Во-первых, структурное внедрение стали Н-образной формы:
H-образная сталь – это новый тип экономичной стали для строительства. Форма поперечного сечения H-образной стали экономична и рациональна, с хорошими механическими свойствами. При прокатке удлинение каждой точки поперечного сечения относительно равномерно, а внутреннее напряжение мало. По сравнению с обычной двутавровой сталью, она обладает преимуществами большого модуля поперечного сечения, лёгкости и экономии металла, что позволяет уменьшить конструкцию здания на 30-40%. Благодаря параллельности внутренних и внешних сторон, а также прямым углам, её можно собирать в отдельные элементы, что позволяет сэкономить 25% сварочных и клёпочных работ. Она часто используется в больших зданиях (например, заводах, высотных зданиях и т. д.), где требуется большая пропускная способность поперечного сечения и хорошая устойчивость поперечного сечения, а также в мостах, судах, подъёмно-транспортном оборудовании, фундаментах оборудования, кронштейнах, фундаментных сваях и т. д.
Двутавровая сталь — это экономичный вид стали с улучшенными механическими свойствами, разработанный на основе оптимизации двутавровой стали, особенно учитывая, что форма поперечного сечения соответствует английской букве «H». Её характеристики следующие:
Широкая полка и большая боковая жесткость. Высокое сопротивление изгибу, примерно на 5–10 % выше, чем у двутавровой стали. Две поверхности полки параллельны друг другу, что упрощает соединение, обработку и монтаж. По сравнению со сварными двутавровыми балками, она имеет низкую стоимость, высокую точность, низкое остаточное напряжение, не требует дорогостоящих сварочных материалов и контроля сварных швов, а также экономит около 30 % стоимости производства стальной конструкции. При той же нагрузке поперечного сечения вес горячекатаной двутавровой конструкции на 15–20 % легче, чем у традиционной стальной конструкции. По сравнению с бетонными конструкциями, горячекатаные двутавровые конструкции могут увеличить полезную площадь на 6 %, а собственный вес конструкции уменьшается на 20–30 %, что снижает внутренние усилия конструкции. Двутавровую сталь можно перерабатывать в тавровую, а сотовые балки можно комбинировать для формирования различных форм поперечного сечения, что в значительной степени отвечает требованиям инженерного проектирования и производства.
Во-вторых, область применения H-образной стали:
Сталь двутаврового сечения в основном используется для изготовления балочных и колонных элементов в промышленных и гражданских сооружениях.
①Несущие кронштейны стальных конструкций для промышленных сооружений
②Стальные сваи и опорные конструкции для подземных проектов
③Конструкции для промышленного оборудования, например, нефтехимического и электроэнергетического
④Компоненты стальных мостов с большой длиной пролета
⑤Каркасные конструкции для судо- и машиностроения
⑥Кронштейны балок для поездов, автомобилей и тракторов
⑦Портовые конвейерные ленты и высокоскоростные отражательные кронштейны
Сталь двутаврового сечения — это экономичный материал для изготовления стальных профилей, широко используемый в промышленности, строительстве, мостах, нефтяных буровых платформах и т. д. Прогнозируется, что потребность моей страны в стали двутаврового сечения составит около 2,5 млн тонн в 2005 г. и 5 млн тонн в 2010 г., однако в настоящее время годовая производственная мощность моей страны по производству стали двутаврового сечения составляет 1,2 млн тонн, а рыночный спрос очень велик.
В-третьих, каковы характеристики стали H-образной формы:
1. Высокая прочность конструкции: по сравнению с двутавровой сталью модуль сопротивления сечения больше, и при тех же условиях нагрузки можно сэкономить 10–15% металла.
2. Гибкий и богатый стиль дизайна: при одинаковой высоте балки пролет стальной конструкции может быть на 50% больше, чем у бетонной конструкции, что делает планировку здания более гибкой.
3. Легкий вес конструкции: по сравнению с бетонной конструкцией, уменьшение веса конструкции уменьшает внутреннюю силу конструкции, что может снизить требования к обработке фундамента здания, упростить строительство и снизить затраты.
4. Высокая структурная устойчивость: стальные конструкции, в основном на основе горячекатаной двутавровой стали, обладают научно обоснованной структурой, хорошей пластичностью и гибкостью, высокой структурной устойчивостью и подходят для строительства зданий, подверженных значительным вибрационным и ударным нагрузкам. Они обладают высокой устойчивостью к стихийным бедствиям и особенно подходят для строительства в некоторых сейсмоопасных зонах. Согласно статистике, в разрушительных землетрясениях магнитудой более 7 баллов в мире стальные конструкции, в основном на основе двутавровой стали, пострадали меньше всего.
