Tám điều cơ bản về xây dựng khung thép

I. Đặc điểm củakết cấu thép

1. Trọng lượng bản thân của kết cấu thép nhẹ

2. Độ tin cậy cao hơn của công trình kết cấu thép

3. Khả năng chống rung (sốc) và chống va đập tốt của thép.

4. Mức độ công nghiệp hóa cao hơn trong sản xuất kết cấu thép.

5. Kết cấu thép có thể được lắp ráp chính xác và nhanh chóng.

6. Dễ dàng tạo ra cấu trúc kín.

7. Kết cấu thép dễ bị ăn mòn.

8. Kết cấu thép có khả năng chống cháy kém.

II. Loại thép kết cấu thép thường được sử dụng và hiệu suất Trung Quốc:

1. Thép kết cấu cacbon: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, v.v.

2. Thép kết cấu cường độ cao hợp kim thấp.

3. Thép kết cấu cacbon chất lượng và thép kết cấu hợp kim.

4. Thép chuyên dụng.

III. Nguyên tắc lựa chọn vật liệu cho kết cấu thép

 Nguyên tắc lựa chọn vật liệu của kết cấu thép là đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực và ngăn ngừa hư hỏng giòn trong một số điều kiện nhất định, tùy theo tầm quan trọng của kết cấu, đặc tính tải trọng, dạng kết cấu, trạng thái ứng suất, phương pháp kết nối, độ dày thép và môi trường làm việc và các yếu tố khác được xem xét một cách toàn diện.

IV. Nội dung kỹ thuật của kết cấu thép chính

 (1) Công nghệ kết cấu thép nhà cao tầng. Theo yêu cầu về chiều cao và thiết kế của tòa nhà, khung, khung đỡ, cấu trúc hình trụ và khung khổng lồ được áp dụng tương ứng và các bộ phận của nó có thể được làm bằng thép, bê tông cốt thép chắc chắn hoặc bê tông ống thép. Các thành phần thép nhẹ và dẻo, có thể sử dụng thép hàn hoặc thép cán, phù hợp cho các tòa nhà siêu cao tầng; cấu kiện bê tông cốt thép chắc chắn có độ cứng lớn, khả năng chống cháy tốt, thích hợp cho các công trình trung và cao tầng hoặc các kết cấu đáy; Bê tông ống thép dễ thi công và chỉ được sử dụng cho kết cấu cột.

(2) Công nghệ kết cấu thép không gian. Kết cấu thép không gian có trọng lượng bản thân nhẹ, độ cứng lớn, mẫu mã đẹp, tốc độ thi công nhanh. Khung lưới tấm phẳng nút bóng, khung lưới có tiết diện thay đổi nhiều lớp và vỏ lưới với ống thép làm thành viên thanh là số lượng kết cấu thép không gian lớn nhất ở Trung Quốc. Nó có ưu điểm là độ cứng không gian lớn và mức tiêu thụ thép thấp trong quy trình thiết kế, xây dựng và kiểm tra, đồng thời có thể cung cấp CAD hoàn chỉnh. Ngoài kết cấu khung lưới, kết cấu không gian còn có kết cấu cáp treo nhịp lớn, kết cấu màng cáp, v.v.

(3) Công nghệ kết cấu thép nhẹ. Đi kèm với thép sáng màu được làm bằng kết cấu tường và mái bao gồm các dạng kết cấu mới. Bằng thép tấm dày hơn 5mm được hàn hoặc cán tiết diện lớn dầm tường chữ H thành mỏng và xà gồ mái, thép tròn thành hệ đỡ linh hoạt và các bulông cường độ cao liên kết với hệ kết cấu thép nhẹ, khoảng cách các cột có thể từ 6m đến 9m, nhịp có thể lên tới 30m hoặc hơn, chiều cao có thể lên tới hơn chục mét và có thể dựng lên bốn tầng treo nhẹ. Lượng thép 20~30kg/m2. Hiện nay có quy trình thiết kế tiêu chuẩn và doanh nghiệp sản xuất chuyên biệt, chất lượng sản phẩm, lắp đặt nhanh, trọng lượng nhẹ, ít đầu tư, thi công không bị giới hạn theo mùa, phù hợp với nhiều loại công trình công nghiệp nhẹ.

