結(jié)構(gòu)介紹

H型鋼是一種新型經(jīng)濟(jì)建筑用鋼。H型鋼截面形狀經(jīng)濟(jì)合理，力學(xué)性能好，軋制時(shí)截面上各點(diǎn)延伸較均勻、內(nèi)應(yīng)力小，與普通工字鋼比較，具有截面模數(shù)大、重量輕、節(jié)省金屬的優(yōu)點(diǎn)，可使建筑結(jié)構(gòu)減輕30-40%；又因其腿內(nèi)外側(cè)平行，腿端是直角，拼裝組合成構(gòu)件，可節(jié)約焊接、鉚接工作量達(dá)25%。常用于要求承截能力大，截面穩(wěn)定性好的大型建筑（如廠房、高層建筑等），以及橋梁、船舶、起重運(yùn)輸機(jī)械、設(shè)備基礎(chǔ)、支架、基礎(chǔ)樁等。

H型鋼是由工字型鋼優(yōu)化發(fā)展而成的一種斷面力學(xué)性能更為優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)型斷面鋼材，尤其斷面與英文字母“H”相同而得名。其特點(diǎn)如下：

◆翼緣寬，側(cè)向剛度大。抗彎能力強(qiáng)，比工字鋼大約5%-10%。

◆翼緣兩表面相互平行使得連接、加工、安裝簡(jiǎn)便。

◆與焊接工字鋼相比，成本低，精度高，殘余應(yīng)力小，無(wú)需昂貴的焊接材料和焊縫檢測(cè)，節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)制作成本30%左右。

◆相同截面負(fù)荷下．熱軋H鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)重量減輕15%-20%。

◆與砼結(jié)構(gòu)相比，熱軋H鋼結(jié)構(gòu)可增大6%的使用面積，而結(jié)構(gòu)自重減輕20%一30%，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力。

◆H型鋼可加工成T型鋼，蜂窩梁可經(jīng)組合形成各種截面形式，極大滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)與制作需求。

H型鋼與工字鋼的區(qū)別

一、工字型鋼不論是普通型還是輕型的，由于截面尺寸均相對(duì)較高、較窄，故對(duì)截面兩個(gè)主袖的慣性矩相差較大，因此，一般僅能直接用于在其腹板平面內(nèi)受彎的構(gòu)件或?qū)⑵浣M成格構(gòu)式受力構(gòu)件。對(duì)軸心受壓構(gòu)件或在垂直于腹板平面還有彎曲的構(gòu)件均不宜采用，這就使其在應(yīng)用范圍上有著很大的局限。

二、H型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)裁面型材(其它還有冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板等)，由于截面形狀合理，它們能使鋼材更高地發(fā)揮效能，提高承載能力。不同于普通工字型的是h型鋼的翼緣進(jìn)行了加寬，且內(nèi)、外表面通常是平行的，這樣可便于用高強(qiáng)度螺栓和其他構(gòu)件連接。其尺寸構(gòu)成系列合理，型號(hào)齊全，便于設(shè)計(jì)選用。

三、H型鋼的翼緣都是等厚度的，有軋制截面，也有由3塊板焊接組成的組合截面。工字鋼都是軋制截面，由于生產(chǎn)工藝差，翼緣內(nèi)邊有1：10坡度。H型鋼的軋制不同于普通工字鋼僅用一套水平軋輥，由于其翼緣較寬且無(wú)斜度(或斜度很小)，故須增設(shè)一組立式軋輥同時(shí)進(jìn)行輥軋，因此，其軋制工藝和設(shè)備都比普通軋機(jī)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)的大軋制h型鋼高度為800mm，超過(guò)了只能是焊接組合截面。

我國(guó)熱軋H型鋼國(guó)標(biāo)（GB/T11263-1998）將H型鋼分為窄翼緣、寬翼緣和鋼樁三類(lèi)，其代號(hào)分別為hz、hk和hu。窄翼緣H型鋼適用于梁或壓彎構(gòu)件，而寬翼緣h型鋼和h型鋼樁則適用于軸心受壓構(gòu)件或壓彎構(gòu)件。工字鋼與H型鋼相比，等重量前提下，w、 ix、 iy都不如h型鋼。

