8 Базові знання про сталеві конструкції

В останні роки процес урбанізації стає все швидшим і швидшим будівництво збірної сталевої конструкції промисловість досягла небувалого розвитку. Люди висувають все більш високі вимоги до практичності та безпеки будівель. У сучасному будівництві, дизайн сталевої конструкції має певні переваги, і його застосування в будівництві стає все більш широким. У поєднанні з багаторічним досвідом роботи, K-home підсумував 8 професійних базових знань про сталеву конструкцію, зміст довгий, будь ласка, прочитайте його терпляче:

1. Характеристики сталевої конструкції:

1. Сталева конструкція має легку вагу
2. Висока надійність роботи металоконструкцій
3. Сталь має хорошу вібростійкість (удар) і ударостійкість
4. Сталеву конструкцію можна зібрати точно і швидко
5. Виготовити герметичну конструкцію нескладно
6. Сталева конструкція легко піддається корозії
7. Погана вогнестійкість сталевої конструкції

2. Марки та властивості широко використовуваних сталевих конструкцій

1. Вуглецева конструкційна сталь: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 тощо.
2. Низьколегована високоміцна конструкційна сталь
3. Високоякісна вуглецева конструкційна сталь і легована конструкційна сталь
4. Сталь спеціального призначення

3. Принципи вибору матеріалів для сталевих конструкцій

Принцип вибору матеріалу сталевої конструкції полягає в забезпеченні несучої здатності несучої конструкції та запобіганні крихкому руйнуванню за певних умов. Він всебічно розглядається відповідно до важливості конструкції, характеристик навантаження, структурної форми, напруженого стану, методу з'єднання, товщини сталі та робочого середовища. з.

Чотири типи сталі, запропоновані в «Правилах проектування сталевих конструкцій» GB50017-2003, є «відповідними» типами і є першим вибором, коли дозволяють умови. Використання інших типів не забороняється, якщо сталь, що використовується, відповідає вимогам специфікації.

По-четверте, основний технічний зміст сталевої конструкції:

(a) Технологія висотних сталевих конструкцій. Відповідно до висоти будівлі та вимог до конструкції, рама, рамна опора, циліндр і гігантська каркасна конструкція відповідно використовуються, а компоненти можуть бути сталевими, жорсткими залізобетонними або сталевими трубчастими бетонами. Сталеві елементи легкі та пластичні, їх можна зварювати або прокатувати, що підходить для надвисоких будівель; жорсткі залізобетонні елементи мають високу жорсткість і гарну вогнестійкість, підходять для середніх і висотних будинків або нижніх конструкцій; Бетон зі сталевих труб простий у виготовленні, лише для колонних конструкцій.

(b) Технологія космічної сталевої конструкції. Космічна сталева конструкція має такі переваги, як легкість, висока жорсткість, гарний зовнішній вигляд і швидка швидкість будівництва. Плоска решітка кульового шарніра, багатошарова решітка змінного перетину та сітчаста оболонка зі сталевою трубою як стрижнем є конструкційними типами з найбільшою кількістю космічної сталевої конструкції в моїй країні. Він має такі переваги, як велика жорсткість простору та низьке споживання сталі, і може забезпечити повну САПР у процедурах проектування, будівництва та перевірки. Крім сітчастої конструкції в просторових спорудах розрізняють також великопролітні підвісні вантові конструкції і вантово-мембранні конструкції.

(c) Технологія легких сталевих конструкцій. Нова конструктивна форма, що складається зі стін і огороджень даху, виконана зі сталевих пластин світлого кольору. Система легкої сталевої конструкції, що складається з тонкостінних Н-подібних сталевих стінових балок великого перерізу та балок даху, зварених або прокатаних сталевими листами товщиною більше 5 мм, круглої сталі, виготовленої з гнучких опорних систем і високоміцних болтових з’єднань. 30 м або більше, висота може досягати більше десяти метрів, і легкі крани можуть бути встановлені. Кількість використовуваної сталі становить 20-30 кг/м2. Зараз існують стандартизовані процедури проектування та спеціалізовані виробничі підприємства з гарною якістю продукції, швидкою швидкістю встановлення, легкою вагою, низькими інвестиціями та будівництвом, яке не обмежене сезонами, підходить для всіх типів підприємств легкої промисловості.

