Las especificaciones generales para el diseño de estructuras de acero son las siguientes:
"Código de diseño de estructuras de acero" (GB50017-2003)
"Reglamento Técnico para Estructuras de Acero de Pared Delgada Conformadas en Frío" (GB50018-2002)
"Código de Aceptación de la Calidad de Construcción de Ingeniería de Estructuras de Acero" (GB50205-2001)
Especificaciones "Tecnología de soldadura de estructuras de acero para la construcción" (JGJ81-2002, J218-2002)
"Reglamento técnico para estructuras de acero de edificios civiles de gran altura" (JGJ99-98)
Requerido para el examen de ingeniero estructural registrado de primer nivel.
Métodos de conexión de estructuras de acero
Nodos soldados
Conexiones por pernos
Conexiones por remaches[editar este párrafo] 1. Estructura de acero pesado 1, capacidad de elevación de grúa de taller: ≥25 toneladas.
2. Consumo de acero por metro cuadrado: ≥50 kg/M2. Tales como: instalaciones de plantas petroquímicas, edificios de plantas de energía, estadios de gran envergadura, centros de convenciones y exposiciones, estructuras de acero de gran altura o súper altura. [Editar este párrafo] 2. Espesor de la placa de acero de los componentes principales de la estructura de acero ligero: ≥ 10 mm El acero ligero también es un término vago, que generalmente puede entenderse de dos maneras. Una es la "estructura de acero liviana con acero redondo y acero de ángulo pequeño" en el Capítulo 11 del actual "Código de diseño de estructuras de acero" (GBJ17-88), que se refiere al uso de acero redondo y acero de ángulo pequeño más pequeño que L45 × 4. y L56×36×4 Estructura de acero ligera fabricada en acero en ángulo. Se utiliza principalmente para estructuras pequeñas que no son adecuadas para estructuras de hormigón armado cuando el acero escasea, pero aún no se usa ampliamente, por lo que se adopta esta especificación de diseño de estructura de acero. El otro es el techo liviano con estructura de portal sólido de una sola capa y la pared exterior liviana especificada en el "Reglamento técnico para estructuras de acero de casas livianas con estructura de portal" (también se pueden usar paredes exteriores de mampostería si las condiciones lo permiten). La estructura ligera aquí se refiere principalmente al uso de materiales ligeros para el cerramiento. Dado que el primero fue cancelado no hace mucho, el significado de acero ligero ahora se refiere principalmente al segundo. Además, existen algunos valores de referencia, como el costo por metro cuadrado, el peso máximo de los componentes, la luz máxima, la forma estructural, la altura del alero, etc., que pueden proporcionar datos empíricos al juzgar si el edificio de una fábrica es de acero pesado o de acero liviano. Por supuesto, muchos edificios ahora cuentan con acero tanto ligero como pesado. No existe la palabra "acero pesado" en las especificaciones y documentos técnicos nacionales. Para distinguir la estructura de acero de las casas livianas, puede ser más apropiado llamar a la estructura de acero general "acero ordinario". Debido a que el alcance de las estructuras de acero ordinarias es muy amplio, puede incluir varias estructuras de acero, independientemente de la carga, e incluso incluye muchos elementos de estructuras de acero ligeras. El "Reglamento Técnico de Estructuras de Acero de Viviendas Ligeras" sólo estipula algunos contenidos más específicos en función de sus características "ligeras", y su alcance se limita a pórticos monocapa. Se puede ver que la diferencia entre acero ligero y acero pesado no radica en el peso de la estructura en sí, sino en el peso de los materiales circundantes que transporta, sino en el concepto de diseño estructural. La estructura de acero es una de las formas estructurales más comunes en los proyectos de construcción modernos. China fue el primer país en utilizar hierro para fabricar estructuras portantes. Ya en la época de Qin Shihuang (246-219 a. C.), el hierro se utilizaba como estructura de carga simple, y los países occidentales comenzaron a utilizar estructuras de carga metálicas en el siglo XVII. Entre los siglos III y VI d. C., los inteligentes y trabajadores chinos construyeron un puente colgante con cables de hierro utilizando cadenas de hierro.
