H型鋼在住宅建築中的應用一瞥

haljs712014 發佈 2022-05-23T15:38:10.978770+00:00

從力學角度講,受力杆件中,工字形的斷面,H型的斷面,都屬於是經濟型的一種斷面形式。所謂「經濟型的斷面」,是指受力杆件在這樣的斷面形式下,既能滿足一定的受力要求,同時,受力杆件本身所使用的材料又比較省。

實際工程結構中,受力杆件的橫截斷面,有很多形式,比如,有圓形實心的斷面、矩形實心的斷面、圓管形的空心斷面、方管矩形的空心斷面、L型的斷面、C型的斷面、S型的斷面、工字形的斷面、H型的斷面,等等。


從力學角度講,受力杆件中,工字形的斷面,H型的斷面,都屬於是經濟型的一種斷面形式。所謂「經濟型的斷面」,是指受力杆件在這樣的斷面形式下,既能滿足一定的受力要求,同時,受力杆件本身所使用的材料又比較省。

H型斷面的受力杆件,按受力構件的製造材質劃分,一般有H型鋼材、H型鋁材、H型複合木材構件,H型鋼木複合材料構件,等等。




此種斷面形式的木擱柵,其實也可以叫做工字形木擱柵。

工字形木擱柵構件的上下翼緣,均為實木構件,中間腹板,為OSB定向刨花板。


此種斷面形式的木擱柵,其實也可以叫做工字形木擱柵。

工字形木擱柵構件的上下翼緣,均為實木構件,中間腹板,為OSB定向刨花板。


工字形木擱柵構件的兩端,分別使用U型鍍鋅鋼製托架,與端部垂直的集成木材大梁,進行連接固定。


國外某地,一輕型木結構獨立住宅,地下架空層基礎的頂部,工字形木擱柵水平承重樓層結構,施工現場的外觀。


工字形木擱柵構件的兩端,分別使用U型鍍鋅鋼製托架,與端部工字形木擱柵大梁,進行連接固定。


工字形木擱柵構件的兩端,分別使用U型鍍鋅鋼製托架,與端部工字形木擱柵大梁,進行連接固定。

日本的所謂「輕量H形鋼」,即指,H型鋼鋼材,厚度在 6毫米或者以下;所謂「集成木材」,即指,多塊實木木材,反錯木紋紋理方向,使用低毒性的膠粘劑,經過壓力粘壓,而形成為整體的構件。集成材,可以避免木材各向異性的力學缺陷,而鋼材卻是各向同性的材料。這種鋼木複合構件梁,可以充分發揮鋼材和木材兩種材料的優勢,達到輕質高強的目的。






日本木結構承重框架住宅中,矩形斷面集成木材日本木結構承重框架住宅中,矩形斷面集成木材構件梁,H型斷面鋼木複合構件梁,連接構造,受力效果對比,示意圖


日本木結構承重框架,矩形斷面集成木材構件的結構和H型斷面鋼木複合構件的結構,受力破壞試驗以後,效果對比示意圖。



日本某地, 「一戶建」獨立住宅,建造施工現場,使用的部分輕量H型鋼鋼木複合梁。


日本某地,建造「一戶建」獨立住宅,使用的輕量H型鋼鋼木複合梁,正待卸車。

H型鋼是近些年來,在鋼結構建築中,使用比較廣泛的一種鋼材類型。其實,H型鋼也是在傳統的工字型鋼的基礎上發展而來的。從斷面的力學性能以及構造連接和安裝施工效率方面來講,H型鋼要比工字形鋼更有優勢。H型鋼也是一種經濟型斷面鋼材, H型鋼的斷面形狀與大寫英文字母「H」相似,這便是H型鋼名稱的由來。

應該注意,H型鋼與工字鋼,是兩種不同類型的鋼材,不要混淆地認為是同一種鋼材型材。兩者都屬於是經濟型斷面鋼材,但是在橫截斷面的形狀、力學性能指標以及上構造連接方面,兩者又有著較大的不同。

