Since entering the 1990s, the development of steel structure buildings in China has been very rapid, especially the completion of some iconic high-rise buildings representing the city, which has opened a new page for the development of steel structures in China. Od czasu wejścia w lata 90. rozwój budynków o konstrukcji stalowej w Chinach był bardzo szybki, szczególnie ukończenie niektórych kultowych wieżowców reprezentujących miasto, które otworzyło nową stronę dla rozwoju konstrukcji stalowych w Chinach. For example, the 88-story, 420m-high Jin Mao Tower in Shanghai, which is the third tallest in the world, has been completed and is now in operation. Na przykład ukończona została 88-piętrowa wieża Jin Mao o wysokości 420 metrów w Szanghaju, która jest trzecią najwyższą na świecie. Shanghai Pudong World Financial Center, which is said to be the world 's highest height, has a 95-story 460m high and a building area of ​​310,000 m2. Światowe Centrum Finansowe w Szanghaju Pudong, które ma być najwyższą na świecie wysokością, ma 95-piętrową wysokość 460 metrów i powierzchnię zabudowy 310 000 m2. Construction is now being stepped up. Budowa jest teraz przyspieszona. The Dalian Presidential Building, which is invested by foreign investors, is being stepped up and is under construction, with a total of 95 floors. Budynek prezydencki w Dalian, który jest inwestowany przez inwestorów zagranicznych, jest intensyfikowany i jest w trakcie budowy, z łącznie 95 piętrami. After its completion, it is said that its height will be among the best in the world. Po zakończeniu mówi się, że jego wysokość będzie jedną z najlepszych na świecie.

The development of light steel structure is in full swing, especially in the construction of industrial plants. Rozwój lekkiej konstrukcji stalowej jest w toku, szczególnie w budownictwie zakładów przemysłowych. It can be seen from the substantial increase in the number of steel structure manufacturing and construction companies. Widać to po znacznym wzroście liczby firm produkujących i budujących konstrukcje stalowe. For example, Shanghai 's steel structure manufacturing and construction units have grown from dozens of originals to more than 400 at present, and Baosteel in Shanghai alone has Nearly one hundred steel structure manufacturing plants. Na przykład, Szanghajskie jednostki produkujące i budujące konstrukcje stalowe wzrosły z kilkudziesięciu oryginałów do ponad 400 obecnie, a sam Baosteel w Szanghaju ma prawie sto zakładów produkujących konstrukcje stalowe. Under the great situation, how to make good use of the situation and grasp the quality of design and construction is a very urgent issue at present. W tej wspaniałej sytuacji, jak dobrze wykorzystać sytuację i uchwycić jakość projektu i budowy, jest obecnie bardzo pilną kwestią. This article intends to give a brief introduction to the advantages of light steel structure, material selection and design points, plastic design and the use of web buckling strength and skin effect, which will help readers have a more comprehensive understanding of light steel structure. W tym artykule przedstawiono krótkie wprowadzenie na temat zalet lekkiej konstrukcji stalowej, wyboru materiałów i punktów konstrukcyjnych, konstrukcji z tworzywa sztucznego oraz użycia siły wyboczenia wstęgi i efektu naskórkowego, co pomoże czytelnikom lepiej zrozumieć lekką stalową strukturę.

Przemysł lekkich konstrukcji stalowych i jego zakres zastosowania
Tak zwana lekka konstrukcja stalowa zwykle odnosi się do konstrukcji złożonej z następujących materiałów stalowych:

① cold-formed thin-walled steel structure; Formed formowana na zimno cienkościenna stalowa konstrukcja; ② hot-rolled light-weight steel structure; ② lekka stalowa konstrukcja walcowana na gorąco; ③ welded or high-frequency welded light-weight steel structure; ③ lekka stalowa konstrukcja spawana lub spawana z wysoką częstotliwością; Structure composed of welded composite beams and welded composite columns. Konstrukcja złożona ze spawanych belek kompozytowych i spawanych kolumn kompozytowych.