El famoso puente de cable del río Dadu en Luding, Sichuan, el puente Yuanjiang en Yunnan y el puente Panjiang en Guizhou son ejemplos de las primeras estructuras de soporte de carga de hierro en mi país. Aunque China logró logros sobresalientes en la construcción de estructuras de hierro en sus inicios, debido a las limitaciones del sistema feudal durante más de dos mil años y al subdesarrollo de la ciencia, se mantuvo en el nivel de la construcción de hierro durante mucho tiempo. No fue hasta finales de 2019 que China comenzó a adoptar estructuras de acero modernas. Después de la fundación de la Nueva China, la aplicación de estructuras de acero ha logrado grandes avances, y tanto la cantidad como la calidad han superado con creces las del pasado. Ha alcanzado un alto nivel en tecnología de diseño, fabricación e instalación, y ha dominado la tecnología de diseño y construcción de varios edificios complejos. En todo el país se han construido muchas grandes y complejas fábricas de estructuras de acero, edificios civiles de grandes luces con estructuras de acero y puentes ferroviarios, como la armadura de acero del techo del Gran Palacio del Pueblo en China, la armadura de rejilla de acero de los estadios de Beijing. y Shanghai, el arco de acero de tres bisagras de la Sala de Exposiciones de Caballos y Guerreros de Terracota Qin Shihuang en Shaanxi, el Nido de Pájaro de Beijing, etc.
El "Código de diseño de estructuras de acero" (GBJ17-88) fue abolido el 65438 de junio + 1 de febrero de 2003. Actualmente, está implementado el "Código de diseño de estructuras de acero" (GB 50017-2003). tres. Definición de estructura de acero de equipos.
La estructura de acero del equipo se refiere a la estructura de acero de equipos grandes. Según la experiencia del personal técnico de QYTEC, las siguientes estructuras deben incluirse en la categoría de estructuras de acero para equipos: estructura de acero para torres de máquinas para montar puentes, vigas de elevación de grúas, cuerpos de grúas, soportes para equipos grandes, etc. , una de las estructuras de acero de precisión que tiene altos requisitos de precisión, material y conexión. Para un equipo completo, es el componente portador de fuerza más importante y desempeña un papel estructural en su funcionamiento.
Fabricación
La producción de estructuras de acero para equipos es similar a las estructuras de acero de precisión, entre piezas estructurales ordinarias (bajos requisitos de procesamiento) y piezas mecanizadas de precisión (requisitos de procesamiento fino), conectadas mediante soldadura. o atornillar.
Requisitos
Las estructuras de acero para equipos suelen plantear requisitos especiales o mayores en los siguientes aspectos:
Partes estructurales: materiales, rugosidad superficial, tolerancias, procesamiento de superficies. , rectitud (o arco)
Conexión: desviación de la posición del orificio y grado del perno; métodos de soldadura, estándares de soldadura y requisitos de estanqueidad al aire, pruebas no destructivas, pruebas de penetración de líquidos, etc.
Estructura general: verticalidad, horizontalidad, etc.
Embalaje: Materiales y métodos de embalaje.
Almacenamiento: temperatura y humedad ambiente.
Transporte: carga y descarga, carga en coches, carga en contenedores, etc. [Editar este párrafo] La estructura de acero se refiere a una forma estructural que conecta placas de acero a perfiles laminados en caliente, conformados en frío o soldados a través de conectores y puede soportar y transmitir cargas. El sistema de estructura de acero tiene las ventajas integrales de peso ligero, fabricación en fábrica, instalación rápida, período de construcción corto, buen rendimiento sísmico, recuperación rápida de la inversión y baja contaminación ambiental. En comparación con las estructuras de hormigón armado, tiene las ventajas únicas de ser "alta, grande y liviana". Las estructuras de acero se han utilizado de manera razonable y amplia en el campo de la ingeniería de la construcción en países de todo el mundo, especialmente en países y regiones desarrollados. La industria de estructuras de acero generalmente se divide en cinco categorías: estructura de acero liviana, estructura de acero de gran altura, estructura de acero residencial, estructura de acero espacial y estructura de acero para puentes.