在鋼材比較發達的日本,傳統的工字鋼,一般是用大寫英文字母I來表示,比如,日文中的工字鋼,是用「I鋼」,或者是「I形鋼」,或者是「I型鋼」來表示的。H鋼,一般是用大寫英文字母H來表示,比如,H型鋼,是用「H鋼」,或者是「H形鋼」,或者是「H型鋼」來表示的。




注意:頂部翼緣的上表面和下表面,是兩個不平行的面;下部翼緣的上表面和下表面,也是兩個不平行的面。這樣的斷面形式,不利於與其它構件的連接構造。




注意:頂部翼緣的上表面和下表面,是兩個接近平行的面;下部翼緣的上表面和下表面,也是兩個接近平行的面。這樣的斷面形式,有利與其它構件的連接構造。

在日本,H型鋼,根據生產加工方式的不同,可以分為「圧延H形鋼」和「溶接H形鋼」兩大類,相當於國內的所謂「熱軋型H型鋼」和「焊接型H型鋼」。

在日本,根據H型鋼鋼材本身的厚度大小,又可以分為「軽量H形鋼(指鋼材的厚度在6毫米及以下)」和「重量H形鋼(指鋼材厚度在6毫米以上)」。

需要注意的是,日本所謂的「軽量鉄骨」,與國內所謂的「輕型鋼結構——輕鋼結構」,卻是兩種不同的結構材料,國內的「輕鋼結構」,一般是指使用鍍鋅冷彎薄壁型鋼材料作為承重結構。

在南半球的澳大利亞,使用鍍鋅冷彎薄壁型鋼,搭建輕鋼結構體系,作為房屋的承重結構的住宅建築較為多見。


澳大利亞某單層輕鋼住宅,搭建施工現場。


國外某地,一單層輕鋼住宅,搭建施工現場。


國外某地,一單層輕鋼住宅,搭建施工現場。


國外某地,一單層輕鋼住宅,搭建施工現場。


國外某地,一單層輕鋼住宅,搭建施工現場。

H型鋼,根據其斷面形狀,一般有:寬翼緣H型鋼(HW)、中翼緣H型鋼(HM)和窄翼緣H型鋼(HN)等類型之分;根據生產工藝,又有:熱軋H型鋼和焊接H型鋼等類型之分。



H型鋼斷面尺寸表示

(翼緣寬度B,高度H,腹板厚度t1,翼緣厚度t2,慣性矩強軸:X軸;慣性矩弱軸:Y軸)


H型鋼斷面尺寸表示

H型鋼表示方法,一般為:高度H×寬度B×腹板厚度t1×翼板厚度t2。

比如,H型鋼:Q235 200×200×8×12,表示為:高 200mm寬200mm腹板厚度8mm,翼板厚度12mm的寬翼緣H型鋼,其牌號為Q235。

熱軋H型鋼,截面形狀經濟合理,力學性能較好,在軋制時,H型鋼截面上,各點延伸較均勻、內應力也較小,與普通工字鋼相比,H型鋼翼緣寬,側向剛度也大,抗彎能力較強,H型鋼的重量較輕、使用鋼材也較省;H型鋼翼緣的上下兩表面,相互平行,因而H型鋼的連接、加工、安裝也較為簡便。


日本H型鋼型材加工製造流程示意圖


日本某工廠車間內部,H型鋼型材加工製造,流水線01。


日本某工廠車間內部,H型鋼型材加工製造,流水線02。


日本某工廠車間內部,H型鋼型材加工製造,流水線03。

據國內網絡資料上的介紹,國內生產H型鋼的廠家,主要有安徽省馬鞍山市的馬鋼公司、山東省萊蕪鋼鐵有限公司、山東省日照鋼鐵公司、天津津西鋼鐵公司及山西省長治鋼鐵公司等生產廠商。

熱軋H型鋼規格表(國標)