H型鋼的產(chǎn)品規(guī)格很多，分類(lèi)方法有以下幾種。(1)按產(chǎn)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(chǎn)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(shí)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(jù)此又有梁型H型鋼和柱型H型鋼之稱(chēng)。(3)按生產(chǎn)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(hào)H型鋼。通常將腹板高度H在700mm以上的產(chǎn)品稱(chēng)為大號(hào)、300～700mm的稱(chēng)為中號(hào)，小于300mm的稱(chēng)為小號(hào)。至1990年末，世界上的H型鋼腹板高度1200mm，翼緣寬度為530mm。斷面形狀類(lèi)似于大寫(xiě)拉丁字母H的一種經(jīng)濟(jì)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(chēng)為腰部和邊部

H型鋼的翼緣內(nèi)外側(cè)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。

由于其翼緣內(nèi)外側(cè)平行，緣端呈直角，便于拼裝組合成各種構(gòu)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(shè)速度，縮短工期。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，H型鋼應(yīng)用廣泛，主要用于：各種民用和工業(yè)建筑結(jié)構(gòu);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(dòng)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(shè)備;高速公路;艦船骨架;礦山支護(hù);地基處理和堤壩工程;各種機(jī)器構(gòu)件

由形狀所決定，H型鋼的截面模數(shù)、慣性矩及相應(yīng)的強(qiáng)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(jié)構(gòu)中，不論是承受彎曲力矩、壓力負(fù)荷、偏心負(fù)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(jié)構(gòu)中可節(jié)約金屬15%～20%。

由于其翼緣內(nèi)外側(cè)平行，緣端呈直角，便于拼裝組合成各種構(gòu)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(shè)速度，縮短工期。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，H型鋼應(yīng)用廣泛，主要用于：各種民用和工業(yè)建筑結(jié)構(gòu);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(dòng)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(shè)備;高速公路;艦船骨架;礦山支護(hù);地基處理和堤壩工程;各種機(jī)器構(gòu)件

國(guó)際上，H型鋼的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分為英制系統(tǒng)和公制系統(tǒng)兩大類(lèi)。美、英等國(guó)采用英制，中國(guó)、日本、德國(guó)和俄羅斯等國(guó)采用公制，盡管英制和公制使用的計(jì)量單位不同，但對(duì)H型鋼則大都用4個(gè)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(guó)對(duì)H型鋼尺寸規(guī)格大小的表示方法不同。但所生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸規(guī)格范圍及尺寸公差相差不大。

H型鋼可用焊接或軋制兩種方法生產(chǎn)。焊接H型鋼是將厚度合適的帶鋼裁成合適的寬度，在連續(xù)式焊接機(jī)組上將翼緣和腹板焊接在一起。焊接H型鋼有金屬消耗大、不易保證產(chǎn)品性能均勻、尺寸規(guī)格受限制等缺點(diǎn)。因此，H型鋼以軋制方法生產(chǎn)為主。在現(xiàn)代化的軋鋼生產(chǎn)中，使用軋機(jī)軋制H型鋼。H型鋼的腹板在上下水平輥之間進(jìn)行軋制，翼緣則在水平輥側(cè)面和立輥之間同時(shí)軋制成形。由于僅用軋機(jī)尚不能對(duì)翼緣邊端施以壓下，這樣就需要在機(jī)架后設(shè)置軋邊端機(jī)，俗稱(chēng)軋邊機(jī)，以便對(duì)翼緣邊端給予壓下并控制翼緣寬度。