Las estructuras de acero se utilizan ampliamente en diversos proyectos, como puentes de acero, plantas siderúrgicas, puertas de acero, varios contenedores de tuberías grandes, edificios de gran altura, mecanismos de rieles de torre, etc. [Editar este párrafo] Las características de las estructuras de acero son 1. Las estructuras de acero son relativamente livianas.
2. El trabajo de estructura de acero tiene una alta confiabilidad.
3. El acero tiene buena resistencia a la vibración (impacto) y al impacto.
4. La fabricación de estructuras de acero tiene un alto grado de industrialización.
5. Las estructuras de acero se pueden montar de forma precisa y rápida.
6. La estructura de acero tiene un gran espacio interior.
7. Estructura sellada fácil de hacer
8. La estructura de acero es fácil de corroer.
9. La resistencia al fuego de las estructuras de acero es pobre.
10 Las estructuras de acero se pueden reciclar.
11. El período de construcción de las estructuras de acero es corto [Editar este párrafo] Marcas y propiedades de las estructuras de acero de uso común 1. Acero estructural al carbono: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, etc.
2. Acero estructural de baja aleación y alta resistencia
3. Acero estructural al carbono de alta calidad y acero estructural aleado
4. Edite este párrafo] No existe un estándar de juicio unificado para la diferencia cualitativa entre acero ligero y acero pesado, y la estructura de acero pesado y acero ligero.
Muchos diseñadores o gerentes de proyectos experimentados a menudo no pueden entenderlo completamente, pero podemos usar algunos datos para considerar y juzgar de manera integral:
1 La capacidad de elevación de las grúas de taller: 25 toneladas o más, puede considerarse pesada. Construcción de acero resistente.
2. La cantidad de acero utilizada por metro cuadrado: más de 50 KG/M2, puede considerarse como una estructura de acero pesada.
3. El espesor de la placa de acero del componente principal: más de 10 mm, rara vez se utilizan estructuras de acero ligeras.
Además, existen algunos valores de referencia, como el coste por metro cuadrado, el peso máximo de los componentes, la luz máxima, la forma estructural, la altura del alero, etc., que pueden proporcionar datos empíricos a la hora de juzgar si un edificio de fábrica Es acero pesado o acero ligero. Por supuesto, muchos edificios ahora cuentan con acero tanto ligero como pesado. Pero algunos son de acero pesado, como plantas e instalaciones petroquímicas, centrales eléctricas, instalaciones deportivas de gran envergadura y centros de convenciones y exposiciones, estructuras de acero de gran altura o súper altura, etc.
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De hecho, no existe el acero pesado en las especificaciones y documentos técnicos nacionales. Para distinguir la estructura de acero de las casas livianas, puede ser más apropiado llamar a la estructura de acero general "acero ordinario". Debido a que el alcance de las estructuras de acero ordinarias es muy amplio, puede incluir varias estructuras de acero, independientemente de la carga, e incluso muchos elementos de estructuras de acero ligeras. El "Reglamento Técnico de Estructuras de Acero de Viviendas Ligeras" sólo estipula algunos contenidos más específicos en función de sus características "ligeras", y su alcance se limita a pórticos monocapa.
Acero ligero también es un término vago y generalmente puede entenderse de dos maneras. Una es la "estructura de acero liviana con acero redondo y acero de ángulo pequeño" en el Capítulo 11 del actual "Código de diseño de estructuras de acero" (GBJ17-88), que se refiere al uso de acero redondo y más pequeño que L45 * 4 y L56 *. 36*4 Estructura de acero ligera fabricada en acero en ángulo. Se utiliza principalmente para estructuras pequeñas que no son adecuadas para estructuras de hormigón armado cuando el acero escasea, pero aún no se usa ampliamente, por lo que se adopta esta especificación de diseño de estructura de acero. El otro es el techo liviano con estructura de portal sólido de una sola capa y la pared exterior liviana especificada en el "Reglamento técnico para estructuras de acero de casas livianas con estructura de portal" (también se pueden usar paredes exteriores de mampostería si las condiciones lo permiten). La estructura ligera aquí se refiere principalmente al uso de materiales ligeros para el cerramiento. Dado que el primero fue cancelado no hace mucho, el significado de acero ligero ahora se refiere principalmente al segundo.
