1 、 Características de la estructura de acero

① La estructura de acero es liviana.

② La confiabilidad del trabajo de la estructura de acero es alta.

③ El acero tiene buena resistencia a las vibraciones (sísmicas) y al impacto.

④ El grado de industrialización de la fabricación de estructuras de acero es relativamente alto.

⑤ Las estructuras de acero se pueden montar con precisión y rapidez.

⑥ Fácil de hacer una estructura sellada

⑦ La estructura de acero es fácil de corroer

⑧ La estructura de acero tiene poca resistencia al fuego.

2. Los grados de acero comúnmente utilizados en estructuras de acero.

① Acero estructural al carbono: Q195, Q215, Q235, etc.

② acero estructural de alta resistencia y baja aleación

③ Acero estructural al carbono de alta calidad y acero estructural aleado.

④ acero para fines especiales

3. Principios de selección de materiales para estructuras de acero.

El principio de selección de materiales para estructuras de acero es garantizar la capacidad de carga de la estructura portante y evitar fallas frágiles bajo ciertas condiciones. Según la importancia de la estructura, las características de carga, la forma estructural, el estado de tensión, el método de conexión, el espesor del acero y el entorno de trabajo y otros factores, se realiza una consideración integral.

Los cuatro tipos de acero propuestos en el "Código para el Diseño de Estructuras de Acero" GB50017-2003 son modelos "adecuados" para ser utilizados. Son la primera opción cuando las condiciones lo permiten. No está prohibido el uso de otros tipos, siempre que el acero utilizado cumpla con los requisitos de la especificación. .

4. Contenido técnico principal de la estructura de acero.

Tecnología de estructura de acero de gran altura.

De acuerdo con la altura del edificio y los requisitos de diseño, se adoptan respectivamente el marco, el soporte del marco, el cilindro y la estructura de marco gigante, y sus componentes pueden ser acero, hormigón armado rígido o tubos de acero de hormigón. Los componentes de acero son livianos y de buena ductilidad, y pueden ser de acero soldado o acero laminado, lo cual es adecuado para edificios de gran altura; los componentes rígidos de hormigón armado tienen alta rigidez y buena resistencia al fuego, y son adecuados para edificios de mediana y gran altura o estructuras inferiores; El hormigón con tubos de acero es fácil de construir, solo para estructuras de columnas.

Tecnología de estructura de acero espacial.

La estructura de acero espacial tiene peso ligero, alta rigidez, apariencia hermosa y velocidad de construcción rápida. Las rejillas planas con rótulas, las rejillas multicapa de sección variable y las carcasas reticuladas con tubos de acero como varillas son los tipos estructurales con mayor cantidad de estructuras de acero espaciales en mi país. Tiene las ventajas de una alta rigidez espacial y un bajo consumo de acero, y puede proporcionar CAD completo de acuerdo con las normas de diseño, construcción e inspección. Además de la estructura de rejilla, la estructura espacial también incluye una estructura de cables de suspensión de gran luz y una estructura de cable-membrana.

Tecnología de estructura de acero ligero

Acompañado de una nueva forma estructural compuesta por paredes y cerramientos de techo fabricados con placas de acero de colores claros. Vigas de pared de acero en forma de H de paredes delgadas de sección grande y correas de techo soldadas o laminadas con placas de acero de más de 5 mm, un sistema de estructura de acero liviano compuesto por sistemas de soporte flexibles hechos de acero redondo y conexiones de pernos de alta resistencia, la distancia de la columna puede ser de 6 ma 9 m, y la luz puede alcanzar 30 mo más, la altura puede alcanzar más de diez metros y el consumo de acero es de 20-30 kg/m2. Ahora existen procedimientos de diseño estandarizados y empresas de producción especializadas. La calidad del producto es buena, la velocidad de instalación es rápida, el peso es liviano, la inversión es pequeña y la construcción no está limitada por las estaciones. Es adecuado para diversas plantas industriales ligeras.

Tecnología de estructura compuesta de hormigón de acero

La estructura de carga de vigas y columnas compuesta por secciones de acero o elementos de dirección de acero y concreto es una estructura compuesta de acero y concreto, y su rango de aplicación se ha ido expandiendo en los últimos años. La estructura compuesta tiene las ventajas tanto del acero como del hormigón, y tiene una alta resistencia general, buena rigidez y buen rendimiento sísmico. Cuando se utiliza la estructura de hormigón subcontratada, tiene mejor resistencia al fuego y a la corrosión. Los miembros estructurales compuestos generalmente pueden reducir el consumo de acero entre un 15% y un 20%. Los pisos compuestos y los miembros de concreto con tubos de acero también tienen las ventajas de tener menos o ningún encofrado, una construcción conveniente y rápida y un gran potencial de promoción. Es adecuado para vigas, columnas y pisos de edificios de varios pisos o de gran altura con grandes cargas, columnas y pisos de edificios industriales, etc.

