עקרונות עיצוב של יציבות מבנה פלדה

תַקצִיר: כצורת הבנייה העיקרית בתכנון אדריכלי, מבנה פלדה נמצא בשימוש נרחב בעיצוב של סדנאות גדולות, גשרים ובניינים רבי קומות. לפלדת הבנייה המשמשת במבנה הפלדה יתרונות רבים כמו אנטי-דפורמציה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני רעידות אדמה ודרישות להגנת הסביבה, כך שניתן להשתמש בה באופן נרחב בתחום התכנון האדריכלי.

כאשר משתמשים במבני פלדה בפרויקטי בנייה, היציבות המבנית שלהם, כאינדיקטור מכריע, קובעת ישירות את האיכות וחיי השירות של מבנים. מבוסס על K-homeשנות הניסיון של עיצוב אדריכלי, מאמר זה דן ביציבות של מבני פלדה בהנדסת בנייה ומספק התייחסויות לנושאים מקבילים.

הַקדָמָה

בפיתוח ארוך של טכנולוגיית הנדסת בנייה, מבנה הפלדה תופס עמדה חשובה. כיום, כמבנה אדריכלי מיינסטרים, הוא נמצא בשימוש נרחב בעיצובים אדריכליים שונים, במיוחד ב מפעלים, גשרים, שדות תעופה, תיאטראות, בניינים סופר רבי קומות. ומבנים גדולים אחרים.

במאה הקודמת, בשל טכנולוגיית התכת הפלדה הלא מפותחת ותכולת הפחמן הגבוהה של פלדת הבנייה, הקשיחות שלה ועמידותה בפני קורוזיה גרמו למבני פלדה שלא היו מוערכים בתחום העיצוב האדריכלי, ופעם נדחקו לשוליים וכמעט חוסלו.

בשנים האחרונות, עם ההתקדמות המתמשכת של טכנולוגיית התכת מתכות, פלדת בנייה בעלת חוזק גבוה, קשיחות גבוהה ועמידה בפני קורוזיה הופקה באופן נרחב, ומבני פלדה זכו שוב לחביבות על אדריכלים, ונמצאים יותר ויותר בשימוש בפרויקטים שונים. במהלך הבנייה, הוא מילא תפקיד חיובי בהפחתת המשקל המבני הכולל של הבניין ושיפור הבטיחות הכוללת של הבניין.

עם ההתפתחות המתמשכת של טכנולוגיית הבנייה, השימוש במבני פלדה נעשה נרחב יותר ויותר, ותנאי שימוש מורכבים שונים הציבו מבחן חמור ליציבותו.

הרעיון של מבנה פלדה

כפי שהשם מרמז, מבנה פלדה הוא סוג של מבנה מבנה המשתמש בפלדה כחומר הגלם העיקרי לבנייה מבנית. באמצעות רכיבי פלדה שונים כגון קורות פלדה, לוחות פלדה ועמודי פלדה, ריתוך, ריתוך ושיטות חיבור אחרות משמשות לשחבור והרכבה לבניית מבנים גדולים. מבני פלדה משתמשים בסוגים שונים של פלדה כחומר העיקרי.

בשונה מבטון רגיל וחומרי בניין אחרים, לפלדה יש ​​מאפיינים של משקל קל, קשיחות חזקה וכו', ויכולה לעמוד בכוחות גדולים יותר. לכן, עיצוב מבנה פלדה משמש לעתים קרובות בתכנון של מבנים גדולים ובינוניים. למבנה הפלדה מבנה יציב ואינו מתעוות בקלות, מה שיכול לספק בטיחות ויציבות טובה למבנה. עם זאת, במקרים מיוחדים מסוימים, עלולה להתרחש גם חוסר היציבות של מבנה הפלדה.

ישנם שני מצבים נפוצים: האחד הוא שהלחץ המופרז פועל ישירות על נקודת איזון הכוח, וכתוצאה מכך מתח לא אחיד על המבנה בכללותו. השני הוא שבשל שימוש ארוך טווח באיברי מבני פלדה, למבנה הפנימי יש בעיות כמו עייפות נפשית, והמבנה הפנימי מאבד את תפקידו התומך, וכתוצאה מכך חוסר יציבות של המבנה הכללי.

לפני תכנון מבנה פלדה, יש צורך להבהיר את מאפייני היציבות של מבנה זה, כדי לקיים תהליך תכנון ממוקד, להימנע מחולשות מבניות, לתת משחק מלא ליתרונות של מבני פלדה ולגרום למבני פלדה בבניינים לשחק טוב יותר. תַפְקִיד.