Se puede ver que la diferencia entre el acero ligero y el acero pesado no radica en el peso de la estructura en sí, sino en el peso de los materiales circundantes. Los conceptos de diseño estructural son los mismos.
Instalación de estructura de acero
Prefabricación de componentes de acero
De acuerdo con la secuencia de instalación y los requisitos del proceso, los componentes de acero se prefabrican y ensamblan en la plataforma de acero para garantizar calidad de soldadura.
La distancia entre la junta de empalme del perfil de acero, la junta de empalme de la placa de brida y la junta de empalme del alma debe ser superior a 200 mm. La longitud de empalme de las placas de ala no debe ser inferior al doble del ancho de la placa; el ancho de empalme de las placas de alma no debe ser inferior a 300 mm y la longitud no debe ser inferior a 600 mm.
Para facilitar la soldadura y garantizar la calidad de la soldadura, los refuerzos, placas de conexión, almohadillas, vigas en voladizo, etc. en columnas y vigas deben ensamblarse y soldarse en la plataforma de acero rectificada de acuerdo con las dimensiones del plano de construcción.
Los componentes de acero prefabricados en la plataforma de acero deben producirse y ensamblarse de acuerdo con los requisitos de los planos y especificaciones de construcción, y también se deben considerar los cambios en los procesos de instalación en el sitio y las dimensiones de instalación.
La verticalidad general de la estructura principal de la estructura de acero y la desviación permitida del plano general de flexión deben cumplir con lo establecido en la siguiente tabla.
La desviación permitida de la instalación de la columna debe cumplir con lo establecido en la siguiente tabla.
Desviación permitida de la verticalidad general y la flexión general del plano (mm)
Ejemplo de desviación permitida del proyecto
Verticalidad general de la estructura principal
Verticalidad
Las perspectivas de desarrollo de las estructuras de acero
Las estructuras de acero son la tendencia de desarrollo futuro.
En el pasado, el desarrollo de las estructuras de acero en China fue lento, principalmente debido al alto costo de las estructuras de acero (después de todo, somos un país en desarrollo) y la producción limitada de acero.
Hoy es diferente al pasado. Las ventajas de la construcción de estructuras de acero, como la rápida velocidad de construcción, la menor contaminación y el peso ligero, la convierten en una tendencia de desarrollo futuro. Hoy en día, muchos edificios han comenzado a utilizar estructuras de acero. [Editar este párrafo] Ventajas de la estructura de acero: la mayoría de los techos de las villas de poca altura son techos inclinados, por lo que la estructura del techo utiliza básicamente un sistema de armadura de techo triangular hecho de componentes de acero conformados en frío. Después de sellar el panel estructural y el panel de yeso, los componentes de acero livianos forman un "sistema de estructura de nervaduras" muy fuerte con mayor resistencia a terremotos y resistencia a cargas horizontales, y es adecuado para áreas con intensidad de terremotos superior a 8 grados.
Resistencia al viento: los edificios con estructura de acero con vigas en I son livianos, de alta resistencia, buena rigidez general y gran capacidad de deformación.
El peso del edificio es sólo una quinta parte de la estructura de ladrillo y hormigón y puede soportar huracanes de 70 metros por segundo, protegiendo eficazmente vidas y propiedades.
