Проектирование стальных конструкций - DONGAN

Поскольку зданий из стальных конструкций становится все больше, проектирование стальных конструкций становится все более распространенным и важным. Проектирование стальных конструкций требует тщательного планирования. Проектировщики должны выбрать правильный тип стали, правильную конструктивную систему и прочные соединения. Сейсмостойкость имеет большое значение во многих регионах. Защита от коррозии также важна для работы на открытом воздухе.

Каждая деталь влияет на безопасность. Неправильный выбор приводит к высокой стоимости или разрушению конструкции. Данные помогают при проектировании. Инженеры проверяют прочность материала, размер сечения, прочность соединения и устойчивость к нагрузкам. Хороший дизайн увеличивает срок службы и стабильность проекта.

Стальная модель

Стальные модели определяют форму и уровень прочности. Дизайнеры выбирают сталь в зависимости от требований к нагрузке. Распространенными моделями являются двутавровые балки, швеллеры и квадратные трубы. Двутавровые балки хорошо переносят вертикальные нагрузки. На многих складах двутавровые балки используются в качестве колонн. Квадратные трубы подходят для небольших зданий, потому что они выглядят чистыми. Трубы обладают высокой устойчивостью к кручению. Таким образом, колонны труб выдерживают ветровые нагрузки.

Марка стали влияет на прочность. Q235 обеспечивает умеренную прочность и высокую пластичность. Он подходит для легких конструкций. Q355 обладает более высокой прочностью. Он поддерживает большие пролеты и высокие здания. Нержавеющая сталь устойчива к коррозии. Он подходит для пищевых предприятий и прибрежных районов.

Инженеры проверяют предел текучести. У Q235 предел текучести составляет около 235 МПа. У Q355 предел текучести составляет около 355 МПа. Более высокая прочность позволяет изготавливать изделия меньшего сечения. Это снижает вес стали. Снижение веса также снижает стоимость проекта. Например, для колонны из стали Q355 может потребоваться сечение 300 × 300 мм. Для стали Q235 может потребоваться сечение 350 × 350 мм при той же нагрузке. Проектировщики рассчитывают эффективность с помощью программных средств. Значения изгиба и сжатия должны соответствовать правилам кодекса.

Температура также влияет на конструкцию. В холодных регионах требуется сталь с высокой ударной вязкостью. В горячих районах требуется сталь с высокой усталостной прочностью. При окончательном выборе учитываются факторы безопасности. Проектировщики также учитывают доступность и цену. Неправильный выбор стали увеличивает стоимость или снижает безопасность. Правильный выбор обеспечивает стабильность конструкции.

Система конструкций

Выбор конструктивной системы влияет на устойчивость. Разные системы подходят для разных зданий. Жесткие каркасные конструкции поддерживают широкие пролеты. На заводах часто используются жесткие каркасы. Фермы подходят для крыш с длинными пролетами. В спортивных залах используются стропильные балки. Несущие рамы устойчивы к сильным боковым нагрузкам. Во многих высотных зданиях используются несущие системы. Гибридные системы “Стена-сталь” сочетают бетон и сталь. Они подходят для башен, которым требуется высокая боковая жесткость.

Типы нагрузок определяют конструкцию. Нагрузка от снега на крышу имеет значение в холодных районах. Ветровая нагрузка имеет значение в прибрежных районах. Сейсмическая нагрузка имеет значение в зонах землетрясений. Например, для склада с 30-метровым пролетом может использоваться жесткая рама с распорками. Это обеспечивает устойчивость к ветру. Для крыши стадиона с 50-метровым пролетом можно использовать стальные фермы. Фермы эффективно распределяют нагрузку.

Высота здания также имеет значение. В невысоких зданиях можно использовать простые каркасы. Высотным зданиям требуются сложные боковые системы. Проектировщики сравнивают вес, стоимость и сложность монтажа. Они также проверяют правила пожарной безопасности. Некоторые системы нуждаются в дополнительной противопожарной защите.

Выбор конструктивной системы влияет на тип соединения. Это также влияет на стоимость фундамента. Легкие системы уменьшают размер фундамента. Эффективные системы сокращают использование стали. Это экономит деньги. Правильный выбор системы также повышает эффективность строительства. Таким образом, проектировщики должны учитывать направление нагрузки, окружающую среду и назначение здания. Правильно подобранная система защищает здание на протяжении десятилетий.

Способы соединения компонентов

Соединения обеспечивают целостность конструкции. Стальные детали соединяются сваркой, болтами или клепками. Сварка создает прочные соединения. На многих заводах используется дуговая сварка колонн и балок. Качество сварных швов необходимо проверять. Квалифицированные рабочие обеспечивают ровность сварных швов. Для сварки используется заводское производство.

