鉄骨構造に関する8つの基礎知識

近年、都市化はますます加速しており、 プレハブ鉄骨構造建物 建設業界は前例のない発展を遂げています。人々は建物の実用性と安全性に対してますます高い要求を持っています。現代の建設工学では、 鉄骨構造設計 一定の利点があり、建設業への応用はますます広がっています。長年の実務経験と相まって、 K-home 鉄骨構造に関する8つの専門的な基礎知識をまとめました。内容が長いので、じっくりお読みください。

1.鉄骨構造の特徴：

1. 鉄骨構造は軽量
2. 鉄骨工事の高信頼性
3. 鋼は振動（衝撃）耐性と耐衝撃性に優れています
4. 鉄骨構造は正確かつ迅速に組み立てられる
5. 密閉構造を作るのは簡単
6. 鉄骨構造は腐食しやすい
7. 鉄骨構造の耐火性が低い

2. 一般的に使用される鋼構造物の等級と特性

1. 炭素構造用鋼：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275など
2. 低合金高強度構造用鋼
3. 高品質の炭素構造用鋼および合金構造用鋼
4. 特殊用途鋼

3. 鉄骨構造の材料選択の原則

鋼構造の材料選択原則は、構造の支持力を確保し、一定の条件下での脆性破壊を防止することであり、構造の重要度、荷重特性、構造形式、応力状態、接続方法、鋼材の厚さ、作業環境などに応じて総合的に考慮されます。

「鋼構造設計規格」GB50017-2003 で提案されている XNUMX 種類の鋼材は「適切な」種類であり、条件が許せば第一選択となります。使用する鋼材が仕様の要件を満たしている限り、他の種類の鋼材の使用は禁止されていません。

第四に、鉄骨構造の主な技術的内容：

（a）高層鉄骨構造技術。建物の高さと設計要件に応じて、それぞれフレーム、フレームサポート、シリンダー、ジャイアントフレーム構造が使用され、コンポーネントはスチール、剛性鉄筋コンクリート、またはスチールチューブコンクリートになります。スチールメンバーは軽量で延性があり、溶接またはロール成形が可能で、超高層ビルに適しています。剛性鉄筋コンクリートメンバーは剛性が高く、耐火性に優れており、中高層ビルや底部構造に適しています。スチールチューブコンクリートは施工が容易で、柱構造にのみ使用できます。

（b）宇宙鋼構造技術。宇宙鋼構造は軽量、高剛性、美しい外観、施工速度が速いなどの利点があります。ボールジョイントフラットグリッド、多層可変断面グリッド、鋼管をロッドとする網状シェルは、我が国の宇宙鋼構造の量が最も多い構造タイプです。空間剛性が大きく、鋼材消費量が少ないという利点があり、設計、施工、検査手順で完全なCADを提供できます。グリッド構造に加えて、宇宙構造には大スパンの吊りケーブル構造やケーブルメンブレン構造もあります。

（c）軽量鋼構造技術。壁と屋根のエンベロープで構成される新しい構造形式は、明るい色の鋼板で作られています。5mm以上の鋼板で溶接またはロールされた大断面の薄肉H型鋼壁梁と屋根の母屋、柔軟な支持システムと高力ボルト接続で作られた円形鋼で構成された軽量鋼構造システム。30m以上、高さは20メートル以上に達し、軽量クレーンを設置できます。使用される鋼材の量は30〜2kg / mXNUMXです。現在、標準化された設計手順と専門の生産企業があり、製品の品質が良く、設置速度が速く、軽量で投資が少なく、建設は季節に制限されず、あらゆる種類の軽工業プラントに適しています。

