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熱軋H型鋼標(biāo)準(zhǔn)(GB/T11263-1998)將H型鋼分為三類:窄法蘭,寬法蘭和鋼樁,代號為hz,hk和hu。窄法蘭H型梁適用于梁或彎曲構(gòu)件,而寬法蘭H型梁和H型梁適用于軸向壓縮或壓縮構(gòu)件。與H型鋼相比,在等重量的前提下,工字鋼不如H型鋼好。工字梁邊長小,高度高,只能承受一個(gè)方向的力。H形鋼槽深而厚,可承受兩個(gè)方向的力。隨著鋼結(jié)構(gòu)施工的發(fā)展,只有工字鋼是不夠的,即較厚的工字鋼,這對于承重柱來說容易減重。工字鋼只能用于梁,H型鋼可用于結(jié)構(gòu)承重柱。H型鋼是一種經(jīng)濟(jì)型型鋼,與工字鋼相比具有優(yōu)異的機(jī)械性能。它的命名是因?yàn)樗男螤钆c英文字母“H”相同。熱軋H型鋼的法蘭比工字鋼寬,橫向剛度大,抗彎強(qiáng)度大。
在相同規(guī)格下,H形鋼的重量輕于工字鋼的重量。制造原理,內(nèi)容很好,值得關(guān)注。工字梁法蘭比腹板厚,外側(cè)薄;H型鋼的法蘭是相同的。HWHMHNH是H型鋼的通稱,焊接H型鋼;HWHMHN是熱軋的。HW為H型鋼高度,法蘭寬度基本相等;主要用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)柱中鋼芯柱,又稱剛鋼柱;主要用于鋼結(jié)構(gòu)中的柱回覆。HM是H型鋼的高度,法蘭寬度比約為1.33?1.75;主要用于鋼結(jié)構(gòu):用作鋼框架柱,用作框架結(jié)構(gòu)的框架梁,具有動載荷;例如:設(shè)備平臺。HN是H型梁高度與法蘭寬度之比大于或等于主要用于梁;工字梁的使用相當(dāng)于HN鋼。工字鋼的截面受到直的壓力并且能夠抵抗張力,但是截面尺寸太窄而不能抗扭轉(zhuǎn)。另一方面,H鋼有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
增加結(jié)構(gòu)有效使用面積。與混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)柱截面面積小,H型鋼從而可增加建筑有效使用面積,視建筑不同形式,能增加有效使用面積4-6%。
與焊接H 型鋼相比,能明顯地省工省料,減少原材料、能源和人工的消耗,殘余應(yīng)力低,外觀和表面質(zhì)量好。
便于機(jī)械加工、結(jié)構(gòu)連接和安裝,還易于拆除和再用。
采用H 型鋼可以有效保護(hù)環(huán)境,具體表現(xiàn)在三個(gè)方面:一是和混凝土相比,可采用干式施工,產(chǎn)生的噪音小,粉塵少;二是由于自重減輕,基礎(chǔ)施工取土量少,對土地資源破壞小,此外大量減少混凝土用量,減少開山挖石量,有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù);三是建筑結(jié)構(gòu)使用壽命到期后,結(jié)構(gòu)拆除后,產(chǎn)生的固體垃圾量小,廢鋼資源回收價(jià)值高。
以熱軋H 型鋼為主的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化制作程度高,便于機(jī)械制造,集約化生產(chǎn),精度高,安裝方便,質(zhì)量易于保證,可以建成真正的房屋制作工廠、橋梁制作工廠、工業(yè)廠房制作工廠等。發(fā)展鋼結(jié)構(gòu),創(chuàng)造和帶動了數(shù)以百計(jì)的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
工程施工速度快,占地面積小,且適合于全天候施工,受氣候條件影響小。用熱軋H 型鋼制作的鋼結(jié)構(gòu)的施工速度約為混凝土結(jié)構(gòu)施工速度的2-3倍,資金周轉(zhuǎn)率成倍提高,降低財(cái)務(wù)費(fèi)用,從而節(jié)省投資。
