1 工字钢
钢梁是具有工字形横截面的长钢条。其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示。例如,“工作160*88*6”表示腰高160毫米,腿宽88毫米,腰厚6毫米。工业用钢。工字钢分为普通工字钢、轻型工字钢和H型钢三种。
普通工字钢和轻型工字钢的翼缘从根部到边缘逐渐变薄,并有一定的角度。由于它们的横截面尺寸较高且较窄,因此横截面两主轴的转动惯量差异较大。因此,它们一般仅用于在腹板平面内弯曲的构件或形成网格型受力构件。它不适用于轴压构件或垂直于腹板平面弯曲的构件,这极大地限制了它的应用范围。
工字钢广泛应用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。
2 H型钢
是在工字钢的基础上优化开发的一种经济截面钢材,具有更好的截面力学性能。因其截面与英文字母“H”相同而得名。 H型钢分为宽翼缘H型钢(HW)、中翼缘H型钢(HM)、窄翼缘H型钢(HN)、薄壁H型钢(HT)、H型钢型钢(HU)。
H型钢是一种新型经济型建筑钢材。 H型钢具有经济合理的截面形状和良好的力学性能。轧制时,截面上各点的延伸量比较均匀,内应力较小。与普通工字钢相比,具有截面模数大、重量轻、节省金属等优点,可使建筑物结构减轻30-40%;并且由于支腿内外侧面平行,支腿端部成直角,因此可以组装成部件,最多可节省25%的焊接和铆接工作量。常用于承载能力大、截面稳定性好的大型建筑中的支架和基础桩。
H型钢的优点:
(1)翼缘宽,侧向刚度大,抗弯能力强。
(2)法兰两表面相互平行,连接、加工、安装方便。
(3)与焊接工字钢相比,成本低、精度高、残余应力小,无需昂贵的焊接材料和焊缝检测,可节省钢结构生产成本30%左右。
(4)在相同截面荷载下,热轧H型钢结构比传统钢结构轻15%-20%。
(5)与混凝土(钳)结构相比,热轧H型钢结构可增加使用面积6%,同时结构自重降低20%-30%,降低结构内应力设计。
(6)H型钢可加工成T型钢和蜂窝梁,并可组合形成各种截面形式,极大地满足了工程设计和生产的需要。
3 工字钢、HW、HM、HN、H型钢的区别
工字钢翼缘为变截面,腹板较厚,外侧较薄; H型钢翼缘为等截面。 HW、HM、HN、H是H型钢的总称。 H型钢为焊接型,HW HM HN为热轧型。
HW是高度与翼缘宽度基本相等的H型钢。主要用于钢筋混凝土框架结构柱中的钢核心柱,又称劲性钢柱。主要用于钢结构中的柱子。
HM是H型钢,其高度与翼缘宽度之比约为1.33~1.75。主要用于钢结构中作钢框架柱,以及设备平台等承受动荷载的框架结构中作框架梁。
HN是高度与翼缘宽度之比大于或等于2的H型钢,主要用于梁; I型钢的用途与HN型钢相当。
(1)无论是普通工字钢还是轻型工字钢,由于截面尺寸相对较高且较窄,截面两主轴的转动惯量差异较大。所以一般只能直接在其网页上使用。经受面内弯曲的部件可以形成为网格型应力承受部件。不宜采用轴压构件或垂直于腹板平面且弯曲的构件,极大地限制了其应用范围。
(2)H型钢是一种高效、经济的断面型材(其他还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)。由于其合理的截面形状,可以使钢材更加高效,提高承载能力。与普通工字钢不同的是,H型钢的翼缘加宽,且内外表面通常是平行的,这使得很容易用高强度螺栓与其他构件连接。其尺寸构成系列合理,型号齐全,便于设计和选型。
