8 Cunoștințe de bază despre structura de oțel

În ultimii ani, procesul de urbanizare devine din ce în ce mai rapid, iar clădire cu structură prefabricată din oțel industria a atins o dezvoltare fără precedent. Oamenii au cerințe din ce în ce mai mari pentru practicabilitatea și siguranța clădirilor. În ingineria modernă a construcțiilor, proiectarea structurii de oțel are anumite avantaje, iar aplicarea sa în construcții devine din ce în ce mai extinsă. Combinat cu ani de experiență în muncă, K-home a rezumat 8 cunoștințe profesionale de bază despre structura de oțel, conținutul este lung, vă rugăm să îl citiți cu răbdare:

1. Caracteristicile structurii de oțel:

1. Structura din oțel are greutate redusă
2. Fiabilitate ridicată a lucrărilor cu structurile din oțel
3. Oțelul are o bună rezistență la vibrații (șoc) și rezistență la impact
4. Structura de oțel poate fi asamblată cu precizie și rapiditate
5. Este ușor să faci o structură etanșă
6. Structura de oțel este ușor de corodat
7. Rezistenta slaba la foc a structurii de otel

2. Clasele și proprietățile structurilor din oțel utilizate în mod obișnuit

1. Oțel structural carbon: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 etc.
2. Oțel structural de mare rezistență slab aliat
3. Oțel structural carbon de înaltă calitate și oțel structural aliat
4. Oțel cu destinație specială

3. Principii ale selecției materialelor pentru structurile din oțel

Principiul de selecție a materialului structurii de oțel este de a asigura capacitatea portantă a structurii portante și de a preveni defecțiunile fragile în anumite condiții. Este considerat cuprinzător în funcție de importanța structurii, caracteristicile de sarcină, forma structurală, starea de tensiune, metoda de conectare, grosimea oțelului și mediul de lucru. de.

Cele patru tipuri de oțel propuse în „Codul de proiectare a structurilor din oțel” GB50017-2003 sunt tipurile „adecvate” și sunt prima alegere atunci când condițiile permit. Utilizarea altor tipuri nu este interzisă, atâta timp cât oțelul folosit îndeplinește cerințele caietului de sarcini.

În al patrulea rând, principalul conținut tehnic al structurii de oțel:

(a) Tehnologia structurilor de oțel înalte. În funcție de înălțimea clădirii și cerințele de proiectare, se utilizează cadrul, suportul cadrului, structura cilindrului și respectiv structura cadrului gigant, iar componentele pot fi din oțel, beton armat rigid sau beton cu tuburi de oțel. Elementele din oțel sunt ușoare și ductile și pot fi sudate sau laminate, ceea ce este potrivit pentru clădiri super înalte; elementele rigide din beton armat au rigiditate ridicată și rezistență bună la foc și sunt potrivite pentru clădiri medii și înalte sau structuri de fund; Betonul din țevi de oțel este ușor de construit, numai pentru structuri de coloane.

(b) Tehnologia spațială a structurilor de oțel. Structura spațială din oțel are avantajele de a fi ușoară, rigiditate ridicată, aspect frumos și viteză rapidă de construcție. Grila plată cu articulație sferică, grila cu secțiune variabilă multistrat și carcasa reticulata cu o țeavă de oțel ca tijă sunt tipurile structurale cu cea mai mare cantitate de structură de oțel spațial din țara mea. Are avantajele rigidității spațiului mare și consumului redus de oțel și poate oferi CAD complet în procedurile de proiectare, construcție și inspecție. Pe lângă structura grilă, există și structuri de cabluri de suspensie cu deschidere mare și structuri de cablu-membrană în structurile spațiale.

