8 Podstawowa wiedza o konstrukcji stalowej

W ostatnich latach proces urbanizacji postępuje coraz szybciej, a m.in prefabrykowany budynek o konstrukcji stalowej przemysł osiągnął bezprecedensowy rozwój. Ludzie mają coraz wyższe wymagania dotyczące praktyczności i bezpieczeństwa budynków. We współczesnej inżynierii budowlanej projekt konstrukcji stalowej ma pewne zalety, a jego zastosowanie w budownictwie staje się coraz szersze. W połączeniu z wieloletnim doświadczeniem zawodowym, K-home podsumował 8 profesjonalną podstawową wiedzę na temat konstrukcji stalowej, treść jest długa, proszę cierpliwie ją przeczytać:

1. Charakterystyka konstrukcji stalowej:

1. Stalowa konstrukcja jest lekka
2. Wysoka niezawodność pracy konstrukcji stalowych
3. Stal ma dobrą odporność na wibracje (wstrząsy) i odporność na uderzenia
4. Konstrukcję stalową można zmontować dokładnie i szybko
5. Wykonanie szczelnej konstrukcji jest łatwe
6. Konstrukcja stalowa łatwo ulega korozji
7. Słaba odporność ogniowa konstrukcji stalowej

2. Gatunki i właściwości powszechnie stosowanych konstrukcji stalowych

1. Stal konstrukcyjna węglowa: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 itp.
2. Niskostopowa stal konstrukcyjna o wysokiej wytrzymałości
3. Wysokiej jakości stal konstrukcyjna węglowa i stal konstrukcyjna stopowa
4. Stal specjalnego przeznaczenia

3. Zasady doboru materiałów na konstrukcje stalowe

Zasada doboru materiału konstrukcji stalowej polega na zapewnieniu nośności konstrukcji nośnej i zapobieganiu kruchemu uszkodzeniu w określonych warunkach. Jest to rozpatrywane kompleksowo ze względu na znaczenie konstrukcji, charakterystykę obciążenia, formę konstrukcyjną, stan naprężenia, metodę połączenia, grubość stali i środowisko pracy. z.

Cztery typy stali zaproponowane w „Kodeksie projektowania konstrukcji stalowych” GB50017-2003 są „odpowiednimi” typami i stanowią pierwszy wybór, gdy pozwalają na to warunki. Stosowanie innych typów nie jest zabronione, o ile zastosowana stal spełnia wymagania specyfikacji.

Po czwarte, główna treść techniczna konstrukcji stalowej:

(a) Technologia wysokich konstrukcji stalowych. W zależności od wysokości budynku i wymagań projektowych stosuje się odpowiednio ramę, wspornik ramy, cylinder i gigantyczną konstrukcję ramy, a komponenty mogą być wykonane ze stali, sztywnego żelbetu lub stalowych rur betonowych. Elementy stalowe są lekkie i plastyczne i można je spawać lub walcować, co jest odpowiednie w przypadku bardzo wysokich budynków; sztywne elementy żelbetowe charakteryzują się dużą sztywnością i dobrą odpornością ogniową i nadają się do stosowania w średnich i wysokich budynkach lub konstrukcjach dolnych; Beton z rur stalowych jest łatwy w budowie, tylko w przypadku konstrukcji słupowych.

(b) Technologia kosmicznych konstrukcji stalowych. Kosmiczna konstrukcja stalowa ma zalety lekkości, dużej sztywności, pięknego wyglądu i dużej szybkości budowy. Płaska kratka z przegubem kulowym, wielowarstwowa siatka o zmiennym przekroju i siatkowa skorupa ze stalową rurą jako prętem to typy konstrukcyjne z największą ilością przestrzennej konstrukcji stalowej w moim kraju. Ma zalety dużej sztywności przestrzennej i niskiego zużycia stali i może zapewnić kompletne CAD w procedurach projektowania, budowy i kontroli. Oprócz konstrukcji siatkowej w konstrukcjach kosmicznych występują również wielkorozpiętościowe konstrukcje podwieszane kablowe i konstrukcje membranowo-kablowe.