(3)H型钢翼缘均为等厚,包括轧制型材和由三块焊板组成的组合型材。工字钢均为轧制型材。由于生产工艺较差,法兰内缘有1:10的坡度。 H型钢的轧制与普通工字钢的轧制不同,普通工字钢只使用一组水平轧辊。由于其凸缘较宽且无坡度(或坡度很小),因此必须加一组立式滚轮同时进行滚压。因此,其轧制工艺和设备比普通轧机复杂。我国可生产的轧制H型钢最大高度为800mm,超过该高度只能焊接组合型材。
4 C型钢
均采用热卷冷弯加工,并由C型钢成型机自动加工而成。
壁薄、重量轻、截面性能优良、强度高。与传统槽钢相比,同等强度可节省材料30%。
C型钢檩条根据高度不同分为5种规格:80、100、120、140、160。长度可根据工程设计确定钢结构框架柱计算长度,但考虑到运输、安装等条件,总长度一般不超过12米。
C型钢广泛用于钢结构建筑的檩条、墙梁钢结构框架柱计算长度,也可组装成轻型屋架、托架等建筑构件。此外,还可用于机械轻工制造中的柱、梁、臂等。
5方管
方管是一种空心方形截面的轻质薄壁钢管,又称冷弯型钢。它是以Q235热轧或冷轧带钢或卷材为基材,经冷弯成型,然后高频焊接而成的具有方形截面形状和尺寸的方形型钢。热轧特厚壁方管除壁厚加厚外,其角部尺寸和边缘直线度达到甚至超过电阻焊冷弯方管的水平。具有良好的综合力学性能、良好的焊接性、冷热加工性能和耐腐蚀性能,并具有良好的低温韧性。
方管的用途包括建筑、机械制造、钢结构等工程、造船、太阳能发电支架、钢结构工程、电力工程、发电厂、农化机械、玻璃幕墙、汽车底盘、机场、锅炉建设、公路栏杆、房屋建筑、压力容器、石油储罐、桥梁、电站设备、起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件等。
6根圆管
它是一种两端开口、截面呈中空同心圆形、长度相对周围面积较大的钢材。圆管的规格用外部尺寸(如外径或边长)、内径和壁厚来表示。尺寸范围很广,从直径很小的毛细管到直径几米的大型圆钢管。
圆管可用于管道、热力设备、机械工业、石油地质钻探、容器、化工及特殊用途。常用的结构圆钢根据其规格有不同的用途。小型的用于装饰构件、装配式屋架、支撑构件、网架和管桁架等;大型的可用于重型钢厂的钢管混凝土钢柱、大型体育场馆的管桁架等;圆钢的另一个主要用途是工艺管道,但它们一般都有特殊材料和防腐要求。
7 如何选择型钢
钢材截面的选择首先需要对构件截面进行初步估算,主要是根据每种钢材的受力特点对梁截面和支撑截面的形状和尺寸进行假设。其次,钢结构需要进行分析计算:对于简单的结构,可以通过手工计算进行分析;对于典型结构,内力和变形可以直接从《力学手册》等参考书上获得;对于复杂的结构,需要建模并运行程序并进行详细的结构分析。通常,根据最初选定的较大梁、柱截面,经过一两次调整和计算,即可优化出合适的框架梁、柱截面尺寸。近年来,由于编程技术的进步,一些结构软件可以对整个结构进行充分的优化。因此,我们只需要将优化断面调整至合理即可,同时注意模型的建立和一些计算长度参数的定义。
从经济角度考虑,可选用不同强度钢材的截面组合;从方便工程管理的角度考虑,主体结构通常采用单一钢型。一般来说,稳定性条件、强度条件等并不是决定钢结构构件截面设计的主要因素,而结构的整体刚度条件才是首要考虑的,特别是对于由一些构件构成的大跨度结构。薄壁部件。因此,在设计过程中,应注意结构的整体分析,以保证设计效果。
8 结论
钢结构虽然比较简单,但是设计中还是有很多需要注意的问题。例如,钢梁的截面宽度通常根据荷载和支撑的具体情况选择在1/20至1/50之间;对于翼缘宽度,为了避免钢梁整体稳定性的复杂计算,可根据梁间侧柱间距按1/b极限确定;柱截面需要根据长细比进行估算,一般选取λ值100左右。只有熟练掌握规格,熟悉各类钢材的特点,有良好的结构理念,才能设计出既安全、经济又适用的成品钢结构。