Стальной каркас представляет собой метод здание с « скелет рамы» вертикальных стальных колонн и горизонтальных я -beams , построенный в прямоугольной сетке , чтобы поддержать полы, крыша и стены здания , которые все прикрепленным к раме. Развитие этой техники сделало возможным строительство небоскреба .
Концепция [ править ]
Сталь «профиль» или поперечное сечение стальных колонн имеет форму буквы « I ». Две широкие полки колонны толще и шире, чем полки на балке , чтобы лучше выдерживать сжимающее напряжение в конструкции. Также могут использоваться квадратные и круглые трубчатые профили из стали, часто заполненные бетоном. Стальные балки соединяются с колоннами болтами и резьбовыми соединениями, а исторически связаны с помощью заклепок . Центральная « стенка» стальных двутавровых балок часто шире, чем стенка колонны, чтобы противостоять более высоким изгибающим моментам, возникающим в балках.
Широкие листы стального настила можно использовать для покрытия верхней части стального каркаса в виде «формы» или гофрированной формы под толстым слоем бетона и стальной арматуры . Другой популярной альтернативой является пол из сборных железобетонных перекрытий с бетонным покрытием той или иной формы. Часто в офисных зданиях поверхность последнего этажа обеспечивается системой фальшпола в той или иной форме с зазором между пешеходной поверхностью и несущим полом, используемым для кабелей и воздуховодов.
Каркас необходимо защитить от огня, потому что сталь размягчается при высокой температуре, и это может привести к частичному обрушению здания. В случае колонн это обычно делается путем помещения их в некую огнестойкую конструкцию, такую как кладка, бетон или гипсокартон. Балки могут быть облицованы бетоном, гипсокартоном или покрыты слоем покрытия, чтобы изолировать их от тепла огня, или они могут быть защищены огнестойкой потолочной конструкцией. Асбест был популярным материалом для огнезащиты стальных конструкций вплоть до начала 1970-х годов, прежде чем опасность для здоровья, связанная с асбестовыми волокнами, была полностью осознана.
Внешняя «оболочка» здания крепится к каркасу с помощью различных строительных технологий и огромного разнообразия архитектурных стилей . Кирпич , камень , железобетон , архитектурное стекло , листовой металл и простая краска были использованы для покрытия рамы, чтобы защитить сталь от погодных условий.
Стальные холодногнутые рамы [ править ]
Стальные холодногнутые рамы также известны как легкие стальные рамы (LSF).
Тонкие листы оцинкованной стали можно формовать в холодном состоянии в стальные стойки для использования в качестве конструкционного или неструктурного строительного материала как для внешних, так и для перегородок в проектах жилищного, коммерческого и промышленного строительства (на фото). Размер комнаты определяется горизонтальной направляющей, прикрепленной к полу и потолку, чтобы очертить каждую комнату. Вертикальные стойки расположены на направляющих, обычно на расстоянии 16 дюймов (410 мм) друг от друга, и закреплены сверху и снизу.
Типичными профилями, используемыми в жилищном строительстве, являются С-образная шпилька и U-образная направляющая, а также множество других профилей. Элементы каркаса обычно производятся толщиной от 12 до 25 мм.. Толстые калибры, такие как калибр 12 и 14, обычно используются при высоких осевых нагрузках (параллельных длине элемента), например, в несущей конструкции. Калибры средней и большой толщины, такие как калибр 16 и 18, обычно используются, когда нет осевых нагрузок, но есть большие боковые нагрузки (перпендикулярные элементу), такие как стойки внешних стен, которые должны противостоять ветровым нагрузкам ураганной силы вдоль побережья. Легкие манометры, такие как калибр 25, обычно используются там, где отсутствуют осевые нагрузки и очень легкие боковые нагрузки, например, при внутреннем строительстве, где элементы служат каркасом для снятия стен между комнатами. Отделка стены крепится к двум фланцевым сторонам стойки, которая варьируется от 1 1 ⁄ 4. до 3 дюймов (от 32 до 76 мм), а ширина полотна колеблется от 1 5 ⁄ 8 до 14 дюймов (от 41 до 356 мм). Прямоугольные секции удаляются из полотна, чтобы обеспечить доступ к электропроводке.
Сталелитейные заводы производят оцинкованную листовую сталь - основной материал для производства холодногнутых стальных профилей. Затем из листовой стали формируются профили, используемые для каркаса. Листы оцинкованы (гальванизированы) для предотвращения окисления и коррозии . Стальной каркас обеспечивает превосходную гибкость конструкции из - за высокой прочности к весу стали, что позволяет его пролета на большие расстояния, а также сопротивление ветра и сейсмических нагрузок.
Стены со стальным каркасом могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать отличные тепловые и акустические свойства - одно из особых соображений при строительстве с использованием холодногнутой стали заключается в том, что через систему стен может возникать тепловое соединение между внешней средой и внутренним кондиционированным пространством. От тепловых мостов можно защитить, установив слой закрепленной снаружи изоляции вдоль стального каркаса - обычно называемый «термическим разрывом».
Расстояние между стойками обычно составляет 16 дюймов по центру для наружных и внутренних стен дома в зависимости от требований к расчетной нагрузке. В офисных помещениях расстояние 24 дюйма (610 мм) по центру для всех стен, кроме лифтовых и лестничных колодцев.
История [ править ]
Первоначально использование стали в конструкционных целях шло медленно. Процесс Бессемера в 1855 году сделал производство стали более эффективным, и дешевые стали, которые имели высокую прочность на растяжение и сжатие, а также хорошую пластичность, стали доступны примерно с 1870 года, но кованый и чугун продолжал удовлетворять большую часть спроса на строительные изделия на основе железа. в основном из-за проблем с получением стали из щелочных руд. Эти проблемы, вызванные в основном наличием фосфора, были решены Сидни Гилкристом Томасом в 1879 году.
Только в 1880 году началась эра строительства, основанного на надежной мягкой стали. К этому времени качество выпускаемой стали стало достаточно стабильным. [1]
Здание жилищного страхования , построенное в 1885 году, было первым, в котором использовалась каркасная конструкция, полностью снявшая несущую функцию его облицовки. В этом случае железные колонны просто встраиваются в стены, и их несущая способность оказывается вторичной по отношению к способности кладки, особенно к ветровым нагрузкам. В Соединенных Штатах первым зданием со стальным каркасом было здание Rand McNally Building в Чикаго, построенное в 1890 году.
Здание Royal Insurance в Ливерпуле, спроектированное Джеймсом Фрэнсисом Дойлом в 1895 году (возведенное в 1896–1903 годах), было первым в Соединенном Королевстве, в котором использовался стальной каркас. [2]
См. Также [ править ]
- Рама с ограничителями устойчивости (BRBF)
- Навесная стена (архитектура)
- Сборные дома
- Стальное здание
- Конструкционная сталь
- Структурная надежность
Ссылки [ править ]
- ^ «Свойства чугуна, кованого железа и стали». Архивировано 24 марта 2014 г. на Wayback Machine.
- ^ Джексон, Алистер, А. "Развитие зданий со стальным каркасом в Великобритании 1880–1905" , История строительства , Vol. 14 (1998)
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме стального каркаса . |
- Историческое развитие железа и стали в зданиях
- «Здесь - все стальные постройки». Popular Science Monthly , ноябрь 1928 г., стр. 33.
- Веб-сайт Ассоциации производителей металлоконструкций
- Веб-сайт Steel Framing Alliance
- Информация о Tata Steel / BCSA / SCI
- Unic Rotarex® - производство легких стальных конструкций