עקרונות של שיפור יציבות עיצוב של מבני פלדה

יציבות מבנה הפלדה היא הגורם החשוב ביותר בתכנון מבנה הפלדה. בפרקטיקה ההנדסית ארוכת הטווח ובמחקר התיאורטי, המהנדסים והטכנאים סיכמו שלושה עקרונות תכנון לשיפור היציבות של מבנה הפלדה.

1. עקרון היציבות

עקרון היציבות של תכנון מבנה הפלדה מחייב שבשלב שרטוט שרטוט התכנית של תכנון מבנה הפלדה, יש לשרטט את שרטוט התכנית של מבנה הפלדה בהתאם לדרישות המתאימות של מבנים שונים, תוך התמקדות בהבטחת חלקי התמיכה ב. שרטוט התכנון של מבנה הפלדה והבטחת יציבות התמיכה במישור האתר.

יציבות מבנה הפלדה במישור היא הליבה והיסוד של היציבות הכוללת של מבנה הפלדה כולו. רק על ידי הבטחה שמרכיבי מבנה הפלדה יישארו יציבים במישור נוכל למנוע את חוסר היציבות של עמדות בודדות במהלך תהליך הבנייה התלת מימדי הבא.

2. עקרון האחדות

חישוב מדויק הוא הנחת היסוד והבסיס של תכנון מבנה פלדה. בעת תכנון מסגרות מבנה פלדה, יש לקבוע את שיטת החישוב וערכי הפרמטרים הצפויים בהתאם ליחס המאוזן בין המסגרת הספציפית למסגרת.

שלב זה הוא המפתח לחישוב הכוח של כל עיצוב מבנה הפלדה. קישור. עם זאת, בפועל, מעצבים רבים יסתמכו יותר מדי על ניסיון אישי, ויבצעו ישירות את חישוב היציבות של מסגרת מבנה הפלדה על פי ניסיונם ויתעלמו משלבי חישוב האיזון.

לשיטת פעולה זו חסרים נתוני חישוב מדעיים ומקיפים, וקל לגרום לטעויות בחישוב הקשר היציב. כתוצאה מכך, התכנון של מבנה הפלדה אינו עומד בדרישות החוזק המבני של הבניין, מה שגורם לסכנות בטיחותיות פוטנציאליות.

לכן, חישוב שיווי המשקל וחישוב היציבות צריכים להתבצע במקביל, והשניים הכרחיים ויש לאחד אותם.

3. עקרון שיתוף הפעולה

מבנה הפלדה כולו מורכב ממספר רכיבי מבנה פלדה בודדים באמצעות ריתוך, ריתוך, תיקון ברגים ואמצעי חיבור אחרים, ולבסוף יוצר מבנה מבנה גדול. [3] לכן, בתהליך של תכנון מבנה פלדה, יש לשקול את התיאום של רכיבים מבניים שונים, בין אם רכיבים גדולים או קטנים צריכים לשתף פעולה זה עם זה, ולבסוף ניתן לשלב אותם בצורה מושלמת למבנה פלדה מוצק בכללותו. בתכנון מבנה פלדה לא ניתן להתייחס ליציבות של רכיב מבנה פלדה בודד בלבד, ויש להתייחס לתנאים של כל הרכיבים באופן מקיף ולבצע חישוב שילוב מדויק. רק כאשר כל רכיב מותאם בצורה מושלמת, המבנה כולו יכול להיות יציב ביותר, למקסם את התפקיד של כל רכיב ולהבטיח את החוזק הכולל של המבנה.

נקודות המפתח של עיצוב יציבות מבנה פלדה

1. עיצוב כוח

אחד האינדיקטורים החשובים ביותר של מבנה פלדה הוא רמת הלחץ שלו. בעת התכנון, כושר נשיאת העומס של מבנה הפלדה הוא השיקול הראשון.

מבנה הפלדה מאמץ בדרך כלל עיצוב בצורת T או בצורת L, הנחשב ליציבות המבנה. השימוש בשתי הצורות הללו יכול לפזר היטב את המשקל הכולל של הבניין ולהשיג את המטרה של תמיכה מאוזנת.

בעיסוק בהנדסת בניין, מבנה פלדה הוא מבנה נפוץ בפריפריה של מבנה, אשר משחק תפקיד בתמיכה במבנה. בתכנון הכולל של הבניין, השימוש במבני פלדה צריך לפעול לפי עקרון הסימטריה ככל האפשר.