Durabilidad: la estructura residencial de estructura de acero liviano adopta un sistema de componentes de acero de paredes delgadas conformado en frío, y el marco de acero adopta una lámina galvanizada laminada en frío de alta resistencia ultra-anticorrosión, que evita eficazmente el impacto. de la corrosión de la placa de acero durante la construcción y el uso. Aumenta la vida útil de los componentes de acero livianos. La vida estructural puede alcanzar los 100 años.
Aislamiento térmico: El material de aislamiento térmico utilizado es principalmente algodón de fibra de vidrio, que tiene un buen efecto de aislamiento térmico. Los paneles de aislamiento térmico utilizados para paredes exteriores pueden evitar eficazmente el fenómeno del "puente frío" en la pared y lograr mejores efectos de aislamiento térmico. La resistencia térmica del algodón aislante R15 con un espesor de aproximadamente 100 mm puede ser equivalente a la de una pared de ladrillos de 1 m de espesor.
Aislamiento acústico: El efecto de aislamiento acústico es un indicador importante para evaluar las casas. Las ventanas instaladas en el sistema de acero ligero utilizan vidrio aislante, que tiene un buen efecto de aislamiento acústico y el aislamiento acústico alcanza más de 40 decibelios. El efecto de aislamiento acústico de la pared compuesta por quillas de acero ligeras y paneles de yeso aislantes térmicos puede alcanzar los 60 decibeles.
Saludable: la construcción en seco reduce la contaminación por residuos al medio ambiente. Los materiales de la estructura de acero del edificio son 100% reciclables y la mayoría de los demás materiales de soporte son reciclables, lo que está en consonancia con la conciencia medioambiental actual; todos los materiales son ecológicos Los materiales de construcción cumplen con los requisitos ecológicos y medioambientales y son buenos para la salud. ?
Comodidad: la pared de acero liviano adopta un sistema de ahorro de energía de alta eficiencia, que tiene una función de respiración y puede ajustar la humedad del aire interior; el techo tiene una función de ventilación, que puede formar una cámara de aire que fluye arriba; la casa para asegurar la ventilación y la disipación de calor dentro del techo.
Rápido: Construcción totalmente seca, no afectada por las estaciones ambientales. Un edificio de unos 300 metros cuadrados requiere sólo cinco trabajadores y 30 días laborables para completar todo el proceso, desde los cimientos hasta la decoración.
Protección del medio ambiente: El 100% de los materiales son reciclables, verdaderamente ecológicos y libres de contaminación.
Ahorro de energía: Todas las paredes están hechas de materiales de alta eficiencia que ahorran energía, con buenos efectos de aislamiento térmico y acústico, y pueden alcanzar estándares de ahorro de energía del 50%. [Editar este párrafo] Causas del daño a la estructura de acero y medidas técnicas de refuerzo Cuando la estructura de acero se daña, el problema debe descubrirse y resolverse de inmediato. Los principales factores que causan daños a las estructuras de acero son: 1) Capacidad de carga estructural insuficiente causada por cambios de carga, servicio prolongado y cambios en las especificaciones y regulaciones; 2) Deformación, distorsión, falla y abolladuras de los componentes debido a diversos accidentes, lo que resulta en; debilitamiento de las secciones de los componentes y deformación de las varillas. Las curvaturas y las conexiones están agrietadas. 3) Deformación, agrietamiento y deformación de componentes o conexiones causados por diferencias de temperatura; 4) Corrosión causada por corrosión química y corrosión electroquímica que debilita la sección transversal de los componentes estructurales de acero; 5) Otros incluyen errores en el diseño, producción, construcción y período de servicio; operaciones de uso ilegal.
Existen tres medidas técnicas principales para el refuerzo de estructuras de acero: 1) Método de refuerzo de secciones: utilizar acero para reforzar las piezas o a lo largo de toda la longitud de los componentes, conectándolos en un todo para que puedan resistir lo mismo. fuerza 2) Cambiar diagrama de cálculo: agregar soportes adicionales, ajustar la distribución de carga, reducir los niveles de fuerza interna, forzar el reemplazo de soportes estructurales estáticamente indeterminados y reducir la tensión máxima 3) Método de cable pretensado: usar cables de alta resistencia para fortalecer los eslabones débiles; la estructura o mejorar la estructura general Capacidad de carga, rigidez y estabilidad. [Editar este párrafo] Ventajas de las estructuras de acero En comparación con otros edificios, las estructuras de acero tienen ventajas en uso, diseño, construcción y economía integral. Son de bajo costo y se pueden mover en cualquier momento.