Крепление болтами обеспечивает быструю установку. Рабочие собирают стальные детали на месте. Высокопрочные болты устойчивы к сдвигу и растяжению. Во многих проектах используются болты марок 8.8 и 10.9. Болтовые соединения допускают последующую замену. Обслуживание упрощается. Многие сейсмические конструкции предпочитают крепиться болтами, поскольку болты хорошо поглощают энергию.

Заклепки используются в старых мостах. В новых проектах они используются редко из-за более высокой стоимости.

Конструкция соединения соответствует направлению нагрузки. В соединениях балок преобладает усилие сдвига. В соединениях колонн преобладает осевое усилие. Инженеры рассчитывают количество болтов и размеры сварных швов. Например, для балки со сдвигом в 100 Кн может потребоваться восемь болтов M20. Это зависит от расстояния и марки стали. Проектировщики проверяют сопротивление скольжению и усталость.

Качество монтажа влияет на безопасность. Незакрепленные болты снижают устойчивость. Некачественная сварка приводит к появлению трещин. Инспекционные бригады проверяют каждое соединение. Прочные соединения обеспечивают стабильное распределение нагрузки. Они также повышают ударопрочность. Таким образом, конструкция соединения требует такого же внимания, как и конструкция балки. Надлежащие соединения удерживают конструкцию вместе во время ветра или землетрясений.

Требования к ударопрочности конструкции

Землетрясения создают сильное горизонтальное движение. Стальные конструкции должны поглощать энергию. Конструкторы улучшают ударопрочность, используя крепления, жесткие соединения и демпфирующие системы. Крестовины создают прочную боковую поддержку. Они уменьшают деформацию. Многие заводы используют крестовины в боковых стенках. В некоторых конструкциях также используются К-образные распорки. Каркасы, устойчивые к изгибу. Они подходят для зданий, где требуется открытое пространство.

Амортизаторы уменьшают вибрацию. Они поглощают энергию удара. В некоторых высотных зданиях используются регулируемые амортизаторы массы. Они уменьшают тряску при сильном ветре или землетрясениях.

Данные приведены в правилах сейсморазведки. Инженеры руководствуются оценками зон. Например, для зон с уровнем интенсивности 8 требуются более прочные крепления и более прочная сталь. Расчеты сдвига основания помогают определить размеры. Здание весом 500 тонн может столкнуться с 10%-ным сдвигом основания. Таким образом, боковая система должна выдерживать горизонтальное усилие в 50 тонн.

Гибкость соединения также имеет значение. Сварные швы должны быть выполнены во избежание хрупкого разрушения. Проскальзывание болтов способствует поглощению энергии. Соединительные пластины должны быть достаточной толщины. Опорные пластины колонн нуждаются в прочных анкерах.

Конструкция фундамента также влияет на сейсмическую безопасность. Проектировщики выбирают глубокие фундаменты, если грунт кажется слабым. Прочный грунт повышает устойчивость.

Хорошая противоударная конструкция предотвращает обрушение. Это защищает людей внутри. Это также снижает стоимость ремонта после землетрясений. Поэтому проектировщики используют подробные коды. Ударопрочные решения обеспечивают долговременную безопасность стальных конструкций.

Защита от коррозии и пожара

Сталь ржавеет под воздействием влаги. Проектировщики должны защищать сталь от коррозии. Горячее цинкование покрывает сталь цинком. Это предотвращает появление ржавчины на долгие годы. Оцинковка подходит для наружных конструкций. Окрашенные покрытия также предотвращают появление ржавчины. Рабочие моют сталь перед покраской. Хорошая очистка увеличивает срок службы покрытия.

Прибрежные районы нуждаются в надежной защите от коррозии. Соленый воздух ускоряет коррозию. Для этих районов подходит нержавеющая сталь. Она стоит дороже, но служит дольше. Например, сталь Q355B в прибрежных районах может потребоваться перекрашивать каждые 5 лет. Нержавеющая сталь 304 служит дольше при минимальном техническом обслуживании.

Огнеупорный дизайн также имеет значение. Сталь теряет прочность при сильном нагреве. Огнеупорная краска защищает сталь при пожаре. Огнестойкая облицовка также помогает. Здания с общественным доступом нуждаются в надежной противопожарной защите. На заводах должны соблюдаться правила пожарной безопасности. Инженеры проверяют противопожарные часы. Некоторым зданиям требуется защита в течение 2 часов. Некоторым требуется 3 часа.

График проверок обеспечивает долговременную работу. Бригады проверяют покрытие каждый год. Устраняйте небольшие повреждения на ранней стадии. Ржавчина быстро распространяется, если ее не лечить. Хорошая защита снижает затраты и увеличивает срок службы.

Воздействие окружающей среды определяет окончательный выбор. Дизайнеры комбинируют материалы, покрытия, дренаж и техническое обслуживание. Хорошая антикоррозийная и огнеупорная обработка обеспечивает безопасность стальных конструкций на протяжении десятилетий.