(c) Technologia lekkich konstrukcji stalowych. Nowa forma konstrukcyjna składająca się ze ścian i przegród dachowych wykonana jest z jasnych płyt stalowych. System lekkiej konstrukcji stalowej składający się z wielkoprzekrojowych cienkościennych stalowych belek ściennych w kształcie litery H i płatwi dachowych spawanych lub walcowanych za pomocą blach stalowych o grubości powyżej 5 mm, okrągłej stali wykonanej z elastycznych systemów nośnych i połączeń śrubowych o wysokiej wytrzymałości. 30 m lub więcej, wysokość może sięgać ponad dziesięciu metrów i można ustawić lekkie dźwigi. Ilość użytej stali wynosi 20-30kg/m2. Obecnie istnieją ustandaryzowane procedury projektowe i wyspecjalizowane przedsiębiorstwa produkcyjne, charakteryzujące się dobrą jakością produktów, szybką instalacją, lekkością, niskimi nakładami inwestycyjnymi, a konstrukcja nie jest ograniczona porami roku, odpowiednia dla wszystkich rodzajów lekkich zakładów przemysłowych.

(d) Technologia konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych. Konstrukcja nośna belek i słupów złożona z profili stalowych lub elementów stalowych i elementów betonowych jest konstrukcją zespoloną stalowo-betonową, a zakres jej zastosowań poszerza się w ostatnich latach. Struktura kompozytowa ma zalety zarówno stali, jak i betonu, charakteryzuje się wysoką wytrzymałością ogólną, dobrą sztywnością i dobrymi właściwościami sejsmicznymi. Gdy stosowana jest zewnętrzna konstrukcja betonowa, ma ona lepszą odporność ogniową i odporność na korozję. Połączone elementy konstrukcyjne mogą ogólnie zmniejszyć ilość stali o 15 do 20%. Strop zespolony i elementy z rur stalowych wypełnionych betonem mają również zalety polegające na mniejszej liczbie szalunków lub ich braku, wygodnej i szybkiej budowie oraz dużym potencjale promocyjnym. Nadaje się do belek ramowych, słupów i stropów budynków wielokondygnacyjnych lub wysokościowych o dużych obciążeniach, budynek przemysłowy kolumny i podłogi itp.

(e) Połączenie śrubowe o wysokiej wytrzymałości i technologia spawania. Śruby o wysokiej wytrzymałości przenoszą naprężenia poprzez tarcie i składają się z trzech części: śrub, nakrętek i podkładek. Połączenie śrubowe o wysokiej wytrzymałości ma zalety prostej konstrukcji, elastycznego demontażu, dużej nośności, dobrej odporności na zmęczenie i samoblokowania oraz wysokiego bezpieczeństwa. Zastąpił w projekcie nitowanie i częściowe spawanie i stał się główną metodą łączenia w produkcji i montażu konstrukcji stalowych. W przypadku elementów stalowych i grubych blach wytwarzanych warsztatowo należy stosować automatyczne spawanie łukiem krytym wielodrutowym, a w przypadku szalunków skrzynkowo-słupowych stosować spawanie elektrożużlowe dyszą topiącą i inne technologie. W instalacjach terenowych i budownictwie należy stosować technologię spawania półautomatycznego, drut spawalniczy proszkowy w osłonie gazu oraz technologię drutu spawalniczego samoosłonowego.

(f) Technologia zabezpieczania konstrukcji stalowych. Ochrona konstrukcji stalowych obejmuje ochronę przeciwpożarową, antykorozyjną i antykorozyjną. Ogólnie rzecz biorąc, po obróbce powłoki ognioodpornej nie jest konieczne wykonywanie obróbki antykorozyjnej, ale nadal wymagana jest obróbka antykorozyjna w budynkach z gazem korozyjnym. Istnieje wiele rodzajów domowych powłok ognioodpornych, takich jak seria TN, MC-10 itp. Wśród nich powłoki ognioodporne MC-10 obejmują emalię alkidową, farbę chlorokauczukową, farbę fluorokauczukową i farbę chlorosulfonowaną. W konstrukcji należy dobrać odpowiednią powłokę i grubość powłoki w zależności od rodzaju konstrukcji stalowej, wymagań dotyczących klasy odporności ogniowej i wymagań środowiskowych.