(4) công nghệ kết cấu liên hợp thép và bê tông. Quản lý thép hoặc thép và các thành phần bê tông gồm dầm, cột, kết cấu chịu lực cho kết cấu liên hợp thép-bê tông, phạm vi ứng dụng ngày càng được mở rộng trong những năm gần đây. Kết cấu kết hợp cả thép và bê tông đều có ưu điểm, cường độ tổng thể, độ cứng tốt, hiệu suất địa chấn tốt, khi sử dụng kết cấu bê tông bên ngoài, khả năng chống cháy và ăn mòn tốt hơn. Các thành phần kết cấu kết hợp nhìn chung có thể giảm lượng thép 15-20%. Sự kết hợp giữa tấm trải sàn và cấu kiện bê tông ống thép nhưng còn có ưu điểm là ít khuôn đỡ hoặc không có khuôn đỡ, thi công thuận tiện, nhanh chóng, phát huy được tiềm năng lớn hơn. Thích hợp cho các tòa nhà nhiều tầng hoặc cao tầng có tải trọng lớn đối với dầm khung, cột và mái, nhà công nghiệp, cột và mái, v.v..

(5) Công nghệ hàn và kết nối bu lông cường độ cao. Bu lông cường độ cao là thông qua ma sát để truyền ứng suất, bởi ba phần bu lông, đai ốc và vòng đệm. Với ưu điểm thi công dễ dàng, tháo dỡ linh hoạt, khả năng chịu lực cao, chống mỏi và tự khóa tốt, độ an toàn cao, v.v., kết nối bu lông cường độ cao đã thay thế đinh tán và hàn một phần trong dự án và đã trở thành chính phương tiện kết nối trong chế tạo và lắp đặt kết cấu thép. Đối với các cấu kiện thép được chế tạo tại xưởng, nên áp dụng hàn chìm hồ quang nhiều dây tự động cho các tấm dày và nên áp dụng các kỹ thuật như hàn điện xỉ bằng vòi nung chảy cho các vách ngăn dạng hộp. Công nghệ hàn bán tự động và dây lõi từ thông được bảo vệ bằng khí và công nghệ dây lõi từ thông tự bảo vệ sẽ được áp dụng trong thi công lắp đặt tại chỗ.

(6) Công nghệ bảo vệ kết cấu thép. Bảo vệ kết cấu thép bao gồm chống cháy, chống ăn mòn và chống gỉ, thường được áp dụng sau khi xử lý lớp phủ chống cháy mà không xử lý chống gỉ, nhưng vẫn cần xử lý chống ăn mòn trong các tòa nhà có khí ăn mòn. Sơn chống cháy gia dụng có nhiều loại như TN series, MC-10,… Trong số đó, sơn chống cháy MC-10 có sơn từ tính alkyd, sơn cao su clo hóa, sơn cao su flo và sơn chlorosulphonat. Trong xây dựng, cần lựa chọn lớp phủ và độ dày lớp phủ phù hợp theo loại kết cấu thép, yêu cầu về mức độ chống cháy và yêu cầu về môi trường.

V. Mục tiêu và biện pháp cho kết cấu thép

 Kỹ thuật kết cấu thép liên quan đến nhiều khía cạnh và khó khăn kỹ thuật, đồng thời phải tuân theo các tiêu chuẩn và quy chuẩn quốc gia và công nghiệp trong việc quảng bá và áp dụng. Các cơ quan quản lý xây dựng ở địa phương cần quan tâm xây dựng các khâu chuyên ngành kỹ thuật kết cấu thép, tổ chức đào tạo đội kiểm tra chất lượng, kịp thời tổng kết thực hành công việc và ứng dụng công nghệ mới. Các trường cao đẳng và đại học, khoa thiết kế và doanh nghiệp xây dựng nên đẩy nhanh việc đào tạo các kỹ sư và kỹ thuật viên kết cấu thép, đồng thời thúc đẩy công nghệ CAD kết cấu thép trưởng thành. Các nhóm học thuật đại chúng nên hợp tác phát triển công nghệ kết cấu thép, thực hiện rộng rãi các hoạt động trao đổi và đào tạo học thuật trong và ngoài nước, đồng thời tích cực đưa trình độ tổng thể về công nghệ thiết kế, chế tạo và xây dựng kết cấu thép trong tương lai gần, có thể đạt được khen thưởng cho sự cải tiến.

VI. Kết nối kết cấu thép

 (A) Mối nối đường hàn

Mối hàn được kết nối thông qua nhiệt sinh ra bởi hồ quang làm cho que hàn và vật hàn nóng chảy cục bộ, làm mát sự ngưng tụ thành mối hàn, để vật hàn được kết nối trở thành một.

