Tērauda konstrukciju stabilitātes projektēšanas principi

Anotācija: kā galvenā būvniecības forma arhitektūras projektēšanā, tērauda konstrukcija tiek plaši izmantots dizainā lielas darbnīcas, tilti un daudzstāvu ēkas. Tērauda konstrukcijā izmantotajam celtniecības tēraudam ir daudz priekšrocību, piemēram, pretdeformācijas, izturība pret koroziju, izturība pret zemestrīcēm un vides aizsardzības prasības, tāpēc to var plaši izmantot arhitektūras projektēšanas jomā.

Izmantojot tērauda konstrukcijas būvprojektos, to konstrukcijas stabilitāte kā būtisks rādītājs tieši nosaka ēku kvalitāti un kalpošanas laiku. Balstoties uz K-homeAr daudzu gadu pieredzi arhitektūras projektēšanā, šajā rakstā aplūkota tērauda konstrukciju stabilitāte būvinženierijā un sniegtas atsauces uz atbilstošiem jautājumiem.

Priekšvārds

Ilgstošā būvniecības inženierijas tehnoloģiju attīstībā tērauda konstrukcija ieņem nozīmīgu vietu. Pašlaik to kā galveno arhitektūras struktūru plaši izmanto dažādos arhitektūras projektos, īpaši fabrikas, tilti, lidostas, teātri, superaugstceltnes. un citas lielas ēkas.

Pagājušajā gadsimtā mazattīstītās tērauda kausēšanas tehnoloģijas un būvtērauda augstā oglekļa satura dēļ tā stingrība un izturība pret koroziju padarīja tērauda konstrukcijas par nevērtīgām arhitektūras projektēšanas jomā, un savulaik tās tika marginalizētas un gandrīz likvidētas.

Pēdējos gados, nepārtraukti attīstoties metālu kausēšanas tehnoloģijai, plaši tiek ražots augstas stiprības, augstas izturības, korozijizturīgs celtniecības tērauds, un tērauda konstrukcijas atkal ir iecienījuši arhitekti, un tās arvien vairāk izmanto dažādos projektos. Būvniecības laikā tam ir bijusi pozitīva loma ēkas kopējā konstruktīvā svara samazināšanā un ēkas vispārējās drošības uzlabošanā.

Nepārtraukti attīstoties būvniecības tehnoloģijām, tērauda konstrukciju izmantošana ir kļuvusi arvien plašāka, un dažādi sarežģīti lietošanas apstākļi ir izvirzījuši smagu pārbaudījumu to stabilitātei.

Tērauda konstrukcijas jēdziens

Kā norāda nosaukums, tērauda konstrukcija ir ēkas konstrukcijas veids, kurā tērauds tiek izmantots kā galvenais izejmateriāls konstrukciju celtniecībai. Izmantojot dažādas tērauda detaļas, piemēram, tērauda sijas, tērauda plāksnes un tērauda kolonnas, metināšana, kniedēšana un citas savienošanas metodes tiek izmantotas savienošanai un montāžai lielu ēku celtniecībā. Tērauda konstrukcijās kā galvenais materiāls tiek izmantots dažāda veida tērauds.

Atšķirībā no parastā betona un citiem būvmateriāliem, tēraudam ir viegls svars, spēcīga stingrība utt., un tas var izturēt lielākus spēkus. Tāpēc tērauda konstrukciju projektēšana bieži tiek izmantota lielu un vidēju ēku projektēšanā. Tērauda konstrukcijai ir stabila konstrukcija un tā nav viegli deformējama, kas var nodrošināt labu ēkas drošību un stabilitāti. Tomēr dažos īpašos gadījumos var rasties arī tērauda konstrukcijas nestabilitāte.

Pastāv divas izplatītas situācijas: viena ir tāda, ka pārmērīgais spiediens tieši iedarbojas uz spēka līdzsvara punktu, kā rezultātā tiek radīts nevienmērīgs spriegums uz konstrukciju kopumā. Otrs ir tas, ka tērauda konstrukcijas elementu ilgstošas ​​izmantošanas dēļ iekšējai struktūrai ir tādas problēmas kā garīgs nogurums, un iekšējā struktūra zaudē savu atbalsta funkciju, kā rezultātā kopējā struktūra ir nestabila.

Pirms tērauda konstrukcijas projektēšanas ir jānoskaidro šīs konstrukcijas stabilitātes raksturlielumi, lai būtu mērķtiecīgs projektēšanas process, izvairītos no strukturālām nepilnībām, pilnībā izmantotu tērauda konstrukciju priekšrocības un lai tērauda konstrukcijas ēkās būtu labākas. lomu.

