在鋼結構工程中,極其常見的鋼構件就是工字鋼梁,因為其水平截面形狀像“工”字,所以稱為工字鋼梁。
這種工字鋼多用于剛架結構或連續鋼框架。本文将介紹典型的工字鋼梁在剛架中的好處,以及什麼時候可能不合适使用。
工字鋼
我們先了解什麼是鋼梁建築,是指在工字鋼建築中,主體框架由鋼結構構成,作為建築的支撐。其中桁架是由四個部分在地面上組裝而成的構件,通常有兩個側壁柱和兩個屋梁截面,每個“工”字型鋼梁桁架約以50到80厘米的間隔被擡高并螺栓固定到混凝土基礎上。
一般工字鋼是由金屬加工機械軋制、焊接或擠壓而制成的,這種機械能迅速制造出标準尺寸的工字鋼。另一種制造方法是通過鉚接或焊接鋼闆部分而制成的。工字鋼梁結構抵抗變形的能力非常強。
我們再了解什麼是剛架結構,剛架結構提供了旋轉穩定性,增強了框架承載垂直載荷的能力,并提高了整個結構的耐久性。剛性框架的連接可以是完全固定的,完全約束的,不能旋轉的連接,也可以是允許構件自由旋轉的銷連接。之所以使用“剛性”這個詞是因為梁柱的連接被歸類為剛性連接。剛性框架的設計是将梁端彎矩和剪力傳遞到柱不需要支撐系統的橫向負載阻力。框架的穩定性完全由剛性連接和工字鋼梁的剛度提供。
工字鋼框架
剛性連接是全深度端闆連接,通常使用螺栓連接的端闆波束到柱連接。如果在地震活躍地區也可以使用,但可能需要焊接連接。因為焊接連接提供了完整的矩連續性,這樣更好,雖然會比螺栓連接貴一點。
剛架連接将波束端運動和剪力傳遞到柱中。關節作為一個單位旋轉,各成員始終保持相同的角度關系。剛架比柱梁結構更堅固,能承受更大的垂直荷載。要知道,沒有剛性框架,摩天大樓是不可能建成的。
采用工字鋼梁的框架結構,不光具有成本效益高、節能的優點。其他優點還有,
一、大跨度,在負載反轉和地震情況下性能更好的連接;
二、工程建築寬度限制很少,當桁架放置得更近時,可容納更高的積雪荷載;
三、高可用性和經驗豐富的施工人員多;
四、适合牆不能支撐建築物的結構上使用;
五、建造的鋼結構工程可以具有寬敞的開放空間而沒有柱子,剛性框架可以支撐近百米的開放空間,是鋼結構倉庫、鋼結構機庫的理想選擇。
工字鋼梁
工字梁施工通常需要起重機或其他重型設備的使用。此外,剛架比其他類型的鋼結構更複雜,因為它通常用于更大的工程建築和特殊用途,複雜性高。比如:剛性框架特别适用于醫院、研究設施、對振動和撓度敏感的建築存儲設備等特殊用途的建築。
事實上,我們每天看到的許多建築物可能都是由工字鋼參與建造而成的。通常采用工字鋼的結構是非常堅固、穩定的。并且在設計上也具有适應性和通用性的優點。
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