1. Zakres zastosowania
According to the current situation in China, this structure has been widely used in single-storey industrial plants, multi-storey industrial plants, office buildings, and non-load-bearing components in high-rise buildings due to its wide utility and obvious advantages. Zgodnie z obecną sytuacją w Chinach, konstrukcja ta była szeroko stosowana w jednopiętrowych zakładach przemysłowych, wielopiętrowych zakładach przemysłowych, budynkach biurowych i nienośnych elementach w wieżowcach ze względu na szeroką użyteczność i oczywiste zalety . For single-storey industrial plants, usually H-shaped steel, welded connection is used as beam and column, C-shaped or Z-shaped light steel plate is used for purlin, roofing system or floor system is made of pressed color steel plate, and the top can be poured Concrete and profiled steel plates can be used as rebar, and can also be equipped with rebar if necessary. W jednopiętrowych zakładach przemysłowych, zwykle ze stali w kształcie litery H, stosuje się połączenie spawane jako belkę i kolumnę, do płatwi, systemu dachowego lub systemu podłogowego wykonanego z blachy stalowej w kolorze tłoczonym stosuje się blachę stalową w kształcie litery C lub Z. a górę można wylać Beton i profilowane blachy stalowe mogą być używane jako zbrojenie, aw razie potrzeby mogą być również wyposażone w zbrojenie. The wall enclosure can also be made of single-layer or sandwich-laminated steel plates, which can be filled with various insulation layers. Obudowa ścienna może być również wykonana z jednowarstwowych lub laminowanych płyt stalowych, które mogą być wypełnione różnymi warstwami izolacyjnymi.

2. Główne zalety
(1) Short construction period: the biggest advantage of light steel structure is that all components can be spliced ​​and installed on site by the factory. (1) Krótki okres budowy: największą zaletą lekkiej konstrukcji stalowej jest to, że wszystkie elementy mogą być łączone i instalowane na miejscu przez fabrykę. It takes only 45d to 2 months for a small industrial plant, and 8 to 12 if reinforced concrete is used. Mały zakład przemysłowy zajmuje tylko 45d do 2 miesięcy, a beton zbrojony zajmuje od 8 do 12 miesięcy. About months. Około miesięcy
⑵Good comprehensive economic benefits: due to the short construction period, it can be put into use in advance to obtain investment benefits in advance; OodDobre kompleksowe korzyści ekonomiczne: ze względu na krótki okres budowy można go z wyprzedzeniem wykorzystać w celu uzyskania korzyści inwestycyjnych z góry; more due to the use of brightly colored color profiled steel plates, which are beautiful and gorgeous, improving the dynamic sense of the surrounding environment; więcej dzięki zastosowaniu kolorowych, profilowanych stalowych płyt, które są piękne i wspaniałe, poprawiając dynamikę otaczającego środowiska; because the building itself has light weight In general, there is no need to make pile foundation, which can save investment; ponieważ sam budynek ma niewielką wagę Ogólnie rzecz biorąc, nie ma potrzeby wykonywania fundamentów palowych, co może zaoszczędzić na inwestycjach; due to the use of polystyrene foam sandwich board or veneer plus insulation cotton and other measures, the effect of heat preservation, heat insulation and chapter insulation is good. dzięki zastosowaniu płyty warstwowej lub forniru ze styropianu oraz bawełny izolacyjnej i innych środków, efekt zachowania ciepła, izolacji cieplnej i izolacji rozdziału jest dobry. The color steel plate is made of galvanized as the substrate and silicone as the surface, processed by two-divided and two-baked, and the durability is also good. Kolorowa stalowa płyta wykonana jest z ocynkowanego podłoża i silikonu jako powierzchni, przetwarzanego przez dwie dzielone i podwójnie wypiekane, a trwałość jest również dobra. According to the current market price in China, the cost of the light steel structure is already lower than that of the reinforced concrete structure. Według obecnej ceny rynkowej w Chinach koszt lekkiej konstrukcji stalowej jest już niższy niż w przypadku konstrukcji żelbetowej. The greater the span of the plant, the more obvious its advantages, which is also a major advantage on which it relies on competition. Im większa rozpiętość zakładu, tym bardziej oczywiste są jego zalety, co jest również główną zaletą, na której opiera się on na konkurencji.
(3) Good seismic performance: Because the steel structure is a flexible structure and light weight, it can effectively reduce the earthquake response and disaster impact, which is very conducive to earthquake resistance. (3) Dobra wydajność sejsmiczna: Ponieważ konstrukcja stalowa jest elastyczna i lekka, może skutecznie zmniejszyć reakcję na trzęsienie ziemi i wpływ katastrofy, co bardzo sprzyja odporności na trzęsienia ziemi. China is a country with many earthquake areas. Chiny to kraj o wielu obszarach trzęsień ziemi. Steel structures should be widely used in the construction of earthquake areas, which can greatly reduce earthquake disasters and casualties. Konstrukcje stalowe powinny być szeroko stosowane w budowie obszarów trzęsień ziemi, które mogą znacznie zmniejszyć liczbę katastrof i trzęsień ziemi. The painful lessons of the Tangshan earthquake should be remembered. Należy pamiętać o bolesnych lekcjach trzęsienia ziemi w Tangshan. At present, Tianjin has officially launched light steel structure housing. Obecnie Tianjin oficjalnie wprowadził na rynek lekką stalową obudowę.
⑷ nadaje się do rozbiórki i przeniesienia: gdy właściciel nie jest zadowolony z terenu fabryki lub nieoczekiwanych zmian w otoczeniu zewnętrznym, cały budynek można rozebrać w krótkim czasie przy minimalnej stracie, a wszystkie z nich nie są dostępne w budynki żelbetowe.