（d）鋼コンクリート複合構造技術。形鋼または鋼管とコンクリート部​​品で構成された梁と柱の耐荷重構造は鋼コンクリート複合構造であり、近年その応用範囲が拡大している。複合構造は鋼とコンクリートの両方の利点を備え、総強度が高く、剛性が良好で、耐震性能が良好である。外側にコンクリート構造を使用すると、耐火性と耐食性が優れています。組み合わせた構造部材は、一般的に鋼材の量を15〜20％削減できます。複合床とコンクリート充填鋼管部品には、型枠が少ない、または型枠が不要、施工が便利で迅速、推進力が大きいなどの利点もあります。荷重の大きい多階建てまたは高層ビルのフレーム梁、柱、床に適しています。 工業ビル 柱や床など

（e）高力ボルト接合と溶接技術。高力ボルトは摩擦によって応力を伝達し、ボルト、ナット、ワッシャーの3つの部分で構成されています。高力ボルト接合は、構造が簡単で、解体が柔軟で、支持力が高く、耐疲労性とセルフロック性に優れ、安全性が高いなどの利点があり、プロジェクトではリベットと部分溶接に取って代わり、鉄骨構造の生産と設置における主な接続方法になっています。工場で製造された鋼材と厚板には、自動マルチワイヤアークサブマージ溶接を使用し、ボックス柱の下見板には溶融ノズルエレクトロスラグ溶接などの技術を使用する必要があります。現場の設置と建設では、半自動溶接技術、ガスシールドフラックス入り溶接ワイヤ、セルフシールドフラックス入り溶接ワイヤ技術を使用する必要があります。

（f）鋼構造保護技術。鋼構造の保護には、防火、防食、防錆が含まれます。一般的に、防火コーティング処理後に防錆処理を行う必要はありませんが、腐食性ガスのある建物では防錆処理が必要です。国産の防火コーティングには、TNシリーズ、MC-10など多くの種類があります。その中で、MC-10防火コーティングには、アルキドエナメル塗料、塩化ゴム塗料、フッ素ゴム塗料、クロロスルホン化塗料が含まれます。施工時には、鋼構造の種類、耐火等級要件、環境要件に応じて、適切なコーティングとコーティング厚さを選択する必要があります。

5. 鉄骨構造の目的と対策：

鋼構造工学は、幅広い技術的困難を伴い、その推進と応用においては国家基準と業界基準に従わなければなりません。地方の建設行政部門は、鋼構造工学の専門化段階の構築に留意し、品質検査チームの育成を組織し、適時に業務慣行と新技術の応用をまとめる必要があります。大学、設計部門、建設企業は、鋼構造工学技術者の育成を加速し、鋼構造CADの成熟技術を推進する必要があります。大衆学術団体は、鋼構造技術の発展に協力し、国内外で広範な学術交流と研修活動を展開し、鋼構造の設計、生産、建設、設置技術の全体的なレベルを積極的に向上させ、近い将来に報われることができます。

6. 鉄骨構造の接合方法

鉄骨構造の接続方法には、溶接接続、ボルト接続、リベット接続の3種類があります。

(a）、溶接シーム接続

溶接シーム接続は、アークによって発生した熱によって電極と溶接部を部分的に溶かし、冷却後に溶接部に凝縮して、溶接部全体を接続するものです。

利点: 構成部分の弱化がなく、鋼材を節約でき、構造が簡単で、製造が便利で、接続剛性が高く、密閉性能が良好で、一定の条件下で自動操作が使いやすく、生産効率が高い。

デメリット：溶接時の高温により、溶接部付近の鋼材の熱影響部が一部脆くなることがあります。溶接工程では、鋼材が不均一に分布した高温と冷却にさらされ、溶接残留応力と構造物の残留変形が生じます。支持力、剛性、性能に一定の影響があります。溶接構造物の剛性が高いため、特に低温時には、局所的な亀裂が一度発生すると全体に広がりやすく、疲労強度を低下させる欠陥が発生する可能性があります。

