1、工字钢的边长小,高度大,只能承受单方向的力。H型钢槽深,厚度大,可以承受两个方向的力。
2、工字钢只能用于横梁,而H型钢才能用于结构的承重柱。
3、H型钢是一种断面力学性能较工字钢优良的经济型断面钢材,因其断面的形状与英文字母“H”相同而得名。热轧H型钢的翼缘比工字钢宽、侧向刚度大、抗弯能力强。同等规格下H型钢理重较工字钢轻。
4、工字钢翼缘是变戴面靠腹板部厚,外部薄;H型钢的翼缘是等戴面。
工字型钢不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大,因此,一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其在应用范围上有着很大的局限。
H型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承裁能力。不同于普通工字型的是h型钢的翼缘进行了加宽,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理系,便于设计选用。(除了吊车梁用工字型钢)
钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。力学性能是钢材较重要的使用性能,包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能,包括冷弯性能和可焊性。
(1)抗拉性能。表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。
屈服是指钢材试样在拉伸过程中,负荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象。发生屈服现象时的较小应力,称为屈服点或屈服极限,在结构设计时,一般以屈服强度作为设计依据。
抗拉强度是指试样拉伸时,在拉断前所承受的较大荷载与试样原横截面面积之比。
钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比。屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为0.6~0.65,低合金结构钢为0.65~0.75,合金结构钢为0.84~0.86。
伸长率是指金属材料在拉伸时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比;断面收缩率是指金属试样拉断后,其缩颈处横截面面积的较大缩减量与原横截面面积的百分比。伸长率和断面收缩率越大,钢材的塑性越好。
(2)冷弯性能。冷弯性能是指钢材在常温下抵抗弯曲变形的能力,表示钢材在恶劣条件下的塑性。钢材按规定的弯曲角度a和弯心直径d弯曲后,通过检查弯曲处的外面和侧面有无裂纹、起层或断裂等进行评定。
通过冷弯可以揭示钢材内部的应力、杂质等缺陷,还可用于钢材焊接质量的检验,能揭示焊件在受弯面的裂纹、杂质等缺陷。
(3)冲击韧性。冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用而不破坏的能力。
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力,即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak,单位为焦耳(J)。钢材的冲击韧性是衡量钢材质量的一项指标,特别对经常承受荷载冲击作用的构件,如重量级的吊车梁等,要经过冲击韧性的鉴定。冲击韧性越大,表明钢材的冲击韧性越好。
(4)硬度。硬度是指金属抵抗硬物体压人其表面的能力,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标。
硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。较常用表示方法为布氏硬度,是用一定直径的球体(钢球或硬质合金球),以相应的试验力压人试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测表面压痕直径计算其硬度值。
(5)疲劳破坏。钢材在交变应力作用下,应力在远低于静荷载抗拉强度的情况下突然破坏,甚至在低于静荷载屈服强度时即发生破坏,这种破坏称为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的应力指标用疲劳强度(或称疲劳极限)来表示,它是指试件在交变应力的作用下,不发生疲劳破坏的较大应力值。一般把钢材承受交变荷载1×107周次时不发生破坏所能承受的较大应力作为疲劳强度。设计承受交变荷载且需进行疲劳验算的结构时,应当了解所用钢材的疲劳强度。
多层钢结构建筑多是指那些十层以下、高度不**过20米的厂房、仓库等,可以说是目前较为流行的工业建筑形式。多层建筑由单层建筑升级产生,为了能充分使用固定的建筑面积,加大室内空间。那么高频焊在这个建筑中会扮演那些角色呢?