Tērauda konstrukciju konstrukcijas stabilitātes uzlabošanas principi

Tērauda konstrukcijas stabilitāte ir vissvarīgākais faktors tērauda konstrukcijas projektēšanā. Ilgtermiņa inženiertehniskajā praksē un teorētiskajos pētījumos inženieri un tehniķi ir apkopojuši trīs projektēšanas principus, lai uzlabotu tērauda konstrukcijas stabilitāti.

1. Stabilitātes princips

Tērauda konstrukciju projektēšanas stabilitātes princips paredz, ka tērauda konstrukciju projekta plāna rasējuma izstrādes posmā tērauda konstrukcijas plāna rasējums ir jāizstrādā atbilstoši dažādu ēku attiecīgajām prasībām, koncentrējoties uz atbalsta daļu nodrošināšanu. tērauda konstrukcijas plāna projekta rasējums un atbalsta nodrošināšana Noturība objekta plaknē.

Tērauda konstrukcijas stabilitāte plaknē ir visas tērauda konstrukcijas vispārējās stabilitātes kodols un pamats. Tikai nodrošinot tērauda konstrukcijas sastāvdaļu stabilitāti plaknē, mēs varam izvairīties no atsevišķu pozīciju nestabilitātes turpmākajā trīsdimensiju būvniecības procesā.

2. Vienotības princips

Precīzs aprēķins ir tērauda konstrukciju projektēšanas priekšnoteikums un pamats. Projektējot tērauda konstrukciju karkasus, aprēķina metode un paredzamās parametru vērtības jānosaka atbilstoši līdzsvarotajai attiecībai starp konkrēto rāmi un rāmi.

Šis solis ir atslēga visa tērauda konstrukcijas projekta spēka aprēķināšanai. saite. Tomēr praksē daudzi dizaineri pārāk daudz paļausies uz personīgo pieredzi un tieši veic tērauda konstrukcijas rāmja stabilitātes aprēķinus pēc savas pieredzes un ignorē bilances aprēķina soļus.

Šai darbības metodei trūkst zinātnisku un visaptverošu aprēķinu datu, un stabilo attiecību aprēķinā ir viegli radīt kļūdas. Tā rezultātā tērauda konstrukcijas dizains neatbilst ēkas konstrukcijas stiprības prasībām, kā rezultātā var rasties drošības apdraudējumi.

Tāpēc līdzsvara aprēķins un stabilitātes aprēķins ir jāveic vienlaikus, un abi ir obligāti un ir jāapvieno.

3. Sadarbības princips

Visa tērauda konstrukcija sastāv no vairākiem atsevišķiem tērauda konstrukcijas komponentiem, izmantojot metināšanu, kniedēšanu, skrūvju stiprinājumu un citus savienojuma līdzekļus, un visbeidzot veido lielu ēkas konstrukciju. [3] Tāpēc tērauda konstrukciju projektēšanas procesā ir jāņem vērā dažādu konstrukciju komponentu koordinācija, neatkarīgi no tā, vai lielām vai mazām sastāvdaļām ir jāsadarbojas savā starpā, un galu galā tās var lieliski apvienot cietā tērauda konstrukcijā kopumā. Tērauda konstrukciju projektēšanā nevar ņemt vērā tikai vienas tērauda konstrukcijas sastāvdaļas stabilitāti, un ir vispusīgi jāņem vērā visu komponentu nosacījumi un jāveic precīzs kombinācijas aprēķins. Tikai tad, ja katra sastāvdaļa ir ideāli saskaņota, visa konstrukcija var būt ļoti stabila, maksimāli palielināt katras sastāvdaļas lomu un nodrošināt struktūras kopējo izturību.

Tērauda konstrukcijas stabilitātes dizaina galvenie punkti

1. Spēka dizains

Viens no svarīgākajiem tērauda konstrukcijas rādītājiem ir tās sprieguma līmenis. Projektējot, vispirms jāņem vērā tērauda konstrukcijas nestspēja.

Tērauda konstrukcijai parasti ir T-veida vai L-veida dizains, ko uzskata par konstrukcijas stabilitāti. Šo divu formu izmantošana var labi izkliedēt ēkas kopējo svaru un sasniegt līdzsvarota atbalsta mērķi.

Būvniecības inženierzinātņu praksē tērauda konstrukcija ir izplatīta konstrukcija ēkas perifērijā, kurai ir nozīme ēkas balstā. Ēkas kopējā projektēšanā tērauda konstrukciju izmantošanā pēc iespējas jāvadās pēc simetrijas principa.