Tecnología de soldadura y conexión de pernos de alta resistencia

Los pernos de alta resistencia transmiten tensión a través de la fricción y constan de tres partes: pernos, tuercas y arandelas. La conexión por perno de alta resistencia tiene las ventajas de una construcción simple, desmontaje flexible, alta capacidad de carga, buena resistencia a la fatiga y rendimiento de autobloqueo, y alta seguridad. Ha reemplazado el remachado y la soldadura parcial en ingeniería y se ha convertido en el principal método de conexión en la fabricación e instalación de estructuras de acero. Para los componentes de acero fabricados en el taller, se adoptará soldadura automática sumergida por arco multialambre para placas gruesas, y soldadura por electroescoria y otras tecnologías para particiones de columnas en forma de caja. Durante la instalación y construcción en el sitio, se debe utilizar tecnología de soldadura semiautomática, alambre con núcleo fundente para soldadura protegido con gas y tecnología de alambre con núcleo fundente autoprotegido.

Tecnología de protección de estructuras de acero.

La protección de la estructura de acero incluye protección contra incendios, anticorrosión y antioxidante. Generalmente, no se requiere tratamiento antioxidante después del tratamiento del revestimiento resistente al fuego, pero aún se requiere tratamiento anticorrosión en edificios con gases corrosivos. Existen muchos tipos de recubrimientos resistentes al fuego domésticos, como la serie TN, MC-10, etc. Entre ellos, los recubrimientos resistentes al fuego MC-10 incluyen pintura de esmalte alquídico, pintura de clorocaucho, pintura de caucho fluorado y pintura clorosulfonada. Durante la construcción, se debe seleccionar el revestimiento y el espesor del revestimiento apropiados de acuerdo con el tipo de estructura de acero, los requisitos del nivel de resistencia al fuego y los requisitos ambientales.

5. Objetivos y medidas de la estructura de acero.

La ingeniería de estructuras de acero involucra una amplia gama de áreas y es técnicamente difícil, por lo que se deben seguir los estándares nacionales e industriales en su promoción y aplicación. Los departamentos administrativos de construcción locales deben prestar atención a la construcción de ingeniería de estructuras de acero en la etapa profesional, organizar la capacitación de equipos de inspección de calidad y resumir las prácticas de trabajo y las aplicaciones de nuevas tecnologías de manera oportuna. Las universidades, los departamentos de diseño y las empresas de construcción deben acelerar la formación de técnicos en ingeniería de estructuras de acero y promover la tecnología madura de CAD de estructuras de acero. Los grupos académicos masivos deben cooperar con el desarrollo de la tecnología de estructuras de acero, llevar a cabo amplios intercambios académicos y actividades de capacitación en el país y en el extranjero, y mejorar activamente el nivel general de la tecnología de diseño, producción, construcción e instalación de estructuras de acero, y pueden tener incentivos para mejorar. en el futuro cercano.

6. Método de conexión de la estructura de acero

Existen tres métodos de conexión para estructuras de acero: conexión soldada , conexión por perno y conexión por remache .

Conexión de soldadura

La conexión de la costura de soldadura es que la varilla de soldadura y la pieza soldada se funden parcialmente por el calor generado por el arco y luego se condensan en una soldadura después del enfriamiento, de modo que la pieza soldada se conecta en una sola.

ventaja​

No debilita la sección del componente, ahorra acero, tiene una estructura simple, es conveniente de fabricar, tiene una alta rigidez de conexión y tiene un buen rendimiento de sellado. Es fácil adoptar la operación automática bajo ciertas condiciones y la eficiencia de producción es alta.

defecto

La zona afectada por el calor formada por la alta temperatura de soldadura del acero cerca de la soldadura puede provocar que algunas partes del material se vuelvan quebradizas; El acero se somete a altas temperaturas y enfriamiento distribuidos de manera desigual durante el proceso de soldadura, lo que hace que la estructura produzca tensión residual de soldadura y deformación residual, lo que afecta la capacidad de carga de la estructura. , la rigidez y el rendimiento tienen cierta influencia; debido a la alta rigidez de la estructura soldada, una vez que se produce una grieta local, es fácil de extenderse al conjunto, especialmente a bajas temperaturas, es propensa a fracturarse por fragilidad; la plasticidad y tenacidad de la conexión soldada son deficientes y pueden ocurrir durante la soldadura. Los defectos reducen la resistencia a la fatiga.