Ưu điểm: không làm suy yếu tiết diện cấu kiện, tiết kiệm thép, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, độ cứng liên kết, hiệu suất bịt kín tốt, dễ sử dụng trong một số điều kiện tự động hóa nhất định, hiệu quả sản xuất cao.

Nhược điểm: mối hàn gần thép do ảnh hưởng của nhiệt độ hàn cao nên hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt có thể khiến một số bộ phận của vật liệu trở nên giòn; Quá trình hàn thép do sự phân bố không đồng đều của nhiệt độ cao và làm mát, do đó cấu trúc của mối hàn ứng suất dư và biến dạng dư trên cấu trúc của khả năng chịu lực, độ cứng và hiệu suất có tác động nhất định; kết cấu hàn do độ cứng của các vết nứt lớn, cục bộ nên dễ xảy ra mở rộng ra toàn bộ, đặc biệt ở nhiệt độ thấp dễ bị gãy giòn; các mối hàn do có độ cứng cao, các vết nứt cục bộ dễ xảy ra và lan rộng ra toàn bộ, nhất là ở nhiệt độ thấp. gãy xương giòn; Mối hàn có độ dẻo và độ bền kém, khi hàn có thể tạo ra các khuyết tật, do đó độ bền mỏi giảm.

(B) kết nối bu lông

Kết nối bu lông thông qua các ốc vít bu lông như đầu nối được kết nối để trở thành một. Kết nối bu lông được chia thành kết nối bu lông thông thường và kết nối bu lông cường độ cao.

Ưu điểm: quy trình thi công đơn giản, dễ lắp đặt, đặc biệt thích hợp cho việc đấu nối lắp đặt tại công trường, cũng dễ tháo dỡ, phù hợp với nhu cầu lắp đặt, tháo dỡ kết cấu và đấu nối tạm thời.

Nhược điểm: cần phải mở các lỗ trên tấm và lắp ráp các lỗ, tăng khối lượng công việc sản xuất và yêu cầu sản xuất có độ chính xác cao; Các lỗ bu lông cũng làm suy yếu mặt cắt ngang của bộ phận và các bộ phận được kết nối thường cần phải được ghép lại hoặc tấm kết nối phụ (hoặc góc) bổ sung, do đó việc xây dựng phức tạp hơn và thép tốn kém hơn.

(C) kết nối đinh tán

Kết nối đinh tán là một đầu có đầu đinh tán đúc sẵn hình bán nguyệt, thanh đinh sẽ cháy đỏ và nhanh chóng đưa vào các lỗ đinh ở đầu nối, sau đó dùng súng bắn đinh tán cũng sẽ tán đinh vào đầu còn lại đầu, để tạo kết nối để đạt được sự buộc chặt.

Ưu điểm: truyền lực đáng tin cậy bằng đinh tán, độ dẻo, độ bền tốt hơn, chất lượng dễ kiểm tra và đảm bảo có thể sử dụng cho kết cấu tải nặng và chịu lực trực tiếp. Nhược điểm: quá trình tán đinh phức tạp, sản xuất tốn kém, tốn nhiều công sức và nhân công -chuyên sâu, nên về cơ bản nó đã được thay thếđược hàn bằng mối hàn và liên kết bu lông cường độ cao.

VII. kết nối hàn

 (A) Phương pháp hàn

Phương pháp hàn phổ biến cho kết cấu thép là hàn hồ quang điện, bao gồm hàn hồ quang thủ công, hàn hồ quang tự động hoặc bán tự động và hàn khí bảo vệ.

Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn được sử dụng phổ biến nhất trong kết cấu thép, với thiết bị đơn giản, thao tác linh hoạt, thuận tiện. Tuy nhiên, điều kiện lao động kém, năng suất thấp hơn so với hàn tự động hoặc bán tự động, chất lượng mối hàn có độ biến thiên lớn, điều này phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật của người thợ hàn ở một mức độ nhất định.

Đường hàn tự động ổn định chất lượng, mối hàn ít khuyết tật bên trong, độ dẻo tốt, độ bền va đập tốt, thích hợp cho mối hàn trực tiếp dài hơn. Hàn bán tự động do thao tác thủ công, phù hợp với đường hàn hàn hoặc hình dạng tùy ý của mối hàn. Hàn tự động và bán tự động nên sử dụng thân chính là kim loại và từ thông tương thích với dây, dây phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia, từ thông phải được xác định theo yêu cầu của quá trình hàn.