(b）、ボルト接続

ボルト接続とは、ファスナーなどのボルトを介してコネクタを一体に接続することです。ボルト接続には、通常のボルト接続と高力ボルト接続の2種類があります。

利点: 施工プロセスが簡単で設置が便利で、特に現場での設置や接続に適しており、解体も簡単なので、組み立てや解体、一時的な接続が必要な構造に適しています。

デメリット：組み立て時にプレートに穴を開け、穴を合わせる必要があるため、製造作業量が増加し、高い製造精度が求められます。また、ボルト穴により部品の断面が弱くなり、接続された部品を重ねたり、補助接続を追加したりする必要がある場合が多いです。プレート（またはアングル鋼）なので、構造が複雑になり、鋼材のコストも高くなります。

(c）、リベット接続

リベット接続は、一方の端に半円形のプレハブヘッドを備えたリベットで、釘棒を赤く焼いた後、接続片の釘穴に素早く挿入し、もう一方の端をリベットガンで釘頭にリベット留めして、接続をしっかりと強固にします。

利点: リベットによる力の伝達は信頼性が高く、可塑性と靭性が良好で、品質の確認と保証が容易で、重量のある直接荷重を受ける動的荷重構造に使用できます。

デメリット：リベット工程が複雑で、製造コストが人件費と材料費にかかり、労働強度が高いため、基本的に溶接と高強度ボルト接続に置き換えられています。

7. 溶接接続

（a） 溶接方法

鉄骨構造物に一般的に使用される溶接方法は、手動アーク溶接、自動または半自動アーク溶接、ガスシールド溶接などのアーク溶接です。

手動アーク溶接は、設備が簡単で、操作が柔軟で便利なため、鉄骨構造物で最も一般的に使用されている溶接方法です。ただし、労働条件が悪く、生産効率は自動溶接や半自動溶接よりも低く、溶接品質のばらつきが大きく、ある程度は溶接工の技術レベルに依存します。

自動溶接の溶接品質は安定しており、溶接部の内部欠陥が少なく、可塑性が良く、衝撃靭性も良好で、長い直接溶接に適しています。半自動溶接は、手動操作による曲線または任意の形状の溶接に適しています。自動溶接と半自動溶接では、主な金属に適した溶接ワイヤとフラックスを使用する必要があります。溶接ワイヤは国家標準の要件を満たす必要があり、フラックスは溶接プロセスの要件に従って決定する必要があります。

ガスシールド溶接は、アークの保護媒体として不活性ガス（またはCO2）ガスを使用し、溶融金属を空気から隔離して、溶接プロセスを安定させます。ガスシールド溶接のアーク加熱は集中しており、溶接速度は速く、溶け込み深さは大きいため、溶接の強度は手動溶接よりも高くなります。また、可塑性と耐腐食性も優れており、厚鋼板の溶接に適しています。

(b)、 溶接の形状

溶接継ぎ目の接続形式は、接続部品の相互位置に応じて、突合せ継手、重ね継手、T 字継手、隅肉継手の 4 つの形式に分けられます。これらの接続に使用される溶接は、突合せ溶接と隅肉溶接の 2 つの基本形式です。具体的な用途では、接続の力、製造、設置、溶接条件に応じて選択する必要があります。

（c） 溶接構造

1. 突合せ溶接

突合せ溶接は、力が直接かつスムーズに伝達され、大きな応力集中がないため、機械的性能が優れており、静的および動的荷重を受ける部品の接続に適しています。ただし、突合せ溶接には高い品質要件があるため、溶接部間の溶接ギャップが厳しく、通常は工場で製造された接続に使用されます。

2. すみ肉溶接

すみ肉溶接の形状：すみ肉溶接は、長さ方向と外力の作用方向に応じて、力の作用方向に平行な側面すみ肉溶接と、力の作用方向に垂直で力の作用方向と斜めに交差する前面すみ肉溶接に分けられます。斜めすみ肉溶接と周囲溶接。