(c) Tehnologia structurii ușoare din oțel. O nouă formă structurală constând din pereți și învelișuri de acoperiș este realizată cu plăci de oțel de culoare deschisă. Un sistem ușor de structură din oțel compus din grinzi de pereți de oțel în formă de H cu pereți subțiri de secțiune mare și pane de acoperiș sudate sau laminate cu plăci de oțel de peste 5 mm, oțel rotund realizat din sisteme de sprijin flexibile și îmbinări cu șuruburi de înaltă rezistență. 30 m sau mai mult, înălțimea poate atinge mai mult de zece metri și pot fi instalate macarale ușoare. Cantitatea de oțel folosită este de 20-30 kg/m2. Acum există proceduri de proiectare standardizate și întreprinderi de producție specializate, cu produse de calitate bună, viteză rapidă de instalare, ușoare, investiții reduse, iar construcția nu este limitată de sezoane, potrivite pentru toate tipurile de instalații industriale ușoare.

(d) Tehnologia structurii compozite oțel-beton. Structura portantă a grinzilor și stâlpului compusă din oțel secțiune sau management din oțel și componente din beton este o structură compozită oțel-beton, iar gama sa de aplicații s-a extins în ultimii ani. Structura compozită are avantajele atât ale oțelului, cât și ale betonului, cu rezistență generală ridicată, rigiditate bună și performanță seismică bună. Când se utilizează structura exterioară din beton, aceasta are o rezistență mai bună la foc și rezistență la coroziune. Elementele structurale combinate pot reduce în general cantitatea de oțel cu 15 până la 20%. Pardoseala compozită și componentele tubulare din oțel umplute cu beton au, de asemenea, avantajele unui cofraj mai mic sau deloc, o construcție convenabilă și rapidă și un potențial mare de promovare. Este potrivit pentru grinzi, stâlpi și podele ale clădirilor cu mai multe etaje sau înalte cu sarcini mari, clădire industrială coloane și podele etc.

(e) Conexiune cu șuruburi de înaltă rezistență și tehnologie de sudare. Șuruburile de înaltă rezistență transmit stresul prin frecare și sunt compuse din trei părți: șuruburi, piulițe și șaibe. Conexiunea cu șuruburi de înaltă rezistență are avantajele construcției simple, demontării flexibile, capacitate portantă mare, rezistență bună la oboseală și autoblocare și siguranță ridicată. A înlocuit nituirea și sudarea parțială în proiect și a devenit principala metodă de conectare în producția și instalarea structurilor din oțel. Pentru componentele din oțel și plăcile groase realizate în atelier, ar trebui să se folosească sudarea automată cu arc cu mai multe fire scufundate, iar clapeta cu coloană ar trebui să utilizeze duză de topire sudare electro zgură și alte tehnologii. În instalarea și construcția pe teren, ar trebui să se utilizeze tehnologia de sudare semi-automată, sârmă de sudură cu miez de flux ecranat cu gaz și tehnologia de sârmă de sudare cu miez de flux autoprotejat.

(f) Tehnologia de protecție a structurilor de oțel. Protecția structurilor din oțel include prevenirea incendiilor, prevenirea coroziunii și prevenirea ruginii. În general, nu este necesar să se efectueze un tratament anti-rugină după tratamentul de acoperire ignifugă, dar încă trebuie să fie tratat anticoroziv în clădirile cu gaz corosiv. Există multe tipuri de acoperiri ignifuge domestice, cum ar fi seria TN, MC-10, etc. Printre acestea, acoperirile ignifuge MC-10 includ vopsea de email alchid, vopsea de cauciuc clorurat, vopsea de cauciuc fluor și vopsea clorosulfonată. În construcție, stratul adecvat și grosimea stratului trebuie selectate în funcție de tipul structurii de oțel, cerințele privind gradul de rezistență la foc și cerințele de mediu.

5. Obiective și măsuri ale structurii de oțel:

Ingineria structurilor de oțel implică o gamă largă de dificultăți tehnice și trebuie să respecte standardele naționale și industriale în promovarea și aplicarea acesteia. Departamentele administrative locale de construcții ar trebui să acorde atenție construcției etapei de specializare a ingineriei structurilor de oțel, să organizeze instruirea echipelor de inspecție a calității și să rezume practicile de lucru și aplicațiile noilor tehnologii în timp util. Colegiile și universitățile, departamentele de proiectare și întreprinderile de construcții ar trebui să accelereze pregătirea tehnicienilor de inginerie a structurilor de oțel și să promoveze tehnologia matură a structurii de oțel CAD. Grupul academic de masă ar trebui să coopereze cu dezvoltarea tehnologiei structurilor din oțel, să efectueze schimburi academice extinse și activități de formare în țară și în străinătate și să îmbunătățească în mod activ nivelul general de proiectare, producție, construcție și tehnologie de instalare a structurilor din oțel și poate fi recompensat în viitorul apropiat.