(d) Технологія сталебетонних композитних конструкцій. Несуча конструкція балок і колон, що складається із сталевих секцій або сталевих опорних і бетонних компонентів, є сталебетонною композитною конструкцією, і діапазон її застосування розширюється в останні роки. Композитна конструкція має переваги як сталі, так і бетону, з високою загальною міцністю, хорошою жорсткістю та хорошими сейсмічними характеристиками. Коли використовується зовнішня бетонна конструкція, вона має кращу вогнестійкість і стійкість до корозії. Комбіновані конструктивні елементи загалом можуть зменшити кількість сталі на 15–20%. Композитна підлога та заповнені бетоном сталеві трубчасті компоненти також мають переваги, пов’язані з меншою кількістю або повною відсутністю опалубки, зручною та швидкою конструкцією та великим потенціалом просування. Підходить для каркасних балок, колон і перекриттів багатоповерхових або висотних будинків з великими навантаженнями, промислова будівля колони та перекриття тощо.

(e) Технологія високоміцного болтового з’єднання та зварювання. Високоміцні болти передають напругу через тертя і складаються з трьох частин: болтів, гаек і шайб. Високоміцне болтове з'єднання має переваги простої конструкції, гнучкого демонтажу, високої несучої здатності, гарної стійкості до втоми та самоблокування, а також високої безпеки. Він замінив у проекті клепку та часткове зварювання та став основним способом з’єднання у виробництві та монтажі сталевих конструкцій. Для сталевих компонентів і товстих листів, виготовлених у цеху, слід використовувати автоматичне багатодротове дугове зварювання під флюсом, а вагонка коробчастої колони повинна використовувати електрошлакове зварювання з розплавним соплом та інші технології. У польовому монтажі та будівництві слід використовувати напівавтоматичну технологію зварювання, порошковий зварювальний дріт із захистом від газу та самозахищений порошковий зварювальний дріт.

(f) Технологія захисту сталевих конструкцій. Захист сталевих конструкцій включає протипожежний захист, захист від корозії та запобігання іржі. Як правило, немає необхідності проводити антикорозійну обробку після обробки вогнезахисним покриттям, але вона все одно повинна бути антикорозійною обробкою в будівлях з корозійним газом. Існує багато типів побутових вогнезахисних покриттів, таких як серія TN, MC-10 тощо. Серед них вогнезахисні покриття MC-10 включають алкідну емаль, фарбу з хлоркаучуку, фарбу з фторкаучуку та фарбу з вмістом хлорсульфону. У конструкції слід вибирати відповідне покриття та товщину покриття відповідно до типу сталевої конструкції, вимог до вогнестійкості та екологічних вимог.

5. Цілі та заходи сталевої конструкції:

Розробка сталевих конструкцій передбачає широкий спектр технічних труднощів і повинна відповідати національним і галузевим стандартам у своєму просуванні та застосуванні. Місцеві будівельні адміністративні відділи повинні звернути увагу на будівництво стадії спеціалізації металоконструкцій, організувати навчання груп інспекції якості та своєчасно узагальнювати практику роботи та застосування нових технологій. Коледжі та університети, конструкторські відділи та будівельні підприємства повинні прискорити підготовку техніків з проектування сталевих конструкцій і сприяти розвитку зрілої технології САПР для сталевих конструкцій. Масова академічна група повинна співпрацювати з розробкою технології сталевих конструкцій, здійснювати широкі академічні обміни та навчальні заходи в країні та за кордоном, а також активно покращувати загальний рівень проектування сталевих конструкцій, виробництва, будівництва та монтажних технологій, і може бути винагороджена в найближче майбутнє.

6. Спосіб з'єднання сталевих конструкцій

Існує три способи з'єднання сталевих конструкцій: зварювання, болтове з'єднання і заклепкове з'єднання.

(a), З'єднання зварювальним швом

З’єднання зварювального шва полягає в тому, щоб частково розплавити електрод і зварний виріб за рахунок тепла, що виділяється дугою, а потім конденсувати в зварний шов після охолодження, щоб з’єднати зварний виріб як єдине ціле.

Переваги: ​​відсутність ослаблення секції компонента, економія сталі, проста конструкція, зручне виготовлення, висока жорсткість з'єднання, хороші характеристики ущільнення, проста у використанні автоматична робота за певних умов і висока ефективність виробництва.

Недоліки: Зона термічного впливу сталі біля шва через високу температуру зварювання може бути крихкою на окремих ділянках; під час процесу зварювання сталь піддається нерівномірно розподіленій високій температурі та охолодженню, що призводить до залишкової зварювальної напруги та залишкової деформації конструкції. Несуча здатність, жорсткість і продуктивність мають певний вплив; завдяки високій жорсткості звареної конструкції локальні тріщини легко розширюються до цілого після їх виникнення, особливо при низьких температурах. Можуть виникнути дефекти, що знижують втомну міцність.