Mērķis ir ļaut katrai tērauda konstrukcijai vienmērīgi izturēt visas ēkas spēku un novērst to, ka atsevišķas tērauda konstrukcijas neiztur pārāk lielu vai pārāk mazu spiedienu.

Turklāt sprieguma un stabilitātes prasības dažādām tērauda konstrukcijas daļām ir atšķirīgas. Piemēram, prasība pēc fiksētā balsta tērauda konstrukcijā ir novērst pārvietošanos, tāpēc šīs daļas nestspējai ir jābūt augstai, bet tērauda sijas karkasam papildus garenvirziena atbalsta lomai ir arī nepieciešams apsvērt iespēju novērst to, ka tas notiek horizontālā stāvoklī.

Tērauda konstrukcijas dažādu daļu sprieguma raksturlielumi ir jāatspoguļo konstrukcijā, lai izvairītos no nestabilitātes nepietiekamas apsvēršanas dēļ. Visbeidzot, ļoti svarīga ir arī tērauda konstrukcijas īpašā būvniecības darbība. Būvniecības personālam uz vietas stingri jāievēro projektēšanas rasējumi, jāsamazina būvniecības kļūdas, jāstiprina savstarpējā sadarbība starp departamentiem, jāveic būvniecība stingri saskaņā ar standartiem un jāstiprina detaļu vadība.

2. Pretkorozijas dizains

Ēkas piedzīvos eroziju dažādos dabas apstākļos, ja tās izmantos dažādās vidēs. Speciālās lietošanas vidēs, piemēram, mitrums un sāls izsmidzināšana, metāliem raksturīgo īpašību dēļ tie ir viegli sarūsējuši un ietekmē to stabilitāti.

Parasti metāla materiāli ir jutīgi gan pret galvanisko, gan ķīmisko koroziju. Mūsdienu materiālzinātne ir izstrādājusi pretkorozijas pārklājumus dažādiem vides apstākļiem būvniecībā izmantojamo metālu lietošanas videi.

Mitrā vidē pretkorozijas krāsas smērēšana uz tērauda konstrukcijas virsmas var izolēt ūdeni un gaisu, divus galvenos faktorus, kas izraisa metāla koroziju, un novērst tērauda konstrukcijas koroziju. Tērauda konstrukcijām, ko izmanto augsta sāļuma vidē, ir viegli izraisīt elektroķīmisko koroziju ar nātrija joniem jūras ūdenī.

Saskaņā ar elektroķīmiskās reakcijas principu metāla materiāls kļūst par vienu no produktiem. Šī metode var atrisināt tērauda konstrukciju problēmu. Korozijas problēma, lai nodrošinātu pašas tērauda konstrukcijas izturību un panāktu konstrukcijas stabilitāti.

3. Ar stabilitāti saistīts dizains

Tērauda konstrukciju projektēšanas un būvniecības procesā papildus stabilitātes aprēķina pabeigšanai ir nepieciešams arī pastiprināt visas tērauda konstrukcijas pārbaudi. Stingra pārbaude ir galvenā saikne, lai nodrošinātu, ka tērauda konstrukciju materiāli ir kvalificēti un atbilst projektēšanas prasībām. Kritiskā spiediena aprēķināšanas metode ir izplatīta metode tērauda konstrukciju spiediena vērtības prognozēšanai faktiskās lietošanas laikā, un to bieži izmanto tērauda konstrukciju testēšanai.

Ja tērauda konstrukcijas sprieguma mērījumu rezultāts pārsniedz kritisko vērtību, tas pierāda, ka tās stabilitāte ir sagrauta, un tērauda konstrukcijas sprieguma dizains ir savlaicīgi jāpielāgo, lai izvairītos no nestabilitātes.

Pievērsiet uzmanību katras tērauda konstrukcijas daļas spēka analīzei, optimizējiet detaļu spēka detaļas, izvairieties no nevienmērīga spēka problēmas un ietekmējiet vispārējo konstrukcijas drošību. Rezumējot, tērauda konstrukcijas stabilitātei ir izšķiroša ietekme uz kopējo ēkas drošību un kalpošanas laiku.

Tērauda konstrukcijas projektēšanas procesā projektētājam jāveic precīzi aprēķini, vispusīgi jāapsver spēka attiecības starp komponentiem un jāveic laba tērauda pretkorozijas apstrāde, maksimāli jāizvairās no tērauda konstrukcijas trūkumiem un jāsniedz viss. izmantot tērauda konstrukcijas priekšrocības, tādējādi veicinot nepārtrauktu arhitektūras dizaina progresu.