Atornillado

La conexión por perno consiste en conectar las piezas de conexión en una sola a través de sujetadores, como pernos. Hay dos tipos de conexiones atornilladas: conexiones atornilladas ordinarias y conexiones atornilladas de alta resistencia.

ventaja

El proceso de construcción es sencillo y la instalación cómoda. Es especialmente adecuado para la instalación y conexión en la obra y también es fácil de desmontar. Es adecuado para estructuras que necesitan ser ensambladas y desmontadas y conexiones temporales.

defecto

Es necesario abrir orificios en las placas y alinear los orificios durante el ensamblaje, lo que aumenta la carga de trabajo de fabricación y requiere una alta precisión de fabricación; los orificios de los pernos también debilitan la sección transversal del componente y las partes conectadas a menudo necesitan superponerse entre sí o agregar placas de conexión auxiliares (o acero en ángulo), por lo que la estructura es de acero más compleja y más costosa.

Conexión de remache

La conexión de remache consiste en utilizar un remache con una cabeza de clavo prefabricada semicircular en un extremo, insertar la varilla del clavo en el orificio del clavo de la pieza de conexión rápidamente después de quemarse en rojo y luego usar una remachadora para remachar el otro extremo en una cabeza de clavo para apriete la conexión. sólido.

ventaja

La fuerza de remachado es confiable, la plasticidad y tenacidad son buenas, la calidad es fácil de verificar y garantizar y puede usarse para estructuras de carga dinámica de soporte directo y de servicio pesado.

defecto

El proceso de remachado es complejo, requiere mucha mano de obra y es un desperdicio de mano de obra, por lo que básicamente ha sido reemplazado por soldadura y conexiones de pernos de alta resistencia.

7 、 Conexión de soldadura

Método de soldadura

El método de soldadura comúnmente utilizado para estructuras de acero es la soldadura por arco, que incluye la soldadura por arco manual, la soldadura por arco automática o semiautomática y la soldadura con protección de gas.

La soldadura por arco manual es el método de soldadura más utilizado en estructuras de acero. Su equipamiento es sencillo y su funcionamiento es flexible y cómodo. Sin embargo, las condiciones de trabajo son malas, la eficiencia de producción es menor que la de la soldadura automática o semiautomática y la variabilidad de la calidad de la soldadura es grande, lo que depende en cierta medida del nivel técnico del soldador.

La calidad de la soldadura automática es estable, los defectos internos de la soldadura son menores, la plasticidad es buena y la tenacidad al impacto es buena, lo que es adecuado para soldar soldaduras directas largas. La soldadura semiautomática es adecuada para soldar curvas o soldaduras de cualquier forma debido a la operación manual. La soldadura automática y semiautomática deberá utilizar alambre de soldadura y fundente adecuados para el metal principal. El alambre de soldadura deberá cumplir con las disposiciones de la norma nacional y el flujo se determinará de acuerdo con los requisitos del proceso de soldadura.

La soldadura con protección de gas utiliza gas inerte (o co2) como medio protector del arco para aislar el metal fundido del aire y mantener estable el proceso de soldadura. El calentamiento del arco de la soldadura con protección de gas es concentrado, la velocidad de soldadura es rápida y la profundidad de penetración es grande, por lo que la resistencia de la soldadura es mayor que la de la soldadura manual. Tiene buena plasticidad y resistencia a la corrosión y es adecuado para soldar placas de acero gruesas.

forma de soldadura

Según la posición mutua entre los componentes conectados, la forma de conexión de la costura de soldadura se puede dividir en cuatro tipos: junta a tope, junta traslapada, junta en forma de T y junta de filete. Hay dos tipos básicos de soldaduras que se utilizan para estas conexiones: soldaduras a tope y soldaduras en ángulo. En aplicaciones específicas, se debe seleccionar según la fuerza de la conexión, combinada con las condiciones de fabricación, instalación y soldadura.

Construcción soldada

① soldadura a tope

La transmisión de fuerza de la soldadura a tope es directa, suave y no hay un fenómeno significativo de concentración de tensiones, por lo que el rendimiento mecánico es bueno y es adecuado para la conexión de componentes que soportan cargas estáticas y dinámicas. Sin embargo, debido a los altos requisitos de calidad de las soldaduras a tope, los requisitos para los espacios de soldadura entre piezas soldadas son relativamente estrictos y generalmente se utilizan en conexiones fabricadas en fábrica.

② soldaduras de filete

La forma de las soldaduras de filete: las soldaduras de filete se pueden dividir en soldaduras de filete laterales paralelas a la dirección de acción de la fuerza y soldaduras de filete frontales perpendiculares a la dirección de acción de la fuerza y oblicuas a la dirección de acción de la fuerza según su dirección longitudinal y dirección externa. acción de fuerza. Soldaduras de filete oblicuas y soldaduras perimetrales.