在實(shí)際軋制操作中，把這兩座機(jī)架作為一組，使軋件往復(fù)通過(guò)若干次(圖2a)，或者是令軋件通過(guò)由幾架機(jī)座和一兩架軋邊端機(jī)座組成的連軋機(jī)組，每道次施加一定的壓下量，將坯料軋成所需規(guī)格形狀和尺寸的產(chǎn)品。在軋件的翼緣部位，由于水平輥側(cè)面與軋件之間有滑動(dòng)，軋輥的磨損比較大。為了保證重車(chē)后的軋輥能恢復(fù)原來(lái)的形狀，應(yīng)使粗軋機(jī)組上下水平輥的側(cè)面以及與其相對(duì)應(yīng)的立輥表面呈3°～8°的傾角。為修正成品翼緣的傾角，設(shè)置成品軋機(jī)，又叫精軋機(jī)，其水平輥側(cè)面與水平輥軸線(xiàn)垂直或有較小的傾斜角，一般不大于20′，立輥呈圓柱狀

用軋機(jī)軋制H型鋼，軋件斷面可得到較均勻的延伸，翼緣內(nèi)外側(cè)軋輥表面的速度差較小，可減輕產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力及外形上的缺陷。適當(dāng)改變軋機(jī)的水平輥和立輥的壓下量，便能獲得不同規(guī)格的H型鋼。軋機(jī)的軋輥外形，形狀簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，軋輥的消耗可大為減少。軋機(jī)軋制H型鋼的優(yōu)點(diǎn)是： 同一尺寸系列只有腹板和翼緣的厚度尺寸是變化的，其余部位尺寸都是固定不變的。

因此，同一孔型軋制的同一系列H型鋼具有多種腹板和翼緣厚度尺寸規(guī)格，使H型鋼規(guī)格數(shù)量大為增加，為使用者選擇合適的尺寸規(guī)格帶來(lái)極大的方便。

在無(wú)軋機(jī)的情況下，有時(shí)為了滿(mǎn)足生產(chǎn)建設(shè)的急需，也可將普通二輥式軋機(jī)加裝立輥框架，組成孔型軋制H型鋼。用這種方式軋制H型鋼，產(chǎn)品尺寸精度低，翼緣同腹板之間難成直角，成本高，規(guī)格少，軋制柱材用H型鋼極為困難，故使用者不多。 

用軋機(jī)軋制H型鋼，軋件斷面可得到較均勻的延伸，翼緣內(nèi)外側(cè)軋輥表面的速度差較小，可減輕產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力及外形上的缺陷。適當(dāng)改變軋機(jī)的水平輥和立輥的壓下量，便能獲得不同規(guī)格的H型鋼。軋機(jī)的軋輥外形，形狀簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，軋輥的消耗可大為減少。軋機(jī)軋制H型鋼的優(yōu)點(diǎn)是： 同一尺寸系列只有腹板和翼緣的厚度尺寸是變化的，其余部位尺寸都是固定不變的。

因此，同一孔型軋制的同一系列H型鋼具有多種腹板和翼緣厚度尺寸規(guī)格，使H型鋼規(guī)格數(shù)量大為增加，為使用者選擇合適的尺寸規(guī)格帶來(lái)極大的方便。

在無(wú)軋機(jī)的情況下，有時(shí)為了滿(mǎn)足生產(chǎn)建設(shè)的急需，也可將普通二輥式軋機(jī)加裝立輥框架，組成孔型軋制H型鋼。用這種方式軋制H型鋼，產(chǎn)品尺寸精度低，翼緣同腹板之間難成直角，成本高，規(guī)格少，軋制柱材用H型鋼極為困難，故使用者不多。 

H型鋼分為熱軋H型鋼 和焊接H型鋼（H）兩種，熱軋H型鋼又分為寬翼緣H型鋼（HW） 中翼緣H型鋼(HM)和窄翼緣H型鋼（HN）三種。

HW 是H型鋼高度和翼緣寬度基本相等;主要用于鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)柱中鋼芯柱,也稱(chēng)勁性鋼柱;在鋼結(jié)構(gòu)中主要用于柱。

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