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陕西莱钢告诉你钢结构八大基础知识

所属分类:行业资讯    发布时间: 2020-11-18    作者:陕西莱钢钢结构工程
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钢结构八大基础知识

一、钢结构的特点

1.钢结构自重轻

2.钢结构工作可靠性高

3.钢具有良好的抗振性和抗冲击性

4.钢结构制造的工业化程度比较高

5.钢结构可以准确快速地组装

6.制造密封结构是容易的

7.钢结构容易腐蚀

8.钢结构耐火性差

二、常用钢种和钢结构性能

1.碳素结构钢:Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。

2.低合金高强度结构钢

3.优质碳素结构钢和合金结构钢

4.特殊用途钢

三、钢结构材料选择的原则

钢结构的选材原则是在一定条件下保证承重结构的承载力,防止脆性破坏,根据结构重要性、荷载特性、结构形式、受力状态、连接方式、钢材厚度、工作环境等因素综合考虑。

《钢结构设计规范》GB50017-2003提出的四种钢材型号为“适用”型号,在条件允许的情况下为..,不禁止使用其他型号,只要使用的钢材符合规范要求即可。

四.主要钢结构技术内容

(1)高层钢结构技术。根据建筑高度和设计要求,分别采用框架、框架支撑、筒体和巨型框架结构,其构件可以是钢、刚性钢筋混凝土或钢管混凝土。钢构件重量轻,延性好,可焊接或轧钢,适用于超高层建筑;劲性钢筋混凝土构件刚度高,耐火性能好,适用于中高层建筑或底部结构;钢管混凝土施工简单,仅用于柱结构。

(2)空间钢结构技术。空间钢结构重量轻、刚度高、外形美观、施工速度快。球形节点平网格、多层变截面网格和钢管网壳是我国空间钢结构的结构类型。它具有空间刚度大、用钢量低的优点,可在设计、施工和检验程序中提供完整的CAD。空间结构中除了网格结构外,还有大跨度斜拉结构和索膜结构。

(3)轻钢结构技术。采用由浅色钢板墙和屋顶围护结构组成的新结构形式。轻钢结构体系由大截面薄壁H型钢墙梁和5mm以上钢板焊接或轧制的屋面檩条、圆钢、柔性支撑体系和高强度螺栓连接组成。柱距可达6-9米,跨度可达30米以上,高度可达10米以上,并可设置轻型起重机。耗钢量20 ~ 30 kg/m2。目前有标准化的设计程序和专业化的生产企业,产品质量好,安装速度快,重量轻,投资少,施工季节不限,适合各种轻工业厂房。

(4)钢-混凝土组合结构技术。型钢或型钢管理与混凝土构件组成的梁柱承重结构是一种钢-混凝土组合结构,近年来应用范围不断扩大。组合结构兼有钢和混凝土的优点,整体强度高,刚度好,抗震性能好。混凝土结构包裹时,具有较好的耐火性和耐腐蚀性。复合结构构件一般可减少用钢量15 ~ 20%。组合楼板和钢管混凝土构件还具有模板支撑少或无模板支撑、施工方便快捷等优点,具有很大的推广潜力。适用于多层或高层建筑的框架梁、柱、楼板,工业建筑的柱、楼板等。(5)高强度螺栓连接及焊接技术。高强度螺栓通过摩擦力传递应力,摩擦力由螺栓、螺母和垫圈组成。高强度螺栓连接具有施工简单、拆卸灵活、承载力高、抗疲劳性好、自锁、安全性高等优点。铆接和局部焊接在工程中已被取代,成为钢结构制造和安装的主要连接手段。对于车间制造的钢构件,厚板应采用自动多丝电弧焊,箱型柱分离器应采用熔化极电渣焊等技术。现场安装应采用半自动焊接技术、气体保护焊药芯焊丝和自保护药芯焊丝技术。

(6)钢结构防护技术。钢结构防护包括防火、防腐、防锈。防火涂料处理后一般不需要进行防锈处理,但有腐蚀性气体的建筑物仍需进行防腐处理。我国的防火涂料种类繁多,如TN系列和MC-10,其中MC-10防火涂料包括醇酸磁漆、氯化橡胶漆、氟橡胶涂料和氯磺化涂料。施工时,应根据钢结构类型、耐火等级和环境要求选择合适的涂料和涂层厚度。

V.钢结构的目标和措施

钢结构工程涉及面广,技术难度大,推广应用必须遵循国家和行业标准规范。地方建设行政主管部门要重视钢结构工程专业化阶段的建设,组织质量检验队伍的培训,及时总结工作实践和新技术应用。高校、设计部门、施工企业要加快钢结构工程技术人员的培训,推广技术成熟的钢结构CAD。群众性学术组织应配合钢结构技术的发展,广泛开展国内外学术交流和培训活动,近期内积极提高钢结构设计、生产和施工安装技术的整体水平,并给予奖励。

六、钢结构的连接方法

钢结构的连接方式有三种:焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。

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陕西莱钢告诉你钢结构八大基础知识

(一)、焊接连接

焊接连接是利用电弧产生的热量将焊条和焊件局部熔化,冷却后凝结成焊缝,从而将焊件连接成一个整体。

优点:不削弱构件截面,节省钢材,结构简单,制造方便,连接刚度高,密封性能好,在一定条件下易于采用自动化操作,生产效率高。

缺点:焊接温度高导致焊缝附近钢材热影响区可能是部分零件材料变脆;在焊接过程中,钢材受到高温和冷却的不均匀分布,造成结构的焊接残余应力和残余变形,对结构的承载能力、刚度和使用性能都有一定的影响,由于焊接结构刚度高,局部裂纹容易向整体扩展,特别是低温下的脆性断裂;焊接接头的塑性和韧性较差,焊接时可能会出现缺陷,降低疲劳强度。