Właśnie ze względu na wiele zalet lekkiej konstrukcji stalowej oraz ciągłe pojawienie się w ostatnich latach nowych produktów przeciwpożarowych i antykorozyjnych, wady słabej odporności na korozję lekkiej konstrukcji stalowej zostały lepiej rozwiązane, dzięki czemu uzyskano ją w przemyśle rośliny i obiekty cywilne Szeroko stosowane.

Steel structure is generally divided into ordinary steel structure and light steel structure, and there is no obvious boundary between them. Konstrukcja stalowa jest ogólnie podzielona na zwykłą konstrukcję stalową i lekką konstrukcję stalową i nie ma między nimi wyraźnej granicy. The calculation rules are the same. Zasady obliczania są takie same. The so-called light steel structure is generally a type of structure with a small structural load, a small structural rod and a thin wall thickness. Tak zwana lekka konstrukcja stalowa jest ogólnie rodzajem konstrukcji o małym obciążeniu strukturalnym, małym pręcie strukturalnym i cienkiej grubości ścianki. The main load-bearing structure is generally a portal steel frame, roof frame and net frame. Główną konstrukcją nośną jest zasadniczo stalowa rama portalowa, rama dachowa i rama siatkowa. Because the load acting on the light steel structure is small, the internal force generated by the structural effect is generally small, which makes the strength of the structure often not a problem. Ponieważ obciążenie działające na lekką konstrukcję stalową jest małe, siła wewnętrzna wytwarzana przez efekt konstrukcyjny jest ogólnie niewielka, co sprawia, że ​​wytrzymałość konstrukcji często nie stanowi problemu. However, due to the small cross-section of the member and the small cross-sectional inertia, the structural As the stiffness also decreases, the overall and local stability of the structure becomes the main problem that must be paid attention to in the design. Jednak ze względu na mały przekrój pręta i małą bezwładność przekroju, konstrukcja Ponieważ sztywność również maleje, ogólna i lokalna stabilność konstrukcji staje się głównym problemem, na który należy zwrócić uwagę podczas projektowania. This is the characteristic of light steel structure. Jest to cecha lekkiej konstrukcji stalowej. Knowing this feature, we can take corresponding measures, such as adding support and bracing to meet the slenderness ratio requirements of the rod, and adding stiffeners to meet the local stability of the component. Znając tę ​​funkcję, możemy podjąć odpowiednie środki, takie jak dodanie podparcia i stężenia, aby spełnić wymagania dotyczące proporcji smukłości pręta, oraz dodanie usztywnień, aby spełnić lokalną stabilność elementu.