(b), болтове з’єднання

Болтове з'єднання полягає в з'єднанні з'єднувачів в одне тіло за допомогою болтів, наприклад кріплень. Розрізняють два види болтових з'єднань: звичайні болтові з'єднання і високоміцні болтові з'єднання.

Переваги: ​​простий процес будівництва та зручний монтаж, особливо підходить для монтажу та підключення на місці, легко розбирається, підходить для конструкцій, які потребують монтажу та демонтажу та тимчасових з’єднань.

Недоліки: необхідно відкривати отвори на пластині і вирівнювати отвори при складанні, що збільшує навантаження на виготовлення і вимагає високої точності виготовлення; отвори для болтів також послаблюють поперечний переріз компонентів, і з’єднані частини часто потребують перекриття одна одної або додавання додаткових з’єднань. Плита (або куткова сталь), тому конструкція складніша і коштує дорожче сталі.

(c), Заклепкове з'єднання

Заклепкове з'єднання - це заклепка з напівкруглою збірною головкою на одному кінці, і цвяховий стрижень швидко вставляється в отвір для цвяха з'єднувальної частини після спалювання червоного кольору, а потім інший кінець заклепується в головку цвяха заклепкою пістолет, щоб зробити з’єднання щільним. твердий.

Переваги: ​​клепана передача сили надійна, пластичність і в'язкість хороші, якість легко перевірити та гарантувати, її можна використовувати для важких і безпосередньо несучих конструкцій динамічного навантаження.

Недоліки: процес заклепки складний, вартість виробництва - це праця та матеріал, а трудомісткість висока, тому його в основному замінили зварюванням та високоміцними болтовими з'єднаннями.

7. Зварювальне з'єднання

(А) Спосіб зварювання

Загальноприйнятим способом зварювання сталевих конструкцій є дугове зварювання, включаючи ручне дугове зварювання, автоматичне або напівавтоматичне дугове зварювання та зварювання в захисних газах.

Ручне дугове зварювання є найпоширенішим способом зварювання сталевих конструкцій із простим обладнанням та гнучкою та зручною роботою. Однак умови праці погані, ефективність виробництва нижча, ніж при автоматичному або напівавтоматичному зварюванні, а мінливість якості зварного шва велика, що певною мірою залежить від технічного рівня зварювальника.

Якість зварного шва автоматичного зварювання стабільна, внутрішні дефекти шва менші, пластичність хороша, ударна в’язкість хороша, що підходить для зварювання довгих прямих зварних швів. Напівавтоматичне зварювання підходить для зварювання кривих або зварних швів будь-якої форми за рахунок ручного керування. Автоматичне та напівавтоматичне зварювання повинно використовувати зварювальний дріт і флюс, придатний для основного металу, зварювальний дріт повинен відповідати вимогам національних стандартів, а флюс повинен визначатися відповідно до вимог процесу зварювання.

Зварювання в захисному газі використовує інертний газ (або CO2) як захисне середовище дуги для ізоляції розплавленого металу від повітря для підтримки стабільного процесу зварювання. Нагрівання дуги при зварюванні в захисному газі концентроване, швидкість зварювання висока, а глибина проплавлення велика, тому міцність зварного шва вища, ніж у ручного зварювання. І хороша пластичність і стійкість до корозії, підходить для зварювання товстих сталевих пластин.

(б), Форма зварного шва

Форму з'єднання зварювальним швом можна розділити на чотири форми: стикове з'єднання, з'єднання внахлест, Т-подібне з'єднання та кутове з'єднання відповідно до взаємного розташування з'єднаних компонентів. Зварні шви, які використовуються для цих з’єднань, мають дві основні форми: стикові та кутові. У конкретному застосуванні його слід вибирати відповідно до сили з’єднання в поєднанні з умовами виробництва, монтажу та зварювання.

(С) Структура зварного шва

1. Зварювання встик

Стикові зварні шви передають зусилля безпосередньо, плавно і не мають значної концентрації напружень, тому вони мають добрі механічні характеристики і придатні для з’єднання деталей, що несуть статичні та динамічні навантаження. Однак через вимоги до високої якості стикових зварних швів зварювальний зазор між зварними деталями є суворим, і він зазвичай використовується в заводських з’єднаннях.

2. Кутовий шов

Форма кутових зварних швів: кутові зварні шви можна розділити на бічні кутові зварні шви, паралельні напрямку дії сили, і передні кутові шви, перпендикулярні до напрямку дії сили та похило перетинаючи напрямок дії сили, відповідно до їхнього напрямку довжини та напрямку дії зовнішньої сили. . косі кутові зварні шви та оточуючі зварні шви.

