Principiile de proiectare ale stabilității structurii de oțel

Abstract: Ca principală formă de construcție în proiectarea arhitecturală, structură de oțel este utilizat pe scară largă în proiectarea ateliere mari, poduri și clădiri înalte. Oțelul de construcție utilizat în structura de oțel are multe avantaje, cum ar fi anti-deformare, rezistență la coroziune, rezistență la cutremur și cerințe de protecție a mediului, astfel încât poate fi utilizat pe scară largă în domeniul proiectării arhitecturale.

Atunci când structurile din oțel sunt utilizate în proiecte de construcții, stabilitatea lor structurală, ca indicator crucial, determină în mod direct calitatea și durata de viață a clădirilor. Bazat pe K-homeani de experiență în proiectare arhitecturală, această lucrare discută stabilitatea structurilor de oțel în ingineria construcțiilor și oferă referințe pentru problemele corespunzătoare.

cuvânt înainte

În dezvoltarea îndelungată a tehnologiei de inginerie a construcțiilor, structura de oțel ocupă o poziție importantă. În prezent, ca structură arhitecturală principală, este utilizată pe scară largă în diferite proiecte arhitecturale, în special în fabrici, poduri, aeroporturi, teatre, clădiri super înalte. și alte clădiri mari.

În ultimul secol, datorită tehnologiei subdezvoltate de topire a oțelului și a conținutului ridicat de carbon al oțelului de construcție, duritatea și rezistența sa la coroziune au făcut ca structurile din oțel să nu fie apreciate în domeniul proiectării arhitecturale și să fie cândva marginalizate și aproape eliminate.

În ultimii ani, odată cu progresul continuu al tehnologiei de topire a metalelor, oțelul de construcție de înaltă rezistență, tenacitate ridicată, rezistent la coroziune a fost produs pe scară largă, iar structurile din oțel au fost din nou favorizate de arhitecți și sunt din ce în ce mai folosite în diverse proiecte. În timpul construcției, a jucat un rol pozitiv în reducerea greutății structurale generale a clădirii și îmbunătățirea siguranței generale a clădirii.

Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei de construcție, utilizarea structurilor din oțel a devenit din ce în ce mai extinsă, iar diverse condiții complexe de utilizare au pus un test sever pentru stabilitatea acesteia.

Conceptul de structură de oțel

După cum sugerează și numele, structura de oțel este un tip de structură de clădire care utilizează oțelul ca materie primă principală pentru construcția structurală. Prin diferite componente din oțel, cum ar fi grinzi de oțel, plăci de oțel și coloane de oțel, sudarea, nituirea și alte metode de conectare sunt utilizate pentru îmbinare și asamblare pentru a construi clădiri mari. Structurile din oțel folosesc diferite tipuri de oțel ca material principal.

Spre deosebire de betonul obișnuit și alte materiale de construcție, oțelul are caracteristicile de greutate ușoară, duritate puternică etc. și poate rezista la forțe mai mari. Prin urmare, proiectarea structurii de oțel este adesea folosită în proiectarea clădirilor mari și mijlocii. Structura din oțel are o structură stabilă și nu este ușor deformată, ceea ce poate oferi o bună siguranță și stabilitate clădirii. Cu toate acestea, în unele cazuri speciale, poate apărea și instabilitatea structurii de oțel.

Există două situații comune: una este că presiunea excesivă acționează direct asupra punctului de echilibru al forței, rezultând o solicitare neuniformă asupra structurii în ansamblu. Celălalt este că, din cauza utilizării pe termen lung a elementelor structurale din oțel, structura internă are probleme precum oboseala mentală, iar structura internă își pierde funcția de susținere, ducând la instabilitatea structurii generale.

Înainte de a proiecta o structură de oțel, este necesar să se clarifice caracteristicile de stabilitate ale acestei structuri, pentru a avea un proces de proiectare țintit, pentru a evita slăbiciunile structurale, pentru a juca pe deplin avantajele structurilor din oțel și pentru a face structurile de oțel din clădiri să aibă un rol mai bun. rol.

