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H型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強重比更加合理的經濟斷面型材,因其斷面與英文字母“H”相同而得名。由于H型鋼的各個部位均以直角排布,因此H型鋼在各個方向上都具有抗彎能力強、施工簡單、節(jié)約成本和結構重量輕等優(yōu)點,已被廣泛應用。
H型鋼斷面形狀類似于大寫拉丁字母H的一種經濟斷面型材,又叫鋼梁、寬緣(邊)工字鋼或平行翼緣工字鋼。H型鋼的橫斷面通常包括腹板和翼緣板兩部分,又稱為腰部和邊部。
H型鋼的產品規(guī)格很多,分類方法有以下幾種。(1)按產品的翼緣寬度分為寬翼緣、中翼緣和窄翼緣H型鋼。寬翼緣和中翼緣H型鋼的翼緣寬度B大于或等于腹板高度H。窄翼緣H型鋼的翼緣寬度B約等于腹板高度H的二分之一。(2)按產品用途分為H型鋼梁、H型鋼柱、H型鋼樁、極厚翼緣H型鋼梁。有時也將平行腿槽鋼和平行翼緣丁字鋼也列入H型鋼的范圍。一般以窄翼緣H型鋼作為梁材,以寬翼緣H型鋼作為柱材,據此又有梁型H型鋼和柱型H型鋼之稱。(3)按生產方式分為焊接H型鋼和軋制H型鋼。(4)按尺寸規(guī)格大小分為大、中、小號H型鋼。通常將腹板高度H在700mm以上的產品稱為大號、300~700mm的稱為中號,小于300mm的稱為小號。至1990年末,大的H型鋼腹板高度1200mm,翼緣寬度為530mm。
H型鋼的翼緣內外側平行或接近于平行,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、慣性矩及相應的強度均明顯優(yōu)于同樣單重的普通工字鋼。用在不同要求的金屬結構中,不論是承受彎曲力矩、壓力負荷、偏心負荷都顯示出它的優(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,用于各種桁架結構中可節(jié)約金屬15%~20%。由于其翼緣內外側平行,緣端呈直角,便于拼裝組合成各種構件,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速度,縮短工期。
國際上,H型鋼的產品標準分為英制系統(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量單位不同,但對H型鋼則大都用4個尺寸表示它們的規(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。但所生產的產品尺寸規(guī)格范圍及尺寸公差相差不大。
由于具有上述優(yōu)點,H型鋼應用廣泛,主要用于:各種民用和工業(yè)建筑結構;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;重型設備;高速公路;艦船骨架;礦山支護;地基處理和堤壩工程;各種機器構件。
H型鋼連軋,由于軋件的斷面截面系數大,不能使用活套。機架問的張力控制一般是采用驅動主電機的電流記憶法或者是力矩記憶法進行。
對于大多數H型鋼,在使用上一般都要求低溫韌性好和具有良好的可焊接性,為保證這些性能,在材質上就要求碳當量低。對這些鋼材,實行低溫加熱和低溫軋制可以細化晶粒,提高材料的機械性能。在精軋后進行水冷,對于提高材料性能和減少在冷床上的冷卻時間也有明顯好處。
型材的軋后精整有兩種工藝,一種是傳統(tǒng)的熱鋸切定尺,定尺矯直工藝,另一種是較新式的長尺冷卻、長尺矯直、冷鋸切工藝。
型材精整,較突出之處就是矯直。型材的矯直難度大于板材和管材,原因是:其一在冷卻過程中,由于斷面不對稱和溫度不均勻造成的彎曲大;其二是型材的斷面系數大,需要的矯直力大。由于軋件的斷面比較大,因此矯直機的輥距也必須大,矯直的盲區(qū)大,在有些條件下,對鋼材的使用造成很大影響,例如:重軌的矯直盲區(qū)明顯降低了重軌的全長平直度。減少矯直盲區(qū),在設備上的措施是使用變截距矯直機,在工藝上的措施就是長尺矯直。
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