6. Metoda de conectare a structurii de oțel

Există trei tipuri de metode de conectare pentru structurile din oțel: conexiune prin sudură, conexiune cu șuruburi și conexiune cu nituri.

(a), Conexiune cusătură de sudură

Conexiunea cusăturii de sudură este să topească parțial electrodul și sudura prin căldura generată de arc și apoi să condenseze într-o sudură după răcire, astfel încât să se conecteze sudura în ansamblu.

Avantaje: fără slăbire a secțiunii componente, economisirea oțelului, structură simplă, fabricație convenabilă, rigiditate ridicată a conexiunii, performanță bună de etanșare, funcționare automată ușor de utilizat în anumite condiții și eficiență ridicată a producției.

Dezavantaje: Zona afectată de căldură a oțelului din apropierea sudurii din cauza temperaturii ridicate de sudare poate fi fragilă în unele părți; în timpul procesului de sudare, oțelul este supus la o temperatură ridicată distribuită neuniform și la răcire, rezultând stres rezidual de sudare și deformare reziduală a structurii. Capacitatea portantă, rigiditatea și performanța au un anumit impact; datorita rigiditatii ridicate a structurii sudate, fisurile locale se extind usor in ansamblu odata ce apar, mai ales la temperaturi scazute. Pot apărea defecte care reduc rezistența la oboseală.

(b), Conexiune cu șuruburi

Conexiunea cu șuruburi este pentru a conecta conectorii într-un singur corp prin șuruburi, cum ar fi elementele de fixare. Există două tipuri de conexiuni cu șuruburi: conexiuni cu șuruburi obișnuite și conexiuni cu șuruburi de înaltă rezistență.

Avantaje: proces simplu de construcție și instalare convenabilă, potrivite în special pentru instalare și conectare la șantier și ușor de dezasamblat, potrivite pentru structuri care necesită asamblare și demontare și conexiuni temporare.

Dezavantaje: Este necesară deschiderea orificiilor pe placă și alinierea orificiilor la asamblare, ceea ce mărește volumul de muncă de fabricație și necesită o precizie ridicată de fabricație; găurile pentru șuruburi slăbesc și secțiunea transversală a componentelor, iar părțile conectate trebuie adesea să se suprapună sau să adauge conexiuni auxiliare. Placă (sau oțel unghiular), deci structura este mai complicată și costă mai mult oțel.

(c), Conexiune cu nituri

Conexiunea cu nit este un nit cu un cap semicircular prefabricat la un capăt, iar tija pentru cuie este introdusă rapid în orificiul cuiului a piesei de legătură după arderea roșie, iar celălalt capăt este nituit într-un cap de cui cu un nit. pistol pentru a face legătura strânsă. solid.

Avantaje: transmisia forței cu nituri este fiabilă, plasticitatea și duritatea sunt bune, calitatea este ușor de verificat și garantat și poate fi utilizat pentru structuri grele și care suportă direct sarcini dinamice.

Dezavantaje: Procesul de nituire este complicat, costul de fabricație este forța de muncă și materialul, iar intensitatea forței de muncă este mare, așa că a fost înlocuit practic de sudare și conexiuni cu șuruburi de înaltă rezistență.

7. Racord de sudare

(A) Metoda de sudare

Metoda de sudare utilizată în mod obișnuit pentru structurile din oțel este sudarea cu arc, inclusiv sudarea manuală cu arc, sudarea cu arc automată sau semi-automată și sudarea ecranată cu gaz.