La forma de la sección transversal de la soldadura de filete se divide en tipo ordinario, tipo de pendiente plana y tipo de penetración profunda. La relación entre el cateto de soldadura y el borde de una sección transversal ordinaria es 1:1, que es similar a un triángulo rectángulo isósceles. La línea de transmisión de fuerza se dobla bruscamente, por lo que la concentración de tensión es grave. Para la estructura que soporta directamente la carga dinámica, para que la transmisión de fuerza sea suave, la soldadura de filete frontal debe adoptar el tipo de pendiente plana con una relación de dos lados de filete de 1:1,5 (el lado largo sigue la dirección de la fuerza interna). y la soldadura de filete lateral debe adoptar la proporción de fórmula de fusión profunda de 1:1.

8. Conexión de perno

La estructura de la conexión atornillada ordinaria.

① Forma y especificación de pernos ordinarios.

La forma común adoptada por la estructura de acero es un tipo de cabeza hexagonal grande, y su nombre en clave está representado por la letra M y el diámetro nominal (mm). M18, M20, M22, M24 se utilizan habitualmente en ingeniería. Según los estándares internacionales, los pernos se expresan uniformemente según el grado de rendimiento de los pernos, como "grado 4,6", "grado 8,8", etc. El número antes del punto decimal indica la resistencia mínima a la tracción del material del perno, como "4" significa 400 N/mm2, "8" significa 800 N/mm2. Los números después del punto decimal (0,6, 0,8) indican el índice de fluencia del material del perno, es decir, la relación entre el límite de fluencia y la resistencia mínima a la tracción.

Según la precisión del mecanizado de los pernos, los pernos comunes se dividen en tres grados: A, B y C.

Los pernos de grado A y B (pernos refinados) están hechos de acero de grado 8.8, torneados con máquinas herramienta, con superficie lisa y tamaño preciso, y equipados con orificios tipo I (es decir, los orificios para pernos se perforan o expanden en los componentes ensamblados). la pared del orificio es lisa y precisa con respecto al orificio). Debido a su alta precisión de procesamiento, contacto cercano con la pared del orificio, su deformación de la conexión es pequeña y su rendimiento mecánico es bueno, puede usarse para conexiones que resisten grandes cortes y tensiones. Sin embargo, la fabricación y la instalación requieren mucha mano de obra y son costosas, por lo que rara vez se utilizan en estructuras de acero.

Los pernos de nivel C (pernos gruesos) están hechos de acero de grado 4,6 o 4,8, con un procesamiento tosco y dimensiones inexactas. Solo se requieren orificios de tipo II (es decir, los orificios para pernos se perforan en una sola pieza a la vez o se perforan sin plantilla de perforación. Generalmente, el diámetro del perno es más pequeño que el del perno. El diámetro de la varilla es 1~ 2 mm más grande). Cuando se transmite fuerza cortante, la deformación de la conexión es grande, pero el rendimiento de transmisión de fuerza de tensión sigue siendo bueno, no se requiere equipo especial para la operación y el costo es bajo. A menudo se utiliza en conexiones atornilladas que soportan tensión y conexiones de corte secundario en estructuras que soportan cargas estáticas o que soportan cargas dinámicas indirectamente.

② Disposiciones de conexiones atornilladas ordinarias

La disposición de los pernos debe ser simple, uniforme y compacta para cumplir con los requisitos de fuerza, y la estructura debe ser razonable y fácil de instalar. Hay dos tipos de disposición, paralela y al tresbolillo. De lado a lado es más sencillo y escalonado es más compacto.

Características de tensión de conexiones atornilladas ordinarias

1> Conexión de perno de seguridad

2> conexión de perno de tensión

3> conexión de perno de tensión

Características de tensión de pernos de alta resistencia.

Según los requisitos de diseño y fuerza, las conexiones de pernos de alta resistencia se pueden dividir en tipo de fricción y tipo de soporte de presión. Cuando la conexión de fricción se somete a corte, la fuerza de corte externa alcanza la máxima resistencia de fricción que puede ocurrir entre las placas como estado límite; cuando se produce el deslizamiento relativo entre las placas cuando la fuerza cortante externa lo excede, se considera que la conexión ha fallado y se destruye. Cuando se corta la conexión que soporta presión, se permite que se supere la fuerza de fricción y se produce el deslizamiento relativo entre las placas, y luego la fuerza externa puede continuar aumentando y la falla final del corte del tornillo o la presión del orificio. pared ocurre como estado límite.

Empresa Zhouxiang

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