高频焊H型钢常用作其中的柱、梁结构,由于多层钢结构的自身特征,为了保证其结构稳定,钢柱间的支撑间距尽量不要大于4L。型钢在其中的使用要注重构件之间的传力,节点构造简单利于型钢的使用。为了达到这些要求,可使用以下几个体系。
1、纯框架体系:这种框架体系将纵横双方都采用钢接框架,这样扎实的用钢量使它在柱距较大且不易设立支撑物的建筑中表现良好。但缺点也比较明显,用钢量过大与节点构造的复杂化都是不可避免的。
2、柱-支撑体系:和上一个体系相对用,它适用于柱距不大且能够在双向都使用支撑物的情况。它的梁柱节点多为铰接。优点是便于安装,整体性能高,构件之间分工合理,用钢量减少。
3、框架-支撑体系:纵向柱-支撑体系,横向为纯框架体系,在能够达成建筑功能的需求的同时将结构简化,在实际的建造过程中便于操作并明显的减小了用钢量。
在实际建造过程中,按照需求挑选适宜的结构体系,使高频焊H型钢发挥出相应的能力。
HN是H型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2,主要用于梁;工字钢的用用途相当于HN型钢;
1、工字型钢不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大,因此,一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其在应用范围上有着很大的局限。
2、h型钢属于高效经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等),由于截面形状合理,它们能使钢材更高地发挥效能,提高承裁能力。不同于普通工字型的是h型钢的翼缘进行了加宽,且内、外表面通常是平行的,这样可便于用高强度螺桂和其他构件连接。其尺寸构成合理系,便于设计选用。
3、h型钢的翼缘都是等厚度的,有轧制截面,也有由3块板焊接组成的组合截面。工字钢都是轧制截面,由于生产工艺差,翼缘内边有1:10坡度。H型钢的轧制不同于普通工字钢仅用一套水平轧辊,由于其翼缘较宽且无斜度(或斜度很小),故须增设一组立式轧辊同时进行辊轧,因此,其轧制工艺和设备都比普通轧机复杂。国内可生产的较大轧制h型钢高度为800mm,**过了只能是焊接组合截面。
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H型钢可用焊接或轧制两种方法生产。焊接H型钢是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度,在连续式焊接机组上将翼缘和腹板焊接在一起。焊接H型钢有金属消耗大、不易保证产品性能均匀、尺寸规格受限制等缺点。因此,H型钢以轧制方法生产为主。在现代化的轧钢生产中,使用**轧机轧制H型钢。H型钢的腹板在上下水平辊之间进行轧制,翼缘则在水平辊侧面和立辊之间同时轧制成形。由于仅用**轧机尚不能对翼缘边端施以压下,这样就需要在**机架后设置轧边端机,俗称轧边机,以便对翼缘边端给予压下并控制翼缘宽度。在实际轧制操作中,把这两座机架作为一组,使轧件往复通过若干次(图2a),或者是令轧件通过由几架**机座和一两架轧边端机座组成的连轧机组,每道次施加一定的压下量,将坯料轧成所需规格形状和尺寸的产品。在轧件的翼缘部位,由于水平辊侧面与轧件之间有滑动,轧辊的磨损比较大。为了保证重车后的轧辊能恢复原来的形状,应使粗轧机组上下水平辊的侧面以及与其相对应的立辊表面呈3°~8°的倾角。为修正成品翼缘的倾角,设置成品**轧机,又叫**精轧机,其水平辊侧面与水平辊轴线垂直或有较小的倾斜角,一般不大于20′,立辊呈圆柱状(图2d)。
用**轧机轧制H型钢,轧件断面可得到较均匀的延伸,翼缘内外侧轧辊表面的速度差较小,可减轻产品的内应力及外形上的缺陷。适当改变**轧机的水平辊和立辊的压下量,便能获得不同规格的H型钢。**轧机的轧辊外形,形状简单,寿命长,轧辊的消耗可大为减少。**轧机轧制H型钢的较大优点是: 同一尺寸系列只有腹板和翼缘的厚度尺寸是变化的,其余部位尺寸都是固定不变的。因此,同一**孔型轧制的同一系列H型钢具有多种腹板和翼缘厚度尺寸规格,使H型钢规格数量大为增加,为使用者选择合适的尺寸规格带来较大的方便。
在无**轧机的情况下,有时为了满足生产建设的急需,也可将普通二辊式轧机加装立辊框架,组成**孔型轧制H型钢。用这种方式轧制H型钢,产品尺寸精度低,翼缘同腹板之间难成直角,成本高,规格少,轧制柱材用H型钢较为困难,故使用者不多