המטרה היא לאפשר לכל מבנה פלדה לשאת את הכוח של המבנה כולו באופן שווה ולמנוע ממבני פלדה בודדים לשאת לחץ גדול מדי או קטן מדי.

בנוסף, דרישות הלחץ והיציבות עבור חלקים שונים של מבנה הפלדה גם הן שונות. לדוגמה, הדרישה לתמיכה הקבועה במבנה הפלדה היא למנוע תזוזה, ולכן כושר התמיכה של חלק זה נדרש להיות גבוה, אך עבור מסגרת קורת הפלדה, בנוסף למלא תפקיד תומך אורכי, הוא גם יש צורך לשקול למנוע את התרחשותו במצב אופקי.

מאפייני הלחץ של חלקים שונים של מבנה הפלדה צריכים לבוא לידי ביטוי בתכנון כדי למנוע חוסר יציבות עקב שיקול לא מספק. לבסוף, גם פעולת הבנייה הספציפית של מבנה הפלדה חשובה מאוד. על אנשי הבנייה במקום לעקוב בקפדנות אחר שרטוטי התכנון, למזער טעויות בנייה, לחזק את שיתוף הפעולה ההדדי בין המחלקות, לבצע בנייה בהתאם לתקנים ולחזק את ניהול הפרטים.

2. עיצוב נגד קורוזיה

מבנים יחוו שחיקה בתנאים טבעיים שונים בשימוש בסביבות שונות. בסביבות שימוש מיוחדות כמו לחות ותרסיס מלח, בשל המאפיינים הטבועים של מתכות, הן נשחקות בקלות ומשפיעות על יציבותן.

באופן כללי, חומרי מתכת רגישים הן לקורוזיה גלוונית והן לקורוזיה כימית. מדע החומרים המודרני פיתח ציפויים נגד קורוזיה עבור תנאי סביבה שונים עבור סביבת השימוש של מתכות המשמשות בבנייה.

בסביבה לחה, מריחת צבע נגד קורוזיה על פני השטח של מבנה הפלדה יכולה לבודד מים ואוויר, שני גורמים עיקריים הגורמים לקורוזיה מתכת, ולמנוע את חלודה של מבנה הפלדה. עבור מבני פלדה המשמשים בסביבות מליחות גבוהה, קל לגרום לקורוזיה אלקטרוכימית עם יוני נתרן במי ים.

על פי עקרון התגובה האלקטרוכימית, חומר המתכת הופך לאחד המוצרים. שיטה זו יכולה לפתור את הבעיה של מבני פלדה. בעיית קורוזיה, על מנת להבטיח את חוזק מבנה הפלדה עצמו ולהשיג את יציבות המבנה.

3. עיצוב הקשור ליציבות

בתהליך תכנון ובניית מבנה פלדה, בנוסף להשלמת חישוב היציבות, יש צורך גם לחזק את הבדיקה של כל מבנה הפלדה. בדיקה קפדנית היא החוליה המרכזית להבטיח שחומרי מבנה הפלדה מתאימים ועומדים בדרישות התכנון. שיטת חישוב הלחץ הקריטי היא שיטה נפוצה לניבוי ערך הלחץ של מבני פלדה במהלך השימוש בפועל, והיא משמשת לעתים קרובות לבדיקת מבנה פלדה.

כאשר תוצאת המדידה של הלחץ על מבנה הפלדה עולה על הערך הקריטי, היא מוכיחה שיציבותו נהרסה, ויש להתאים את תכנון הלחץ של מבנה הפלדה בזמן כדי למנוע חוסר יציבות.

שימו לב לניתוח הכוח של כל חלק בתוך מבנה הפלדה, ייעל את פרטי הכוח של החלקים, הימנע מבעיית הכוח הלא אחיד והשפיע על הבטיחות המבנית הכוללת. לסיכום, ליציבות מבנה הפלדה יש ​​השפעה מכרעת על הבטיחות הכללית וחיי השירות של המבנה.

בתהליך תכנון מבנה הפלדה, על המעצב לבצע חישובים מדויקים, לשקול באופן מקיף את יחסי הכוח בין הרכיבים ולעשות טיפול אנטי קורוזיה טוב בפלדה, למנוע את החסרונות של מבנה הפלדה במידה רבה, ולתת את מלוא לשחק את היתרונות של מבנה פלדה, ובכך לקדם את ההתקדמות המתמשכת של התכנון האדריכלי.