Форма поперечного перерізу кутового зварного шва поділяється на звичайний тип, тип плоского нахилу та тип глибокого провару. Величина hf на малюнку називається розміром кутового зварного шва. Співвідношення сторони катета звичайного перерізу становить 1:1, що подібно до рівнобедреного прямокутного трикутника, а лінія передачі сили згинається сильніше, тому концентрація напруги серйозна. Для конструкції, яка безпосередньо несе динамічне навантаження, для того, щоб передача сили була плавною, передній кутовий зварний шов має мати плоский нахил із співвідношенням розмірів двох країв кутового з’єднання 1:1.5 (довга сторона повинна відповідати напрямку внутрішня сила), а бічний кутовий зварний шов має прийняти співвідношення 1: 1 глибоке проплавлення.

8. Болтове з'єднання

(А). Будова звичайного болтового з'єднання

Форма та характеристики звичайних болтів

Загальною формою сталевих конструкцій є велика шестигранна головка, а її код позначається літерою М і номінальним діаметром (мм). М18, М20, М22, М24 зазвичай використовуються в техніці. Згідно з міжнародними стандартами, болти однаково представлені класами ефективності, такими як «клас 4.6», «клас 8.8» і так далі. Число перед десятковою комою вказує на мінімальну міцність на розрив матеріалу болта, наприклад «4» для 400 Н/мм2 і «8» для 800 Н/мм2. Цифри після коми (0.6, 0.8) вказують на коефіцієнт текучості матеріалу болта, тобто відношення межі текучості до мінімальної міцності на розрив.

За точністю обробки болтів звичайні болти діляться на три рівні: А, В і С.

Болти класів А і В (рафіновані болти) виготовлені зі сталі марки 8.8, обточені на верстатах, мають гладкі поверхні та точні розміри та оснащені отворами класу I (тобто отвори під болти просвердлені або розширені на зібрані компоненти, стінка отвору гладка, а отвір точний). Завдяки високій точності обробки, тісному контакту зі стінкою отвору, невеликій деформації з’єднання та хорошим механічним характеристикам його можна використовувати для з’єднань із великими зусиллями зсуву та розтягування. Однак він є більш трудомістким і дорожчим у виготовленні та монтажі, тому менше використовується в металоконструкціях.

Болти класу C (грубі болти) виготовлені зі сталі марки 4.6 або 4.8, груба обробка, розмір недостатньо точний. Потрібні лише отвори типу II (тобто отвори для болтів пробиваються на одній деталі за один раз або просвердлюються без свердла. Зазвичай діаметр отвору більший, ніж у болтів. Діаметр стрижня на 1–2 мм більший). Коли передається сила зсуву, деформація з'єднання велика, але продуктивність передачі сили розтягування все ще хороша, операція не вимагає спеціального обладнання, а вартість низька. Зазвичай використовується для болтових з’єднань при розтягуванні та вторинних зрізних з’єднань у конструкціях, які зазнають статичних або непрямих динамічних навантажень.

Розташування звичайних болтових з'єднань

Розташування болтів має бути простим, рівномірним і компактним, щоб відповідати вимогам до сили, а конструкція має бути розумною та легкою для встановлення. Існує два типи розташування: поруч і в шаховому порядку (як показано на малюнку). Паралельний простіше, а шаховий більш компактний.

(B). Характеристики напруги звичайних болтових з'єднань

• З’єднання зрізним болтом
• Натяжне болтове з'єднання
• Болтове з'єднання, що тягне за собою

(C). Характеристики напруги високоміцних болтів

Високоміцні болтові з'єднання можна розділити на фрикційні та тискові відповідно до вимог до конструкції та сили. Коли фрикційне з'єднання піддається зсуву, максимальний опір тертя може виникнути між пластинами, коли зовнішня сила зсуву досягає граничного стану; коли між пластинами відбувається відносне ковзання, вважається, що з’єднання несправне та пошкоджене. Коли з’єднання, що несуть тиск, зрізається, сила тертя може бути подолана, і відбувається відносне ковзання між пластинами, а потім зовнішня сила може продовжувати збільшуватися, і остаточна несправність зсуву гвинта або опорного тиску стінки отвору є граничним станом.

Henan Steel Structure Engineering Technology Co., Ltd. спеціалізується на будівництві цехів із сталевих конструкцій, складів, цехів та інших проектів і може надавати пропозиції, візуалізації, монтажні креслення та інші послуги відповідно до бюджету. З додатковими запитаннями звертайтеся до нашої професійної команди.

Рекомендована література