5. Cele i miary konstrukcji stalowej:

Inżynieria konstrukcji stalowych wiąże się z wieloma problemami technicznymi i przy jej promowaniu i stosowaniu musi przestrzegać standardów krajowych i branżowych. Lokalne wydziały administracji budowlanej powinny zwracać uwagę na etap specjalizacji budowy konstrukcji stalowych, organizować szkolenia zespołów kontroli jakości oraz terminowo podsumowywać praktyki pracy i zastosowania nowych technologii. Szkoły wyższe i uniwersytety, wydziały projektowe i przedsiębiorstwa budowlane powinny przyspieszyć kształcenie techników inżynierii konstrukcji stalowych i promować dojrzałą technologię CAD konstrukcji stalowych. Masowa grupa akademicka powinna współpracować przy rozwoju technologii konstrukcji stalowych, prowadzić szeroko zakrojone wymiany akademickie i działania szkoleniowe w kraju i za granicą oraz aktywnie podnosić ogólny poziom technologii projektowania, produkcji, budowy i montażu konstrukcji stalowych i może być nagradzana w bliska przyszłość.

6. Metoda łączenia konstrukcji stalowej

Istnieją trzy rodzaje metod łączenia konstrukcji stalowych: połączenie spawane, połączenie śrubowe i połączenie nitowe.

(a), połączenie szwu spawalniczego

Połączenie spoiną polega na częściowym stopieniu elektrody i złącza spawanego pod wpływem ciepła wytwarzanego przez łuk, a następnie po ochłodzeniu skondensowanym w spoinę, tak aby połączyć konstrukcję spawaną jako całość.

Zalety: brak osłabienia przekroju elementu, oszczędność stali, prosta konstrukcja, wygodna produkcja, wysoka sztywność połączenia, dobre właściwości uszczelniające, łatwa w obsłudze automatyczna praca w określonych warunkach i wysoka wydajność produkcji.

Wady: Strefa wpływu ciepła stali w pobliżu spoiny, ze względu na wysoką temperaturę spawania, może w niektórych częściach być krucha; podczas procesu spawania stal poddawana jest nierównomiernie rozłożonej wysokiej temperaturze i chłodzeniu, co powoduje powstawanie naprężeń szczątkowych spawania i deformacji szczątkowych konstrukcji. Nośność, sztywność i wydajność mają pewien wpływ; Ze względu na dużą sztywność konstrukcji spawanej, powstałe lokalne pęknięcia łatwo ulegają rozszerzeniu na całość, szczególnie w niskich temperaturach. Mogą wystąpić defekty zmniejszające wytrzymałość zmęczeniową.

(b), Połączenie śrubowe

Połączenie śrubowe polega na połączeniu łączników w jeden korpus za pomocą śrub, takich jak łączniki. Istnieją dwa rodzaje połączeń śrubowych: zwykłe połączenia śrubowe i połączenia śrubowe o wysokiej wytrzymałości.

Zalety: prosty proces budowy i wygodny montaż, szczególnie odpowiedni do montażu i podłączenia na miejscu oraz łatwy w demontażu, odpowiedni do konstrukcji wymagających montażu i demontażu oraz połączeń tymczasowych.

Wady: konieczne jest otwarcie otworów w płycie i wyrównanie otworów podczas montażu, co zwiększa nakład pracy produkcyjnej i wymaga dużej dokładności wykonania; otwory na śruby również osłabiają przekrój elementów, a łączone części często muszą zachodzić na siebie lub dodawać połączenia pomocnicze. Płyta (lub stal kątowa), więc konstrukcja jest bardziej skomplikowana i kosztuje więcej stali.

(c), Połączenie nitowe

Połączenie nitowe to nit z półokrągłym, prefabrykowanym łbem na jednym końcu, a pręt gwoździowy po wypaleniu na czerwono szybko wsuwa się w otwór na gwóźdź łącznika, a następnie drugi koniec przynitowuje się do łba gwoździa za pomocą nitu pistolet, aby połączenie było szczelne. solidny.

Zalety: przenoszenie siły przez nit jest niezawodne, plastyczność i wytrzymałość są dobre, jakość jest łatwa do sprawdzenia i zagwarantowania, można go stosować do ciężkich i bezpośrednio nośnych konstrukcji obciążonych dynamicznie.

Wady: proces nitowania jest skomplikowany, koszt produkcji to robocizna i materiał, a pracochłonność jest wysoka, dlatego zasadniczo zastąpiono go spawaniem i połączeniami śrubowymi o wysokiej wytrzymałości.

7. Połączenie spawane

(A) Metoda spawania

Powszechnie stosowaną metodą spawania konstrukcji stalowych jest spawanie łukowe, w tym ręczne spawanie łukowe, automatyczne lub półautomatyczne spawanie łukowe oraz spawanie w osłonie gazu.