1. En comparación con los edificios tradicionales, las residencias con estructura de acero pueden cumplir mejor con los requisitos de separación flexible de habitaciones grandes en los edificios y pueden mejorar la utilización del área al reducir el área de la sección transversal de las columnas y utilizar materiales livianos. paneles de pared, el área efectiva interior se puede aumentar en aproximadamente un 6%.
En segundo lugar, el efecto de ahorro de energía es bueno. Las paredes están hechas de acero estandarizado en forma de C, acero cuadrado y paneles sándwich, livianos y que ahorran energía, que tienen un buen rendimiento de aislamiento térmico y buena resistencia a los terremotos. Ahorro de energía del 50%.
En tercer lugar, la aplicación del sistema de estructura de acero en edificios residenciales puede aprovechar al máximo su buena ductilidad, su fuerte capacidad de deformación plástica, su excelente resistencia a terremotos y vientos, y mejorar en gran medida la calidad de Edificios residenciales. Seguridad y confiabilidad. Especialmente en el caso de terremotos y tifones, las estructuras de acero pueden evitar el colapso y los daños a los edificios.
4. El peso total del edificio es liviano. El peso del sistema residencial de estructura de acero es aproximadamente la mitad que el de la estructura de concreto, lo que puede reducir en gran medida el costo de los cimientos.
5. La velocidad de construcción es rápida y el período de construcción es al menos un tercio más corto que el del sistema residencial tradicional. Solo se necesitan 20 días y 5 trabajadores para completar un edificio de 1.000 metros cuadrados.
En sexto lugar, el efecto de protección del medio ambiente es bueno. En la construcción de edificios residenciales con estructura de acero, el consumo de arena, piedra y ceniza se reduce considerablemente. Los materiales utilizados son principalmente verdes, y 100% materiales reciclados o degradables. Cuando se derriba el edificio, la mayoría de los materiales se pueden reutilizar o degradar, sin dejar residuos.
7. Flexibilidad y riqueza. Con un diseño de gran bahía, el espacio interior se puede dividir en una variedad de opciones para satisfacer las diferentes necesidades de los usuarios.
8. Cumplir con los requisitos de la industrialización residencial y el desarrollo sostenible. Las estructuras de acero son aptas para la producción en masa en fábricas y tienen un alto grado de industrialización. Pueden integrar productos terminados avanzados como ahorro de energía, impermeabilización, aislamiento térmico, puertas y ventanas, y aplicarlos en conjuntos completos, integrando diseño, producción y. construcción para mejorar el nivel de la industria de la construcción.
En comparación con las estructuras ordinarias de hormigón armado, las estructuras de acero tienen las ventajas de uniformidad, alta resistencia, rápida velocidad de construcción, buena resistencia sísmica y alta tasa de recuperación. La resistencia y el módulo de elasticidad del acero son muchas veces mayores que los de la mampostería y el hormigón, por lo que bajo la misma carga, los componentes de acero son más livianos. Desde la perspectiva del daño, la estructura de acero muestra signos de gran deformación de antemano, que es una estructura de daño dúctil y puede detectar peligros de antemano y evitarlos.
El edificio de la fábrica con estructura de acero tiene las ventajas de un peso total liviano, ahorro de cimientos, menos material, bajo costo, período de construcción corto, gran envergadura, seguridad y confiabilidad, apariencia hermosa, estructura estable y pronto. Los talleres de estructuras de acero se utilizan ampliamente en plantas industriales de gran envergadura, almacenes, cámaras frigoríficas, edificios de gran altura, edificios de oficinas, estacionamientos de varios pisos, edificios residenciales, etc.