國內某工廠H型鋼生產車間內部一瞥

湖南省大力電建熱鍍鋅有限公司,H型鋼柱鍍鋅技能競賽,活動片斷——

資料來源:

http://www.dlrdx.com/news/html/?201.html


鍍鋅出來的H型鋼構件,放入冷卻池中。


鍍鋅工序——鈍化


即將從鈍化池中出爐的H型鋼白貨


專業評委,對鍍鋅H型鋼構件外表,進行質量鑑定。


評委對鍍鋅H型鋼構件,進行鍍鋅層厚度的現場測定。


專業評委,對鍍鋅件作鑑定。

住宅建築結構類型,一般有:磚混結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構、木結構,等等。

鋼結構的最大好處,就是結構堅固、可靠,有一定的韌性,抗震性能較好。

但是鋼結構也有較大的缺陷,比如,對於高層建築而言,鋼結構的防火性能有些局限;鋼結構構件接觸水及潮氣會出現鏽蝕。故鋼結構住宅施工時,往往會進行防火、防鏽的處理。

另外,鋼結構的造價,可能要比其他結構要高一些。

再一個就是,鋼結構住宅需要配套較好的保溫隔熱、防水隔潮措施,並要特別注意「熱橋」部位的構造處理。

鋼結構建造住宅的一些特點:

鋼結構住宅,一般重量都比較小,鋼結構住宅所用到的鋼材構件,若干年以後可以循環再生利用。

鋼結構住宅所用到的鋼材構件,便於工廠化加工生產,鋼結構住宅施工現場,濕作業也比較少,鋼結構住宅施工效率較高,因而鋼結構住宅的建造工期較短。



日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場外觀。




外牆壁板,使用ALC蒸壓加氣混凝土板材料。ALC板材,具有防火性能好、質量輕、保溫隔熱、吸聲隔音等特點。



外牆壁板,使用ALC蒸壓加氣混凝土板材料。ALC板材,具有防火性能好、質量輕、保溫隔熱、吸聲隔音等特點。



日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場的外觀。


日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場的外觀。


日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場的外觀。


日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場的外觀。


日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,已經組合搭建完成,施工現場的外觀。


日本一獨立住宅,鋼結構承重框架,正在組合搭建進行中。

































H型鋼立柱與H型鋼鋼樑的連接,沒有使用焊接,而是全部使用角鋼和螺栓,進行連接固定,節點位置,三維立體示意圖。


H型鋼立柱與H型鋼鋼樑的連接,沒有使用焊接,而是全部使用角鋼和螺栓,進行連接固定,節點位置,三維立體示意圖。











國外某地,使用H型鋼,組合搭建住宅承重框架,一例。










日本某地,鋼結構住宅,外牆壁板以及室內樓板,使用ALC輕質蒸壓加氣混凝土材料。







ALC輕質蒸壓加氣混凝土樓板材料









日本某地,鋼結構住宅,室內樓層位置,鋪設ALC輕質蒸壓加氣混凝土樓板材料。


日本某地,鋼結構住宅,使用ALC輕質蒸壓加氣混凝土外牆壁板材料。







日本某地,鋼結構住宅,使用ALC輕質蒸壓加氣混凝土外牆壁板材料,

室內樓層位置,也是鋪設ALC輕質蒸壓加氣混凝土樓板材料。











日本某地,鋼結構住宅內部,鋼結構框架中間,填充阻燃型聚氨酯PU保溫材料,施工現場。


阻燃型聚氨酯PU保溫材料樣品


日本某地,鋼結構住宅內部,鋼結構框架中間,填充阻燃型聚氨酯PU保溫材料,施工現場。


日本某地,鋼結構住宅內部,鋼結構框架中間,填充無機物材質的不燃型玻璃纖維保溫材料,施工現場。


日本某地,鋼結構住宅內部,鋼結構框架中間,填充無機物材質的不燃型玻璃纖維保溫材料之後,

外側室內牆面,釘貼防火型雙面紙面石膏板。






鋼結構框架中間,已經填充無機物材質的不燃型岩棉纖維材料,岩棉纖維材料,具有保溫隔熱、吸聲隔音的特點。室內牆面的表面,正在釘貼防火型輕質水泥纖維壁板材料。

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