Sudarea manuală cu arc este cea mai utilizată metodă de sudare în structurile din oțel, cu echipamente simple și funcționare flexibilă și convenabilă. Conditiile de munca sunt insa precare, randamentul productiei este mai mic decat cel al sudarii automate sau semiautomate, iar variabilitatea calitatii sudurii este mare, ceea ce depinde intr-o anumita masura de nivelul tehnic al sudorului.

Calitatea sudurii sudurii automate este stabilă, defectele interne ale sudurii sunt mai mici, plasticitatea este bună și duritatea la impact este bună, ceea ce este potrivit pentru sudarea sudurilor lungi directe. Sudarea semi-automată este potrivită pentru sudarea curbelor sau sudurilor de orice formă datorită funcționării manuale. Sudarea automată și semi-automată ar trebui să utilizeze sârmă de sudură și flux adecvat pentru metalul principal, sârma de sudură trebuie să îndeplinească cerințele standardelor naționale, iar fluxul trebuie determinat în funcție de cerințele procesului de sudare.

Sudarea protejată cu gaz folosește gaz inert (sau CO2) ca mediu de protecție al arcului pentru a izola metalul topit de aer pentru a menține stabil procesul de sudare. Încălzirea arcului de sudură ecranat cu gaz este concentrată, viteza de sudare este rapidă, iar adâncimea de penetrare este mare, astfel încât rezistența sudurii este mai mare decât cea a sudării manuale. Și plasticitate bună și rezistență la coroziune, potrivite pentru sudarea plăcilor groase de oțel.

(b), Forma sudurii

Forma de conectare a cusăturii de sudură poate fi împărțită în patru forme: îmbinare cap la cap, îmbinare articulată, îmbinare în formă de T și îmbinare filet în funcție de poziția reciprocă a componentelor conectate. Sudurile utilizate pentru aceste conexiuni sunt în două forme de bază, suduri cap la cap și suduri de contur. În aplicația specifică, acesta trebuie selectat în funcție de forța conexiunii, combinată cu condițiile de fabricație, instalare și sudare.

(C) Structura de sudare

1. Sudura cap la cap

Sudurile cap la cap transmit forța direct, fără probleme și nu au o concentrație semnificativă a tensiunilor, astfel încât au performanțe mecanice bune și sunt potrivite pentru conectarea componentelor care poartă sarcini statice și dinamice. Cu toate acestea, datorită cerințelor de înaltă calitate ale sudurilor cap la cap, decalajul de sudare dintre suduri este strict și este în general utilizat în conexiunile fabricate din fabrică.

2. Sudura în filet

Forma sudurilor de colț: sudurile de colț pot fi împărțite în suduri de file laterale paralele cu direcția de acționare a forței și suduri de file frontale perpendiculare pe direcția de acțiune a forței și intersectând oblic direcția de acțiune a forței în funcție de direcția lungimii și direcția de acțiune a forței externe . suduri de file înclinate și suduri înconjurătoare.

Forma în secțiune transversală a sudurii în filet este împărțită în tip obișnuit, tip de pantă plată și tip de penetrare adâncă. Hf din figură se numește dimensiunea filetului de sudură de filet. Raportul laturii piciorului secțiunii obișnuite este de 1:1, care este similar cu un triunghi dreptunghic isoscel, iar linia de transmisie a forței este îndoită mai violent, astfel încât concentrația de stres este gravă. Pentru structura care suportă direct sarcina dinamică, pentru a face transmisia forței lină, sudarea frontală în filet ar trebui să adopte tipul de pantă plată cu raportul de dimensiune a celor două margini de filet 1:1.5 (partea lungă ar trebui să urmeze direcția forța internă), iar sudura laterală trebuie să adopte raportul de penetrare adâncă de 1. : 1.