Principii de îmbunătățire a stabilității de proiectare a structurilor din oțel

Stabilitatea structurii de oțel este cel mai important factor în proiectarea structurii de oțel. În practica de inginerie pe termen lung și cercetarea teoretică, inginerii și tehnicienii au rezumat trei principii de proiectare pentru a îmbunătăți stabilitatea structurii de oțel.

1. Principiul stabilității

Principiul stabilității proiectării structurii de oțel necesită ca, în etapa de desenare a desenului în plan al proiectării structurii de oțel, desenul în plan al structurii de oțel să fie desenat în conformitate cu cerințele corespunzătoare ale diferitelor clădiri, concentrându-se pe asigurarea pieselor de sprijin în desenul de proiect al structurii metalice si asigurarea stabilitatii suportului in planul santierului.

Stabilitatea structurii de oțel pe plan este nucleul și fundamentul stabilității generale a întregii structuri de oțel. Doar asigurându-ne că componentele structurii de oțel rămân stabile pe plan putem evita instabilitatea pozițiilor individuale în timpul procesului de construcție tridimensional ulterior.

2. Principiul Unității

Calculul precis este premisa și fundamentul proiectării structurii de oțel. La proiectarea cadrelor structurii din oțel, metoda de calcul și valorile parametrilor așteptate ar trebui determinate în funcție de relația echilibrată dintre cadrul specific și cadrul.

Acest pas este cheia pentru calculul forței întregii structuri de oțel. legătură. Cu toate acestea, în practică, mulți designeri se vor baza prea mult pe experiența personală și vor efectua direct calculul stabilității cadrului structurii de oțel în funcție de propria experiență și vor ignora pașii de calcul al echilibrului.

Această metodă de operare nu are date de calcul științifice și cuprinzătoare și este ușor să provoace erori în calcularea relației stabile. Ca urmare, proiectarea structurii de oțel nu îndeplinește cerințele de rezistență structurală ale clădirii, ceea ce duce la potențiale pericole de siguranță.

Prin urmare, calculul echilibrului și calculul stabilității trebuie efectuate în același timp, iar cele două sunt indispensabile și ar trebui să fie unificate.

3. Principiul Cooperării

Întreaga structură de oțel este compusă din mai multe componente de structură de oțel unice prin sudare, nituire, fixare cu șuruburi și alte mijloace de conectare și în cele din urmă formează o structură mare de clădire. [3] Prin urmare, în procesul de proiectare a structurii de oțel, trebuie luată în considerare coordonarea diferitelor componente structurale, indiferent dacă componentele mari sau mici trebuie să coopereze între ele și, în cele din urmă, pot fi combinate perfect într-o structură solidă din oțel în ansamblu. În proiectarea structurii de oțel, stabilitatea unei singure componente ale structurii de oțel nu poate fi luată în considerare numai, iar condițiile tuturor componentelor trebuie luate în considerare în mod cuprinzător și trebuie efectuat un calcul precis al combinației. Doar atunci când fiecare componentă este perfect potrivită, întreaga structură poate fi foarte stabilă, poate maximiza rolul fiecărei componente și poate asigura rezistența generală a structurii.

Punctele cheie ale designului stabilității structurii de oțel

1. Proiectarea forței

Unul dintre cei mai importanți indicatori ai unei structuri de oțel este nivelul ei de stres. La proiectare, capacitatea portantă a structurii de oțel este primul aspect.

Structura de oțel adoptă în general un design în formă de T sau L, care este considerată stabilitatea structurii. Utilizarea acestor două forme poate dispersa bine greutatea totală a clădirii și poate atinge scopul de a sprijini echilibrat.

În practica ingineriei construcțiilor, structura de oțel este o structură comună la periferia unei clădiri, care joacă un rol în susținerea clădirii. În proiectarea generală a clădirii, utilizarea structurilor de oțel ar trebui să urmeze principiul simetriei cât mai mult posibil.