A. Cechy struktury ramy portalu
Let's talk about our common portal frame structure. Porozmawiajmy o naszej wspólnej strukturze ramy portalu. The structure of the portal frame light-weight house is generally composed of the main frame and the supporting system. Konstrukcja lekkiego domu z ramą portalową składa się zasadniczo z ramy głównej i systemu nośnego. The main frame includes: 1) the main load-bearing member-the portal frame; Rama główna obejmuje: 1) główny element nośny - rama portalowa; 2) the wall frame; 2) rama ścienna; 3) the purlin, etc .; 3) płatew itp.; the supporting system includes: 1) Vertical support between rigid frame columns; system nośny obejmuje: 1) wspornik pionowy między sztywnymi kolumnami ramy; 2) Horizontal support between rigid frame beams; 2) Pozioma podpora między sztywnymi belkami ramy; 3) Rigid tie bars and braces; 3) Sztywne drążki i szelki; 4) Corner bracing, etc .; 4) Stężenia narożne itp.;
Jak widać z powyższej konstrukcji, system nośny zajmuje dużą część, co jest również cechą lekkiej konstrukcji stalowej.
The load acting on the portal frame house is generally: vertical load (structural weight, snow load, ash load), horizontal load (wind load, crane braking force), and seismic load (horizontal and vertical). Obciążenie działające na dom szkieletowy portalu to ogólnie: obciążenie pionowe (ciężar konstrukcyjny, obciążenie śniegiem, obciążenie popiołem), obciążenie poziome (obciążenie wiatrem, siła hamowania żurawia) oraz obciążenie sejsmiczne (poziome i pionowe). Due to the light weight of the light steel structure, the response to earthquakes is also relatively light, which is very beneficial for earthquake resistance. Ze względu na niewielką wagę lekkiej konstrukcji stalowej reakcja na trzęsienia ziemi jest również stosunkowo niewielka, co jest bardzo korzystne dla odporności na trzęsienia ziemi.
B. Ocenić, czy konstrukcja nadaje się do lekkiej konstrukcji stalowej
Whether is light steel can be determined according to the size of the structure under load and the type of structure. Czy lekką stal można ustalić na podstawie wielkości konstrukcji pod obciążeniem i rodzaju konstrukcji. 1. Floor and roof structure system: if it is a reinforced concrete floor or roof slab, the light steel structure cannot be used when the load is large; 1. System konstrukcji podłogi i dachu: jeśli jest to żelbetowa podłoga lub płyta dachowa, lekkiej konstrukcji stalowej nie można stosować, gdy obciążenie jest duże; 2. Crane load: if there is a large tonnage crane, it does not meet the requirements of light steel structure; 2. Obciążenie dźwigu: jeżeli istnieje duży dźwig tonowy, nie spełnia on wymagań lekkiej konstrukcji stalowej; 3. Structural system: If the building is multi-story, or a relatively high single-story structure, it should not be designed according to light steel. 3. System konstrukcyjny: Jeśli budynek jest wielopiętrowy lub stosunkowo wysoką konstrukcją jednopiętrową, nie należy go projektować zgodnie z lekką stalą.
C. „Przepisy techniczne konstrukcji stalowej lekkiej konstrukcji sztywnej ramy domowej” Zakres zastosowania CECS102: 2002
Nadaje się do jedno- lub wieloprzęsłowych ram portalowych z lekkim dachem i lekką ścianą zewnętrzną, bez dźwigu pomostowego lub tylko średnio i lekko pracujący dźwig pomostowy o udźwigu nie większym niż 20 t lub konstrukcji stalowej jednopiętrowego domu o ciężarze 3 t podwieszany dźwig.
D. Rola każdego członka ramy portalu
Portal type rigid frame, the various loads on the building are mainly borne by it and transferred to the foundation. Sztywna rama typu portalowego, różne obciążenia budynku są przez nią głównie przenoszone i przenoszone na fundament. The connection between the rigid frame and the foundation has two forms: rigid connection and hinged connection. Połączenie między sztywną ramą a fundamentem ma dwie formy: połączenie sztywne i połączenie zawiasowe. Generally, hinged connection should be used. Zasadniczo należy stosować połączenie na zawiasach. When the horizontal load is large, the house When the height is high or the rigidity is high, rigid connection can also be adopted. Gdy obciążenie poziome jest duże, w domu Kiedy wysokość jest wysoka lub sztywność jest wysoka, można również zastosować sztywne połączenie. The rigid frame column and the inclined beam are rigidly connected. Sztywna kolumna ramy i nachylona belka są sztywno połączone. The characteristic of the rigid frame is that the rigidity in the plane is large and the rigidity out of the plane is very small, which determines that it can bear the load parallel to the plane of the rigid frame when the horizontal load is acting, but it can't help the load of the vertical rigid frame. Cechą sztywnej ramy jest to, że sztywność w płaszczyźnie jest duża, a sztywność poza płaszczyzną jest bardzo mała, co oznacza, że ​​może on przenosić obciążenie równolegle do płaszczyzny sztywnej ramy, gdy działa obciążenie poziome, ale nie może pomóc w obciążeniu sztywnej ramy pionowej.

