産業 の 傾向 が 変化 し て いる 中 で,鉄鋼 建設 の 費用 が 増加 し て い ます.
摩天楼や工業工場や橋のような 現代の建築の驚異の裏には 構造鋼が静かに 負荷を背負っていますアプリケーションこの包括的なガイドは,鉄鋼構造建築のあらゆる側面を調査しています.
1鉄鋼構造建築の概要
構造鋼 (SS) は,建築目的のために特別に設計された鋼を指します.その強さ,耐久性,および多用途性により,近代建築の礎石になります.建物に広く使用されています.,橋やインフラストラクチャの建設において 鉄鋼構造は 持続可能な建設において 重要な役割を果たしています構造鋼は至る所にあります.
構造鋼の建物は,主に梁,柱,支柱,フレームで構成される.これらの部品は,正確な仕様に従って製造され,組み立てられ,建物の骨格を形成する.高強度/重量比で知られています耐久性や柔軟性により,構造鋼は大きなオープンスペースと複雑な建築設計を可能にします.一般的な用途には,摩天楼,倉庫,産業施設,橋,スポーツスタジアムも 特殊な安全性を確保するために 慎重に設計されています耐久性や負荷耐性要件
構造鋼の建物の代替名には,赤鉄の建物,鋼の枠の建物,および事前設計の金属の建物 (PEMB) が含まれる.
2構造鋼の主要な特性
建築用構造鋼は以下の基本的特徴を有する.
- 高強度/重量比:構造鋼は,高層ビルや長距離構造物にとって不可欠な建物の総重量を最小限に抑えながら,優れたサポートを提供します.
- 柔らかさと柔軟性鉄筋の建物は 震災や強風に耐えるようになっています 鉄筋の建物は 震災に耐えるようになっています
- 耐久性:耐磨性があり,湿気などの環境要因に耐えるため,構造鋼は,特に適切な腐食保護により,最低限の長期的保守を必要とします.
- 耐火性:固有の防火性はないが,構造鋼は,炎の拡散を遅らせ,避難を容易にするために,耐火性コーティングまたはコーティングで強化することができる.
3構造鋼の歴史的発展
19世紀半ばに鋼鉄構造が登場する以前は,大きな建物は主に木や石,レンガを使用していました.産業革命は,鉄鋼の大量生産とコスト削減を可能にする金属学の進歩をもたらした..
この革新により シカゴの1885年のホーム保険ビル 世界初の摩天大廈が作られましたその後,高強度低合金鋼が導入されました.現代の建築のニーズを満たすための構造鋼の精製
4構造鋼のグレードと種類
構造鋼は,主にASTMインターナショナルから標準化された仕様に従って,機械的特性 (強度,柔性,組成) によって分類されます.
- ASTM A36:溶接しやすさと柔らかさに優れた汎用性のあるグレードで,梁,柱,および様々な構造アプリケーションに最適です.
- ASTM A572:高強度低合金鋼で,橋や塔などの高圧構造に適しており,A36よりも強度が高く,性能も同等である.
- A992 について高層ビルや大型ビルで,強度,溶接性,破裂耐性により,幅幅ビームの好ましい選択です.
- ASTM A500:一般的に,ホール・構造セクション (HSS) に,特に柱や負荷耐性構造に使用される.
構造鋼の種類は以下のとおりである.
- 炭素鋼:安定した強度,経済性,そして溶接性を提供する標準的な選択です
- 高強度低合金鋼:高性能アプリケーションの強さと耐久性が向上します
- 耐耐性鋼:厳格な環境条件に特化したものです
5構造鋼梁の形状
標準化された鉄板は,正確な寸法と強度要件を満たす熱巻きプロセスによって建築の骨組みを形成します.
- 幅幅 (W) の梁:幅広く 厚い網で 特徴づけられる この 共通 の 部分 は 建物 や 橋 の 柱 と 梁 の 役目 を 果たします
- Iビーム:"I"文字 に 似 て いる この 軽量 で も 強力 な 梁 は,住宅 や 商業 施設 の 横 と 垂直 の 支え と なり ます.