Hàn khí bảo vệ là sử dụng khí trơ (hoặc CO2) làm môi trường bảo vệ cho hồ quang, nhờ đó kim loại nóng chảy được cách ly với không khí giúp quá trình hàn được ổn định. Nồng độ gia nhiệt hồ quang hàn được bảo vệ bằng khí, tốc độ hàn, độ sâu nóng chảy nên độ bền của mối hàn cao hơn so với hàn thủ công. Và độ dẻo và khả năng chống ăn mòn tốt, thích hợp cho hàn thép dày.

(B) hình thức mối hàn

Hình thức kết nối hàn theo kết nối với vị trí tương hỗ của các thành viên có thể được chia thành kết nối mông, đùi, hình chữ T và kết nối góc và bốn dạng khác. Các mối nối này được sử dụng trong mối hàn giáp mép và mối hàn góc hai dạng cơ bản. Trong ứng dụng cụ thể, nên kết nối theo lực, kết hợp với các điều kiện sản xuất, lắp đặt và hàn để lựa chọn.

(C) kết cấu mối hàn

1, Mối hàn đối đầu

Các mối hàn giáp mép truyền lực trực tiếp, trơn tru, không có hiện tượng tập trung ứng suất đáng kể và do đó có hiệu suất tốt, dùng để chịu tải trọng tĩnh và động để kết nối các bộ phận. Tuy nhiên, do yêu cầu chất lượng cao của mối hàn giáp mép nên khoảng cách hàn giữa các mối hàn có yêu cầu khắt khe hơn, thường được sử dụng trong các kết nối sản xuất tại nhà máy.

2, mối hàn phi lê

Dạng mối hàn phi lê: mối hàn phi lê theo hướng chiều dài và hướng của ngoại lực, có thể chia thành song song với hướng của cạnh bên của mối hàn phi lê lực, vuông góc với hướng của mặt trước của mối hàn phi lê lực. và hướng của lực cắt chéo bởi mối hàn góc xiên và mối hàn chu vi.

Hình thức mặt cắt ngang của mối hàn góc được chia thành loại thông thường, độ dốc bằng phẳng và loại nhiệt hạch sâu. Trong hình, hf được gọi là kích thước chân của mối hàn góc. Tỷ lệ mặt cắt chân hàn loại thông thường là 1:1, tương tự như tam giác vuông cân, đường truyền lực uốn cong mạnh hơn nên nồng độ ứng suất nghiêm trọng. Đối với kết cấu chịu trực tiếp tải trọng động, để truyền lực trơn tru, mối hàn góc phía trước nên sử dụng hai đường hàn góc cạnh có tỷ lệ kích thước 1:1.

VIII. kết nối bu lông

(A) Cấu trúc liên kết bu lông thông dụng

1, Hình thức và đặc điểm kỹ thuật của bu lông thông thường

2, Việc bố trí kết nối bu lông thông thường

Việc bố trí các bu lông phải đơn giản, đồng đều, gọn nhẹ, đáp ứng được yêu cầu về lực, kết cấu hợp lý, dễ lắp đặt. Có hai kiểu sắp xếp: cạnh nhau và so le. Việc sắp xếp cạnh nhau đơn giản hơn và sắp xếp so le nhỏ gọn hơn.

(B) đặc tính lực của liên kết bu lông thông thường

1, Kết nối bu lông cắt

2, Kết nối bu lông căng

3, Kết nối bu lông căng và cắt

(C) đặc tính lực của bu lông cường độ cao

Kết nối bu lông cường độ cao có thể được chia thành loại ma sát và loại áp suất theo yêu cầu về thiết kế và lực. Liên kết kiểu ma sát trong chịu cắt, ngoài lực cắt để đạt được lực cản lớn nhất có thể giữa các tấm đối với trạng thái giới hạn; khi nhiều hơn khi trượt tương đối giữa các tấm, nghĩa là kết nối được coi là không thành công và bị hư hỏng. Loại áp suất kết nối trong lực cắt, sau đó cho phép khắc phục ma sát và trượt tương đối giữa các tấm, sau đó ngoại lực có thể tiếp tục tăng, và sau đó phá hủy lực cắt vít hoặc áp suất thành lỗ ở trạng thái giới hạn.