5. Увеличение полезной площади конструкции: По сравнению с бетонными конструкциями, площадь поперечного сечения стальных колонн мала, что позволяет увеличить полезную площадь здания. В зависимости от формы здания, полезную площадь можно увеличить на 4–6%.
6. Экономия труда и материалов: по сравнению со сварной сталью H-образной формы, она позволяет значительно экономить труд и материалы, снижать потребление сырья, энергии и рабочей силы, иметь низкое остаточное напряжение, а также хороший внешний вид и качество поверхности.
7. Простота обработки: конструкция легко собирается и монтируется, а также легко разбирается и используется повторно.
8. Защита окружающей среды: использование H-образной стали может эффективно защищать окружающую среду, что особенно проявляется в трех аспектах: во-первых, по сравнению с бетоном, можно использовать сухое строительство, что создает меньше шума и пыли; во-вторых, из-за уменьшенного собственного веса объем грунта, взятого для строительства фундамента, невелик, и ущерб земельным ресурсам невелик. Кроме того, значительно сокращается объем используемого бетона, а также объем горных выемок и добычи камня, что способствует защите окружающей среды; в-третьих, после окончания срока службы строительной конструкции и ее демонтажа объем образующихся твердых отходов невелик, а стоимость переработки стального лома высока.
9. Высокая степень индустриализации: Стальные конструкции, в основном из горячекатаной двутавровой стали, характеризуются высокой степенью индустриализации, что обеспечивает удобство механического производства, высокую точность, простоту монтажа и контроля качества. Они могут быть использованы в строительстве домов, мостов, промышленных предприятий и т. д. Развитие стальных конструкций привело к появлению и развитию сотен новых отраслей промышленности.
10. Высокая скорость строительства: занимает небольшую площадь, подходит для строительства в любую погоду и менее подвержена влиянию климатических условий. Скорость строительства стальных конструкций из горячекатаной двутавровой стали примерно в 2-3 раза выше, чем у бетонных конструкций, а скорость оборачиваемости капитала увеличивается вдвое, что снижает финансовые затраты и экономит инвестиции.
В-четвертых, разница между сталью H-образной формы и сталью I-образной формы:
Двутавровая сталь, как обычная, так и лёгкая, имеет относительно большую и узкую площадь поперечного сечения, поэтому момент инерции двух основных гильз сечения существенно различается. Поэтому её, как правило, можно использовать только непосредственно для элементов, изгибаемых в плоскости стенки, или для создания несущих элементов решётчатого типа. Она не подходит для элементов, сжатых в осевом направлении, или элементов, изгибаемых перпендикулярно плоскости стенки, что значительно ограничивает область её применения.
Сталь двутаврового профиля имеет высокоэффективный и экономичный профиль резки (например, холодногнутая тонкостенная сталь, гофрированные стальные листы и т.д.). Благодаря рациональной форме поперечного сечения, она повышает эффективность стали и несущую способность. В отличие от обычной двутавровой стали, фланец двутаврового профиля расширен, а внутренняя и внешняя поверхности, как правило, параллельны, что облегчает соединение с другими компонентами высокопрочными болтами. Размерный ряд конструкции рационален, а модельный ряд является полным, что удобно для проектирования и выбора.
Полки двутавровой стали имеют одинаковую толщину и состоят из прокатных профилей и комбинированных профилей, состоящих из трёх сваренных между собой пластин. Двутавровая сталь – это прокатный профиль. Из-за несовершенной технологии производства внутренняя кромка полки имеет уклон 1:10. Прокатка двутавровой стали отличается от прокатки обычной двутавровой стали, в которой используется только один комплект горизонтальных валков. Поскольку полка широкая и не имеет уклона (или уклон очень мал), необходимо добавить комплект вертикальных валков для одновременной прокатки. Поэтому процесс прокатки и оборудование для неё сложнее, чем на обычных прокатных станах. Максимальная высота проката двутавровой стали, производимой в Китае, составляет 800 мм. Превышающие её размеры допускают только сварной комбинированный профиль. Национальный стандарт моей страны на горячекатаную двутавровую сталь (GB/T11263-1998) разделяет двутавровую сталь на три категории: узкополочная, широкополочная и стальная свая, с кодами hz, hk и hu соответственно. Двутавровые балки с узкими полками подходят для балок или элементов, работающих на сжатие и изгиб, в то время как двутавровые балки с широкими полками и сваи двутавровых балок подходят для элементов, работающих на осевое сжатие или изгиб. По сравнению с двутавровыми балками, W, IX и IY не так хороши, как двутавровые балки, при той же нагрузке.
Время публикации: 22 января 2025 г.