(2)、螺栓连接螺栓连接是通过螺栓将连接件连接成一个整体。螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。

优点:施工工艺简单,安装方便,特别适合施工现场安装连接,拆卸方便,适合需要拆装的结构和临时连接。

缺点:组装时需要在板材上钻孔、对孔,增加了制造工作量,对制造精度要求高;螺栓孔也削弱了构件的截面,被连接的构件往往需要相互重叠或增加辅助连接板(或角钢),因此结构复杂,钢材昂贵。

(3)、铆钉连接

铆钉连接是一端带有半圆形预制钉头的铆钉,烧红后快速插入连接件的钉孔内,然后用铆钉枪将另一端铆接到钉头内,这样就可以拧紧连接。

优点:铆接传力可靠,塑性和韧性好,易于检查和质量保证,可用于重型结构和直接承受动荷载的结构。

缺点:铆接工艺复杂,制造成本劳动强度大,基本上已经被焊接和高强度螺栓连接所取代。

七.焊接连接

(a)焊接方法

钢结构常用的焊接方法是电弧焊,包括手工电弧焊、自动或半自动电弧焊和气体保护焊。

手工电弧焊是钢结构中常见的焊接方法,设备简单,操作灵活方便。但工作条件差,生产效率低于自动或半自动焊接,焊缝质量可变性大,在一定程度上取决于焊工的技术水平。

自动焊接焊缝质量稳定,内部缺陷少,塑性好,冲击韧性好,适用于焊接长直焊缝。半自动焊接是手动操作,适用于焊接任何形状的曲线或焊缝。自动和半自动焊接应采用与主要金属相适应的焊丝和焊剂,焊丝应符合国家标准的规定,焊剂应根据焊接工艺要求确定。

气体保护焊使用惰性气体(或CO2)作为电弧的保护介质,使熔融金属与空气隔离,保持焊接过程稳定。气体保护焊电弧加热集中,焊接速度快,熔深大,所以焊接强度比手工焊高。适用于焊接厚钢板。

(2)、焊缝形式

根据连接构件的相互位置,焊接接头形式可分为对接、搭接、丁字接头和角接头四种形式。这些连接中使用的焊缝有两种基本类型:对接焊缝和角焊缝。在具体应用中,应根据连接的受力情况,结合制造、安装和焊接条件进行选择。

(3)焊接结构

1.对接焊缝

对接焊缝传力直接平稳,无明显应力集中现象,机械性能良好,适用于承受静、动荷载的构件连接。但由于对接焊缝质量要求较高,焊件之间的焊接间隙比较严格,一般用于工厂制连接。2.角焊缝

角焊缝形式:根据其长度方向和外力作用方向,角焊缝可分为平行于力作用方向的侧角焊缝、垂直于力作用方向的前角焊缝和斜于力作用方向的斜角焊缝、环焊缝。

角焊缝的截面形式分为普通型、平坡型和深穿透型。图中的Hf称为角焊缝的焊脚尺寸。普通截面焊接接头的底脚比为1: 1,类似等腰直角三角形,其传力线弯曲剧烈,应力集中严重。对于直接承受动荷载的结构,为了使传力顺畅,前角焊缝应采用尺寸比为1: 1.5的平坡型(长边遵循内力方向),侧角焊缝应采用1: 1的深穿透型。

八、螺栓连接

(一)普通螺栓连接的结构

1、普通螺栓的形式和规格

钢结构的常见形式是大六角头型,其代号用字母m和公称直径(mm)表示。工程上常用M18、M20、M22、M24。根据国际标准,螺栓统一用螺栓的性能等级表示,如“4.6级”、“8.8级”。小数点前的数字表示螺栓材料

抗拉强度低,如400牛顿/平方毫米为“4”,800牛顿/平方毫米为“8”。小数点后的数字(0.6,0.8)表示螺栓材料的屈强比,即屈服点与低抗拉强度的比值。

根据螺栓的加工精度,普通螺栓分为A、B、C三个等级.

a、b级螺栓(精制螺栓)由8.8级钢制成,用机床加工,表面光滑,尺寸准确,并配有一级孔(即螺栓孔在组装好的部件上钻孔或扩大,孔壁光滑,孔对齐准确)。由于其加工精度高,与孔壁接触紧密,连接变形小,受力性能好,可用于大剪切力和拉力下的连接。然而,它是劳动密集型的,制造和安装成本高,因此很少用于钢结构。

c类螺栓(粗螺栓)采用4.6或4.8级钢制造,加工粗糙,尺寸不准确。仅需要二级孔(即,螺栓孔一次在单个零件上打孔,或在没有钻模的情况下钻孔)。孔径比螺栓的直径一般为1~2mm)。传递剪力时,连接变形较大,但传递拉力的性能仍然良好,操作不需要特殊设备,成本较低。常用于结构在静荷载或间接动荷载作用下的拉螺栓连接和二次剪切连接。

2、普通螺栓连接的布置

螺栓的布置应简单、统一、紧凑,满足受力要求,结构合理,安装方便。有两种排列方式:平行排列和交错排列(如图)。平行简单,交错紧凑。

(2)普通螺栓连接的受力特点

1、剪力螺栓连接

2、拉紧螺栓连接

3.拉剪螺栓连接(3)高强度螺栓的应力特性

高强度螺栓连接根据设计和受力要求可分为摩擦型和压力型。摩擦式连接受剪时,极限状态是外剪力达到板间可能出现的大摩擦力;当超过极限时,板之间发生相对滑动,即连接被认为已经失效和断裂。压缩式连接受剪时,允许摩擦力被克服,板与板之间发生相对滑移,然后外力可以继续增大,以螺旋剪力或孔壁支座的极限破坏为极限状态。

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