- Hパイル:重いH型断面が土壌に深く押し込められ 安定した層に建築荷物を移転させ 岩石を含む困難な条件に浸透できる.
- チャンネルと角度:C型チャネルとL型角は,横の安定性とコンポーネント接続にとって重要な二次枠と支架を提供します.
- 穴の構造面 (HSS):管状の構成要素 (長方形,四方形,円形) は,柱,支柱,正面に優れた強度対重量比と美学的な魅力を提供します.
- プレート梁:鉄板を"I"型切片に溶接して製造された,標準的な梁容量を超えた長距離および重荷の定番梁.
6構造鋼のフレームシステム
建築の骨格を構成する相互接続された部品から始めます
- 梁:構造負荷を背負う水平構成要素
- 列:建築物重量を基礎に移動させる垂直要素
- ブレーキシステム:風や地震力に対して横向きの安定性を保証する斜面の部品やケーブル.
- 床/屋根システム:鉄板や梁が平らな表面を作り出します
7接続方法
柱と梁はボルトや溶接によって接続され,構造安定性にとって極めて重要であり,支架システムは交差支架またはモメントフレームを使用します.負荷の分配とコンクリート板の支え.
勃起の順序:
- 敷地整備と基礎工事
- 柱の設置 (角から最初の進捗)
- 梁と支架装置
- 鋼筋梁とデッキ付きの床/屋根の枠
- 調整の確認と調整
8建設プロセス
- 設計/エンジニアリング:部品の種類,位置,負荷,安全コード,環境上の考慮事項を特定する構造図の共同開発
- 製造:切断,形成,溶接による鋼部品のオフサイト製造
- 勃起:溶接または高強度ボルトによる事前製造部品の現場組立
- 品質管理厳格な安全基準を伴う 溶接,材料,配列の厳格な検査
9申請について
- 商業用・オフィス用建物:オープンなフロアプランを最小限の内側の柱で可能にします
- 産業施設:重い機器を支えるための 広々とした空間に最適です
- 住宅用建築物自然の力に抵抗する 保守は最小限です
- インフラストラクチャ橋,空港,競技場 は 耐久性 と 耐久性 に 益 を 得る.
10利点と限界
利点:
- 優れた強度/重量比
- 柱のない内側横幅
- 特殊な耐久性
- 設計の柔軟性
- 迅速な建設
- 耐火性 (処理された場合)
- 100% リサイクル可能
制限:
- ボルト付きの代替品よりも高い初期コスト
- 熟練した溶接者が必要です
- 複雑な溶接器で歪みの可能性
- 溶接作業の現場制限
11イノベーションと将来の動向
新興開発は以下の通りです.
- 高級合金:高性能鋼は強度と耐腐蝕性を向上させる.
- 自動製造:精度と生産速度を向上させるロボット技術
- 持続可能な生産低炭素の"グリーン鋼"製造
- スマート構造:構造体の健康状態をリアルタイムに監視するためのセンサーが組み込まれています
12溶接式 vs 螺栓式建築
溶接された鋼鉄構造建築と,事前設計金属建築 (PEMB) の主要な違い:
- デザイン:PEMBの標準化されたオプションに対して,溶接式建築は完全なカスタマイズが可能である.
- 建設:溶接された構造は現場で組み立てられ,PEMBの部品は工場で製造され,組み立てられます.
- 費用:溶接された建物は通常,PEMBより高額である (20〜45ドル/平方フィート).
- 応用:PEMBは小型構造物 (倉庫,ガレージ) に適しており,溶接構造物は複雑なプロジェクト (摩天楼,スタジアム) に優れています.
13結論
構造鋼の強さ 耐久性 適応性 持続可能性は 現代建築に不可欠です構造鋼は建築の達成に不可欠でありながら 進化し続けます.