Rama ściany odpowiada głównie za ciężar ściany i obciążenie poziome (obciążenie wiatrem) działające na ścianę i pośrednio przenosi ją na konstrukcję główną.

Purlins, bear the roof load, and pass it to the frame. Płatwie ponoszą obciążenie dachu i przekazują go do ramy. The purlins are also connected to each rigid frame by bolts, together with the wall frame beams and the rigid frame to form a spatial structure. Płatwie są również połączone śrubami z każdą sztywną ramą, wraz z belkami ściennymi i sztywną ramą, tworząc strukturę przestrzenną.

Because the purlin and the wall frame beam are connected by bolts, the connection point is similar to the hinge, and because the slenderness ratio of the purlin and the wall frame beam is larger, under the action of parallel to the longitudinal load of the house, its transmission stiffness Limited, so it is necessary to set a certain number of rigid tie bars between the rigid frames of the roof. Ponieważ płatew i belka ramy ściennej są połączone śrubami, punkt połączenia jest podobny do zawiasu, a ponieważ stosunek smukłości płatwi i belki ramy ściany jest większy, pod działaniem równoległym do obciążenia wzdłużnego domu , jego sztywność transmisji ograniczona, dlatego konieczne jest ustawienie pewnej liczby sztywnych prętów łączących między sztywnymi ramami dachu. We just said that the rigidity outside the plane of the rigid frame is very small, so we must set up the inter-column support between the rigid frame columns and the horizontal support between the rigid frame beams to form a structure with sufficient rigidity; Powiedzieliśmy właśnie, że sztywność poza płaszczyzną sztywnej ramy jest bardzo mała, dlatego musimy ustawić między kolumnami wspornik między sztywnymi kolumnami ramy i poziomą podporę między sztywnymi belkami ramy, aby utworzyć strukturę o wystarczającej sztywności;

Ponieważ sztywność płatwi i ram ściennych w płaszczyźnie jest niewielka, konieczne jest ustawienie stężeń (zwiększenie podparcia) w celu zmniejszenia współczynnika smukłości w tym kierunku;

For rigid frame inclined beams, the upper flange is generally compressed, the lower flange is tensioned, and the upper chord is generally not unstable due to the purlin connection. W przypadku belek ze sztywną ramą nachyloną górny kołnierz jest ogólnie ściśnięty, dolny kołnierz jest napięty, a górny pas jest zasadniczo niestabilny z powodu połączenia płatwi. However, when the roof wind load is applied, the lower flange of the inclined beam may change its sign. Jednak po przyłożeniu obciążenia wiatrem na dach dolny kołnierz pochyłej belki może zmienić swój znak. The pressure becomes unstable, so it is necessary to install the support. Ciśnienie staje się niestabilne, dlatego konieczne jest zainstalowanie podpory.

In addition, the portal frame and the foundation are connected by anchor bolts. Ponadto rama portalu i fundament są połączone śrubami kotwiącymi. When the shear force formed by the horizontal load is large, the bolts must bear these shear forces. Kiedy siła ścinająca utworzona przez obciążenie poziome jest duża, śruby muszą przenosić te siły ścinające. We generally do not want the bolts to bear this part of the shear force. Zasadniczo nie chcemy, aby śruby przenosiły tę część siły ścinającej. It does not consider its role, but sets the shear key between the column foot of the rigid frame and the foundation to bear this part of the shear force. Nie bierze pod uwagę swojej roli, ale ustawia klucz ścinania między stopą kolumny sztywnej ramy a fundamentem, aby udźwignąć tę część siły ścinającej.