8. Conexiune cu șuruburi

(A). Structura conexiunii cu șuruburi obișnuite

Forma și specificațiile șuruburilor obișnuite

Forma obișnuită utilizată de structura de oțel este tipul capului hexagonal mare, iar codul său este reprezentat de litera M și de diametrul nominal și (mm). M18, M20, M22, M24 sunt utilizate în mod obișnuit în inginerie. Conform standardelor internaționale, șuruburile sunt reprezentate uniform prin gradele lor de performanță, cum ar fi „gradul 4.6”, „gradul 8.8” și așa mai departe. Numărul înainte de virgulă zecimală indică rezistența minimă la tracțiune a materialului șurubului, cum ar fi „4” pentru 400N/mm2 și „8” pentru 800N/mm2. Numerele de după virgulă zecimală (0.6, 0.8) indică raportul de curgere al materialului șurubului, adică raportul dintre punctul de curgere și rezistența minimă la tracțiune.

În funcție de precizia de prelucrare a șuruburilor, șuruburile obișnuite sunt împărțite în trei niveluri: A, B și C.

Șuruburile de calitate A și B (șuruburi rafinate) sunt fabricate din oțel de calitate 8.8, strunjite de mașini-unelte, cu suprafețe netede și dimensiuni precise și sunt echipate cu găuri de clasa I (adică găurile pentru șuruburi sunt găurite sau extinse pe componentele asamblate, peretele găurii este neted, iar gaura este precisă). Datorită preciziei sale ridicate de prelucrare, contactului strâns cu peretele găurii, deformării mici a conexiunii și performanței mecanice bune, poate fi utilizat pentru conexiuni cu forțe mari de forfecare și tracțiune. Cu toate acestea, este mai laborioasă și mai costisitoare de fabricat și instalat, deci este mai puțin utilizat în structurile din oțel.

Șuruburile de gradul C (șuruburile aspre) sunt fabricate din oțel de gradul 4.6 sau 4.8, procesate brute, iar dimensiunea nu este suficient de precisă. Sunt necesare doar găuri de tip II (adică găurile pentru șuruburi sunt perforate pe o singură piesă odată sau găurite fără burghiu. În general, diametrul găurii este mai mare decât cel al șuruburilor. Diametrul tijei este cu 1~2mm mai mare). Când se transmite forța de forfecare, deformarea conexiunii este mare, dar performanța de transmitere a forței de tracțiune este încă bună, funcționarea nu necesită echipament special, iar costul este scăzut. Folosit în mod obișnuit pentru conexiuni cu șuruburi în conexiuni de tensiune și forfecare secundară în structuri care sunt încărcate static sau indirect dinamic.

Dispunerea conexiunilor obișnuite cu șuruburi

Dispunerea șuruburilor trebuie să fie simplă, uniformă și compactă, pentru a îndeplini cerințele de forță, iar structura trebuie să fie rezonabilă și ușor de instalat. Există două tipuri de aranjament: unul lângă altul și eșalonat (așa cum se arată în figură). Paralela este mai simplă, iar eșalonată este mai compactă.

(B). Caracteristicile de tensiune ale conexiunilor obișnuite cu șuruburi

• Conexiune cu șuruburi de forfecare
• Conexiune cu șuruburi de tensionare
• Conexiune cu șuruburi de forfecare

(C). Caracteristicile de tensiune ale șuruburilor de înaltă rezistență

Conexiunile cu șuruburi de înaltă rezistență pot fi împărțite în tip de frecare și tip de presiune în funcție de cerințele de proiectare și forță. Când conexiunea de frecare este supusă la forfecare, rezistența maximă la frecare poate apărea între plăci când forța de forfecare externă atinge starea limită; cand se produce alunecarea relativa intre placi se considera ca legatura s-a defectat si este deteriorata. Când conexiunea lagărului de presiune este forfecată, se permite depășirea forței de frecare și are loc alunecarea relativă între plăci, apoi forța externă poate continua să crească și eșecul final al forfecării șurubului sau a presiunii lagărului peretelui găurii. este starea limită.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. este specializată în construcția de ateliere, depozite, ateliere și alte proiecte de structuri din oțel și poate oferi cotații, randări, desene de instalare și alte servicii conform bugetului. Pentru mai multe întrebări, vă rugăm să consultați echipa noastră de profesioniști.

Bibliografie