H型鋼的翼緣內(nèi)外側(cè)平行或接近于平行,翼緣端部呈直角,因此而得名平行翼緣工字鋼。H型鋼的腹板厚度比腹板同樣高的普通工字鋼小,翼緣寬度比腹板同樣高的普通工字鋼大,因此又得名寬緣工字鋼。由形狀所決定,H型鋼的截面模數(shù)、慣性矩及相應(yīng)的強(qiáng)度均明顯優(yōu)于同樣單重的普通工字鋼。用在不同要求的金屬結(jié)構(gòu)中,不論是承受彎曲力矩、壓力負(fù)荷、偏心負(fù)荷都顯示出它的優(yōu)越性能,可較普通工字鋼大大提高承載能力,節(jié)約金屬10%~40%。H型鋼的翼緣寬、腹板薄、規(guī)格多、使用靈活,用于各種桁架結(jié)構(gòu)中可節(jié)約金屬15%~20%。由于其翼緣內(nèi)外側(cè)平行,緣端呈直角,便于拼裝組合成各種構(gòu)件,從而可節(jié)約焊接、鉚接工作量25%左右,能大大加快工程的建設(shè)速度,縮短工期。
國際上,H型鋼的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分為英制系統(tǒng)和公制系統(tǒng)兩大類。美、英等國采用英制,中國、日本、德國和俄羅斯等國采用公制,盡管英制和公制使用的計(jì)量單位不同,但對H型鋼則大都用4個(gè)尺寸表示它們的規(guī)格,即:腹板高度h、翼緣寬度b、腹板厚度d和翼緣厚度t。盡管世界各國對H型鋼尺寸規(guī)格大小的表示方法不同。但所生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸規(guī)格范圍及尺寸公差相差不大。
由于具有上述優(yōu)點(diǎn),H型鋼應(yīng)用廣泛,主要用于:各種民用和工業(yè)建筑結(jié)構(gòu);各種大跨度的工業(yè)廠房和現(xiàn)代化高層建筑,尤其是地震活動頻繁地區(qū)和高溫工作條件下的工業(yè)廠房;要求承載能力大、截面穩(wěn)定性好、跨度大的大型橋梁;重型設(shè)備;高速公路;艦船骨架;礦山支護(hù);地基處理和堤壩工程;各種機(jī)器構(gòu)件。
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H型鋼分為:寬翼緣H型鋼(HW),中翼緣H型鋼(HM),窄翼緣H型鋼(HN),薄壁H型鋼(HT),H型鋼樁(HU)。H型鋼按生產(chǎn)工藝分為焊接H型鋼和熱軋H型鋼。熱軋H型鋼是指以連鑄坯、熱軋坯為原料,經(jīng)加熱和軋制機(jī),生產(chǎn)出的斷面帶鋼。焊接H型鋼因采用焊接工藝制作截面為H形得名,分為埋弧焊H型鋼,高頻焊接H型鋼。埋弧焊H型鋼采用工藝:鋼板--自動分條--組立--自動埋弧焊--探傷--翼緣矯正--腹板矯正--端面加工--噴砂除銹--噴漆。高頻焊接H型鋼,靠高頻電流使金屬局部自身熔化焊合,不用焊絲,焊劑??筛咚龠B續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)量高,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動化。
利用高頻焊接輕型H型鋼材料發(fā)展輕鋼結(jié)構(gòu)建筑:1、縮短施工工期30-50%,可加速資金周轉(zhuǎn),節(jié)約利息;2、增加室內(nèi)使用面積5%以上,減少了空間損失,比常規(guī)建筑降低綜合成本約20%;3、由于結(jié)構(gòu)重量輕,建筑物的基礎(chǔ)造價(jià)大大降低;4、制作安裝方便,可實(shí)現(xiàn)工廠化制作;5、節(jié)約用鋼量,與熱軋型鋼相比,節(jié)約用鋼量10-30%。社會效益十分顯著。用途:火車站雨棚、鋼結(jié)構(gòu)廠房、公共建筑、鋼結(jié)構(gòu)住宅、機(jī)場展館、輕軌地鐵護(hù)欄、工業(yè)設(shè)備支架、溫室及養(yǎng)殖場、畜牧場、膜結(jié)構(gòu)及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑工程。
同工字鋼相比,截面模數(shù)大,在承載條件相同時(shí),可節(jié)約金屬10-15%。
在梁高相同的情況下,鋼結(jié)構(gòu)的開間可比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大50% ,從而使建筑布置更加靈活。
與混凝土結(jié)構(gòu)自重相比輕,結(jié)構(gòu)自重的降低,減少了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力,可使建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處理要求低,施工簡便,造價(jià)降低。
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