すみ肉溶接の断面形状は、普通型、平傾斜型、深溶け込み型に分けられます。図中のhfはすみ肉溶接のすみ肉サイズと呼ばれます。普通断面の脚辺の比率は1：1で、直角二等辺三角形に似ており、力の伝達線がより激しく曲がっているため、応力集中が深刻です。動荷重を直接受ける構造の場合、力の伝達をスムーズにするために、前面すみ肉溶接は1つのすみ肉エッジのサイズ比が1.5：1の平傾斜型（長辺は内部力の方向に従う）を採用し、側面すみ肉溶接は1：XNUMXの深溶け込みの比率を採用する必要があります。

8. ボルト接続

（a）。 一般的なボルト接合の構造

一般的なボルトの形状と仕様

鉄骨構造でよく使われる形式は大六角頭型で、そのコードは文字Mと呼び径（mm）で表されます。エンジニアリングではM18、M20、M22、M24が一般的に使用されています。国際規格によると、ボルトは「グレード4.6」、「グレード8.8」などの性能等級で統一して表されます。小数点の前の数字はボルト材料の最小引張強度を示し、たとえば4N / mm400の場合は「2」、8N / mm800の場合は「2」です。小数点の後の数字（0.6、0.8）はボルト材料の降伏比、つまり降伏点と最小引張強度の比を示します。

通常のボルトは、ボルトの加工精度に応じて、A、B、Cの3つのレベルに分けられます。

A級およびB級ボルト（精錬ボルト）は、8.8級鋼で作られ、工作機械で旋削され、表面が滑らかで寸法が正確で、クラスIの穴が装備されています（つまり、ボルト穴は組み立てられた部品に穴を開けたり広げたりして、穴の壁が滑らかで、穴が正確です）。加工精度が高く、穴壁と密着し、接続変形が小さく、機械的性能が優れているため、せん断力や引張力が大きい接続に使用できます。ただし、製造と設置に手間がかかり、コストがかかるため、鉄骨構造ではあまり使用されていません。

C級ボルト（粗ボルト）は、4.6級または4.8級の鋼材で作られ、加工が粗く、サイズの精度が十分ではありません。II型穴のみが必要です（つまり、ボルト穴は一度に1つの部品に打ち抜かれるか、ドリルなしで穴が開けられます。一般に、穴の直径はボルトの直径よりも大きく、ロッドの直径は2〜XNUMXmm大きくなります）。せん断力が伝達されると、接続部の変形が大きくなりますが、引張力を伝達する性能は依然として良好で、操作に特別な設備は必要なく、コストも低くなります。静的または間接的に動的に負荷がかかる構造物の引張ボルト接続と二次せん断接続によく使用されます。

通常のボルト接合の配置

ボルトの配置は、力の要件を満たすために、シンプルで均一かつコンパクトで、構造が合理的で取り付けやすいものでなければなりません。配置には、並列と千鳥配置の 2 種類があります (図を参照)。並列はよりシンプルで、千鳥配置はよりコンパクトです。

(B). 通常のボルト接合部の応力特性

• せん断ボルト接続
• テンションボルト接続
• プルせん断ボルト接続

(C). 高強度ボルトの応力特性

高力ボルト接合は、設計と力の要求に応じて、摩擦式と圧力式に分けられます。摩擦接合がせん断を受けると、外部せん断力が限界状態に達すると、プレート間に最大の摩擦抵抗が発生する可能性があります。プレート間に相対滑りが発生すると、接合が失敗して損傷したと見なされます。圧力支持接合がせん断されると、摩擦力が克服され、プレート間に相対滑りが発生し、その後、外力が引き続き増加し、ねじせん断または穴壁支持圧力の最終的な破損が限界状態になります。

河南鋼構造工程技術有限公司は、鋼構造工場、倉庫、作業場などのプロジェクトの建設を専門としており、予算に応じて見積もり、レンダリング、設置図などのサービスを提供できます。さらに質問がある場合は、当社の専門チームにご相談ください。

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