Scopul este de a permite fiecărei structuri de oțel să suporte forța întregii clădiri în mod uniform și de a împiedica structurile individuale de oțel să suporte prea multă sau prea puțină presiune.

În plus, cerințele de stres și stabilitate pentru diferite părți ale structurii de oțel sunt, de asemenea, diferite. De exemplu, cerința pentru suportul fix în structura de oțel este de a preveni deplasarea, astfel încât capacitatea de susținere a acestei piese trebuie să fie mare, dar pentru cadrul grinzii de oțel, în plus față de a juca un rol de susținere longitudinală, este și este necesar să se ia în considerare prevenirea producerii acesteia în poziție orizontală.

Caracteristicile de stres ale diferitelor părți ale structurii de oțel ar trebui să se reflecte în proiectare pentru a evita instabilitatea din cauza unei considerații insuficiente. În cele din urmă, operațiunea specifică de construcție a structurii de oțel este, de asemenea, foarte importantă. Personalul de construcție la fața locului trebuie să urmeze cu strictețe desenele de proiectare, să minimizeze erorile de construcție, să consolideze cooperarea reciprocă între departamente, să efectueze construcția în strictă conformitate cu standardele și să consolideze managementul detaliilor.

2. Design anti-coroziune

Clădirile vor experimenta eroziune în diferite condiții naturale atunci când sunt utilizate în medii diferite. În medii speciale de utilizare, cum ar fi umiditatea și pulverizarea cu sare, datorită caracteristicilor inerente ale metalelor, acestea se corodează ușor și le afectează stabilitatea.

În general, materialele metalice sunt susceptibile atât la coroziune galvanică, cât și la coroziunea chimică. Știința modernă a materialelor a dezvoltat acoperiri anticorozive pentru diferite condiții de mediu pentru mediul de utilizare a metalelor utilizate în construcții.

Într-un mediu umed, mânjirea vopselei anticorozive pe suprafața structurii de oțel poate izola apa și aerul, doi factori majori care provoacă coroziunea metalului și împiedică corodarea structurii de oțel. Pentru structurile din oțel utilizate în medii cu salinitate ridicată, este ușor să provoace coroziune electrochimică cu ionii de sodiu în apa de mare.

Conform principiului reacției electrochimice, materialul metalic devine unul dintre produse. Această metodă poate rezolva problema structurilor de oțel. Problemă de coroziune, astfel încât să se asigure rezistența structurii de oțel în sine și să se realizeze stabilitatea structurii.

3. Design legat de stabilitate

În procesul de proiectare și construcție a structurii de oțel, pe lângă finalizarea calculului de stabilitate, este, de asemenea, necesar să se întărească inspecția întregii structuri de oțel. Inspecția strictă este veriga cheie pentru a asigura că materialele structurii de oțel sunt calificate și îndeplinesc cerințele de proiectare. Metoda de calcul al presiunii critice este o metodă obișnuită pentru prezicerea valorii presiunii structurilor din oțel în timpul utilizării efective și este adesea folosită pentru testarea structurilor din oțel.

Când rezultatul măsurării tensiunii asupra structurii de oțel depășește valoarea critică, se dovedește că stabilitatea acesteia a fost distrusă, iar proiectarea tensiunii structurii de oțel trebuie ajustată în timp pentru a evita instabilitatea.

Acordați atenție analizei forței fiecărei piese din interiorul structurii de oțel, optimizați detaliile de forță ale pieselor, evitați problema forței inegale și afectați siguranța structurală generală. În concluzie, stabilitatea structurii de oțel are o influență decisivă asupra siguranței generale și a duratei de viață a clădirii.

În procesul de proiectare a structurii de oțel, proiectantul trebuie să efectueze calcule precise, să ia în considerare în mod cuprinzător relația de forță dintre componente și să facă un tratament anticoroziv bun al oțelului, să evite în cea mai mare măsură deficiențele structurii din oțel și să ofere complet jucați la avantajele structurii de oțel, promovând astfel progresul continuu al designului arhitectural.