Ręczne spawanie łukowe jest najczęściej stosowaną metodą spawania konstrukcji stalowych, charakteryzującą się prostym wyposażeniem oraz elastyczną i wygodną obsługą. Jednak warunki pracy są złe, wydajność produkcji jest niższa niż w przypadku spawania automatycznego lub półautomatycznego, a zmienność jakości spoin jest duża, co w pewnym stopniu zależy od poziomu technicznego spawacza.

Jakość spoiny podczas spawania automatycznego jest stabilna, wewnętrzne wady spoiny są mniejsze, plastyczność jest dobra, a udarność jest dobra, co nadaje się do spawania długich spoin bezpośrednich. Spawanie półautomatyczne nadaje się do spawania krzywizn lub spoin o dowolnym kształcie dzięki obsłudze ręcznej. Do spawania automatycznego i półautomatycznego należy stosować drut spawalniczy i topnik odpowiedni do metalu głównego, drut spawalniczy powinien spełniać wymagania norm krajowych, a topnik należy dobierać zgodnie z wymaganiami procesu spawania.

Spawanie w osłonie gazu wykorzystuje gaz obojętny (lub CO2) jako środek ochronny łuku w celu odizolowania stopionego metalu od powietrza i utrzymania stabilności procesu spawania. Nagrzewanie łuku podczas spawania w osłonie gazu jest skoncentrowane, prędkość spawania jest duża, a głębokość penetracji jest duża, więc wytrzymałość spoiny jest wyższa niż w przypadku spawania ręcznego. I dobra plastyczność i odporność na korozję, odpowiednia do spawania grubych blach stalowych.

(B), Forma spoiny

Formę połączenia szwem spawalniczym można podzielić na cztery formy: złącze doczołowe, złącze zakładkowe, złącze w kształcie litery T i złącze pachwinowe, zgodnie z wzajemnym położeniem łączonych elementów. Spoiny stosowane do tych połączeń występują w dwóch podstawowych postaciach: spoiny czołowe i spoiny pachwinowe. W konkretnym zastosowaniu należy go dobrać w zależności od siły połączenia w połączeniu z warunkami produkcji, montażu i spawania.

(C) Struktura spoiny

1. Zgrzewanie doczołowe

Spoiny doczołowe przenoszą siłę bezpośrednio, płynnie i nie wykazują znacznej koncentracji naprężeń, dzięki czemu mają dobre właściwości mechaniczne i nadają się do łączenia elementów przenoszących obciążenia statyczne i dynamiczne. Jednakże, ze względu na wysokie wymagania jakościowe spoin doczołowych, szczelina spawalnicza pomiędzy spawami jest ścisła i jest powszechnie stosowana w połączeniach wykonywanych fabrycznie.

2. Spoina pachwinowa

Postać spoin pachwinowych: spoiny pachwinowe można podzielić na boczne spoiny pachwinowe równoległe do kierunku działania siły oraz przednie spoiny pachwinowe prostopadłe do kierunku działania siły i ukośnie przecinające kierunek działania siły zgodnie z ich kierunkiem długości i kierunkiem działania siły zewnętrznej . ukośne spoiny pachwinowe i spoiny otaczające.

Przekrój spoiny pachwinowej dzieli się na typ zwykły, typ z płaskim nachyleniem i typ z głęboką penetracją. Hf na rysunku nazywany jest rozmiarem spoiny pachwinowej. Stosunek boku nogi w przekroju zwykłym wynosi 1:1, co jest podobne do trójkąta prostokątnego równoramiennego, a linia przenoszenia siły jest wygięta gwałtowniej, więc koncentracja naprężeń jest poważna. W przypadku konstrukcji bezpośrednio przenoszącej obciążenie dynamiczne, aby przenoszenie sił było płynne, przednia spoina pachwinowa powinna przyjąć typ spadzisty płaskiej o stosunku wielkości dwóch krawędzi pachwinowych 1:1.5 (długi bok powinien być zgodny z kierunkiem siła wewnętrzna), a boczna spoina pachwinowa powinna przyjmować stosunek głębokiej penetracji 1. : 1.

