima i ojačati upravljanje detaljima.

2. Dizajn protiv korozije

Zgrade će doživjeti eroziju u različitim prirodnim uvjetima kada se koriste u različitim okruženjima. U uvjetima posebne uporabe kao što su vlaga i slani sprej, zbog inherentnih karakteristika metala, lako se korodiraju i utječu na njihovu stabilnost.

Općenito, metalni materijali podložni su i galvanskoj i kemijskoj koroziji. Moderna znanost o materijalima razvila je antikorozivne premaze za različite uvjete okoline za radnu okolinu metala koji se koriste u građevinarstvu.

U vlažnom okruženju, razmazivanje antikorozivne boje na površini čelične konstrukcije može izolirati vodu i zrak, dva glavna čimbenika koji uzrokuju koroziju metala, i spriječiti korodiranje čelične konstrukcije. Za čelične konstrukcije koje se koriste u okruženjima visoke slanosti, lako je izazvati elektrokemijsku koroziju natrijevim ionima u morskoj vodi.

Prema principu elektrokemijske reakcije, metalni materijal postaje jedan od proizvoda. Ova metoda može riješiti problem čeličnih konstrukcija. Problem korozije, kako bi se osigurala čvrstoća same čelične konstrukcije i postigla stabilnost konstrukcije.

3. Dizajn vezan uz stabilnost

U procesu projektiranja i izvedbe čelične konstrukcije, osim dovršetka proračuna stabilnosti, također je potrebno pojačati kontrolu cjelokupne čelične konstrukcije. Stroga inspekcija ključna je karika za osiguranje da su materijali čelične konstrukcije kvalificirani i da ispunjavaju zahtjeve dizajna. Metoda izračuna kritičnog tlaka uobičajena je metoda za predviđanje vrijednosti tlaka čeličnih konstrukcija tijekom stvarne uporabe i često se koristi za ispitivanje čeličnih konstrukcija.

Kada rezultat mjerenja naprezanja na čeličnoj konstrukciji prijeđe kritičnu vrijednost, to dokazuje da je njezina stabilnost narušena, a proračun naprezanja čelične konstrukcije treba na vrijeme prilagoditi kako bi se izbjegla nestabilnost.

Obratite pozornost na analizu sile svakog dijela unutar čelične konstrukcije, optimizirajte pojedinosti o sili dijelova, izbjegnite problem nejednake sile i utječite na ukupnu strukturnu sigurnost. Ukratko, stabilnost čelične konstrukcije ima odlučujući utjecaj na ukupnu sigurnost i životni vijek zgrade.

U procesu projektiranja čelične konstrukcije projektant treba izvršiti precizne proračune, sveobuhvatno razmotriti odnos sila između komponenti, izvršiti dobru antikorozivnu obradu čelika, u najvećoj mjeri izbjeći nedostatke čelične konstrukcije i dati punu iskoristite prednosti čelične konstrukcije, promičući tako kontinuirani napredak arhitektonskog dizajna.