8. Połączenie śrubowe

(za). Struktura zwykłego połączenia śrubowego

Forma i specyfikacja zwykłych śrub

Powszechną formą konstrukcji stalowej jest duży sześciokątny łeb, którego kod jest reprezentowany przez literę M oraz wartość nominalną i średnicę (mm). M18, M20, M22, M24 są powszechnie stosowane w inżynierii. Zgodnie z międzynarodowymi normami śruby są jednolicie reprezentowane przez klasy wydajności, takie jak „klasa 4.6”, „klasa 8.8” i tak dalej. Liczba przed przecinkiem oznacza minimalną wytrzymałość materiału śruby na rozciąganie, np. „4” dla 400 N/mm2 i „8” dla 800 N/mm2. Liczby po przecinku (0.6, 0.8) oznaczają współczynnik plastyczności materiału śruby, czyli stosunek granicy plastyczności do minimalnej wytrzymałości na rozciąganie.

W zależności od dokładności obróbki śrub, zwykłe śruby dzielą się na trzy poziomy: A, B i C.

Śruby klasy A i B (śruby uszlachetnione) wykonane są ze stali gatunku 8.8, toczonej na obrabiarkach, o gładkich powierzchniach i dokładnych wymiarach oraz wyposażone w otwory klasy I (tzn. otwory pod śruby są wiercone lub rozszerzane na zmontowane elementy, ściana otworu jest gładka, a otwór jest dokładny). Ze względu na wysoką dokładność obróbki, ścisły kontakt ze ścianą otworu, małe odkształcenia połączenia i dobre właściwości mechaniczne, może być stosowany do połączeń o dużych siłach ścinających i rozciągających. Jest jednak bardziej pracochłonny i kosztowny w produkcji i montażu, dlatego jest rzadziej stosowany w konstrukcjach stalowych.

Śruby klasy C (szorstkie śruby) są wykonane ze stali klasy 4.6 lub 4.8, poddanej obróbce zgrubnej, a rozmiar nie jest wystarczająco dokładny. Wymagane są tylko otwory typu II (tzn. otwory na śruby są wycinane jednorazowo w jednej części lub wiercone bez wiertła. Generalnie średnica otworu jest większa niż średnica śruby. Średnica pręta jest o 1~2 mm większa). Gdy przenoszona jest siła ścinająca, odkształcenie połączenia jest duże, ale wydajność przenoszenia siły rozciągającej jest nadal dobra, operacja nie wymaga specjalnego sprzętu, a koszt jest niski. Powszechnie stosowane do połączeń śrubowych poddawanych rozciąganiu i wtórnym ścinaniu w konstrukcjach obciążonych statycznie lub pośrednio dynamicznie.

Układ zwykłych połączeń śrubowych

Rozmieszczenie śrub powinno być proste, jednolite i zwarte, aby spełniać wymagania dotyczące siły, a konstrukcja powinna być rozsądna i łatwa w montażu. Istnieją dwa rodzaje ułożenia: obok siebie i naprzemiennie (jak pokazano na rysunku). Równoległość jest prostsza, a naprzemienna jest bardziej zwarta.

(B). Charakterystyka naprężeń zwykłych połączeń śrubowych

• Połączenie na śrubę ścinaną
• Połączenie śrubowe napinające
• Połączenie śrubowe ściągające i ścinane

(C). Charakterystyka naprężeń śrub o dużej wytrzymałości

Połączenia śrubowe o wysokiej wytrzymałości można podzielić na typu tarcia i typu ciśnieniowego, zgodnie z projektem i wymaganiami dotyczącymi siły. Gdy połączenie cierne podlega ścinaniu, maksymalny opór tarcia pomiędzy płytkami może wystąpić, gdy zewnętrzna siła ścinająca osiągnie stan graniczny; gdy pomiędzy płytami występuje względny poślizg, uważa się, że połączenie nie działa i jest uszkodzone. Kiedy połączenie nośne zostanie ścięte, siła tarcia może zostać pokonana i następuje względny poślizg pomiędzy płytami, a następnie siła zewnętrzna może nadal rosnąć, co prowadzi do ostatecznego uszkodzenia ścinania śruby lub nacisku łożyska na ścianę otworu jest stanem granicznym.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. specjalizuje się w budowie warsztatów, magazynów, warsztatów i innych projektów konstrukcji stalowych i może dostarczyć wyceny, wizualizacje, rysunki instalacyjne i inne usługi zgodnie z budżetem. Jeśli masz więcej pytań, skontaktuj się z naszym profesjonalnym zespołem.

Spis zalecanych lektur