Khung thép là một kỹ thuật xây dựng với "khung xương" gồm các cột thép thẳng đứng và nằm ngang I -beams, được xây dựng trong một lưới hình chữ nhật để hỗ trợ các tầng, mái và tường của một tòa nhà được gắn vào khung. Sự phát triển của kỹ thuật này làm cho việc xây dựng tòa nhà chọc trời có thể.
Khái niệm [ chỉnh sửa ]
"Hồ sơ" thép cán hoặc mặt cắt ngang của cột thép có hình chữ "I". Hai mặt bích rộng của một cột dày hơn và rộng hơn các mặt bích trên dầm, để chịu được áp lực nén tốt hơn trong cấu trúc. Phần thép hình vuông và tròn cũng có thể được sử dụng, thường được lấp đầy bằng bê tông. Dầm thép được kết nối với các cột bằng bu lông và ốc vít ren, và trong lịch sử được kết nối bằng đinh tán. "Mạng" trung tâm của thép I -beams thường rộng hơn một mạng cột để chống lại các khoảnh khắc uốn cao hơn xảy ra trong dầm.
Có thể sử dụng các tấm sàn thép rộng để che phần trên của khung thép dưới dạng "khuôn" hoặc khuôn gấp nếp, bên dưới một lớp dày của các thanh cốt thép và bê tông cốt thép. Một lựa chọn phổ biến khác là một sàn của các đơn vị sàn bê tông đúc sẵn với một số hình thức bê tông đứng đầu. Thông thường trong các tòa nhà văn phòng, bề mặt sàn cuối cùng được cung cấp bởi một số dạng hệ thống sàn nâng với khoảng trống giữa bề mặt đi bộ và sàn kết cấu được sử dụng cho cáp và ống dẫn xử lý không khí.
Khung cần được bảo vệ khỏi lửa vì thép mềm ở nhiệt độ cao và điều này có thể khiến tòa nhà sụp đổ một phần. Trong trường hợp các cột, điều này thường được thực hiện bằng cách bọc nó trong một số dạng cấu trúc chống cháy như xây, bê tông hoặc thạch cao. Các dầm có thể được bọc trong bê tông, tấm thạch cao hoặc phun một lớp phủ để cách nhiệt nó khỏi sức nóng của ngọn lửa hoặc nó có thể được bảo vệ bằng một công trình trần chống cháy. Amiăng là vật liệu phổ biến để chống cháy kết cấu thép cho đến đầu những năm 1970, trước khi các rủi ro về sức khỏe của sợi amiăng được hiểu đầy đủ.
"Lớp da" bên ngoài của tòa nhà được neo vào khung bằng nhiều kỹ thuật xây dựng khác nhau và tuân theo một loạt các phong cách kiến trúc khổng lồ. Gạch, đá, bê tông cốt thép, kính kiến trúc, kim loại tấm và sơn đơn giản đã được sử dụng để che khung để bảo vệ thép khỏi thời tiết.
Khung thép hình lạnh [ chỉnh sửa ]
Đây còn được gọi là LSF hoặc Khung thép nhẹ.
Các tấm thép mạ kẽm mỏng có thể được tạo hình lạnh thành đinh tán thép để làm vật liệu xây dựng kết cấu hoặc phi kết cấu cho cả tường ngoài và vách ngăn trong cả các dự án xây dựng nhà ở, thương mại và công nghiệp (ảnh minh họa). Kích thước của căn phòng được thiết lập với đường ray ngang được neo vào sàn và trần để phác thảo mỗi phòng. Các đinh tán dọc được sắp xếp trong các rãnh, thường cách nhau 16 "và gắn chặt ở trên cùng và dưới cùng.
Các cấu hình điển hình được sử dụng trong xây dựng nhà ở là stud hình chữ C và rãnh hình chữ U, và một loạt các cấu hình khác. Các thành viên khung thường được sản xuất ở độ dày từ 12 đến 25. Đồng hồ đo nặng, chẳng hạn như máy đo 12 và 14, thường được sử dụng khi tải trọng dọc trục (song song với chiều dài của thành viên) cao như trong xây dựng tải trọng. Đồng hồ đo nặng trung bình, chẳng hạn như máy đo 16 và 18, thường được sử dụng khi không có tải trọng dọc trục nhưng tải trọng bên nặng (vuông góc với thành viên) như đinh tán tường bên ngoài cần chống lại tải trọng gió bão dọc theo bờ biển. Đồng hồ đo ánh sáng, chẳng hạn như 25 máy đo, thường được sử dụng khi không có tải trọng dọc trục và tải trọng bên rất nhẹ như trong xây dựng nội thất nơi các thành viên đóng vai trò đóng khung cho các bức tường phá hủy giữa các phòng. Kết thúc tường được neo vào hai mặt bích của đinh tán, thay đổi từ 1-1 / 4 "dày 3" và chiều rộng của web dao động từ 1-5 / 8 "đến 14". Các phần hình chữ nhật được gỡ bỏ khỏi web để cung cấp quyền truy cập cho hệ thống dây điện.
Các nhà máy thép sản xuất thép tấm mạ kẽm, vật liệu cơ bản để sản xuất thép định hình lạnh. Thép tấm sau đó được cuộn lại thành các cấu hình cuối cùng được sử dụng để đóng khung. Các tấm được tráng kẽm (mạ kẽm) để chống oxy hóa và ăn mòn. Khung thép cung cấp sự linh hoạt trong thiết kế tuyệt vời do tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao của thép, cho phép nó trải dài trên một khoảng cách dài, đồng thời chống lại tải trọng gió và động đất.
Tường khung thép có thể được thiết kế để mang lại tính chất nhiệt và âm tuyệt vời – một trong những cân nhắc cụ thể khi xây dựng bằng thép hình lạnh là cầu nối nhiệt có thể xảy ra trên hệ thống tường giữa môi trường bên ngoài và không gian điều hòa bên trong. Cầu nối nhiệt có thể được bảo vệ chống lại bằng cách lắp đặt một lớp cách nhiệt cố định bên ngoài dọc theo khung thép – thường được gọi là "phá vỡ nhiệt".
Khoảng cách giữa các đinh tán thường là 16 inch ở trung tâm cho các bức tường bên ngoài và bên trong nhà tùy thuộc vào yêu cầu tải được thiết kế. Trong các bộ văn phòng, khoảng cách là 24 inch ở trung tâm cho tất cả các bức tường ngoại trừ thang máy và cầu thang. [1]
Lịch sử [ chỉnh sửa ]
Việc sử dụng thép cho mục đích kết cấu ban đầu rất chậm. Quá trình Bessemer năm 1855 đã giúp sản xuất thép hiệu quả hơn và thép rẻ tiền, có độ bền kéo và cường độ nén cao cộng với độ dẻo tốt có sẵn từ khoảng năm 1870, nhưng rèn và gang tiếp tục đáp ứng hầu hết nhu cầu cho các sản phẩm xây dựng bằng sắt, chủ yếu do vấn đề sản xuất thép từ quặng kiềm. Những vấn đề này, nguyên nhân chủ yếu là do sự hiện diện của phốt pho, đã được Sidney Gilchrist Thomas giải quyết vào năm 1879.
Mãi đến năm 1880, một kỷ nguyên xây dựng dựa trên thép nhẹ đáng tin cậy bắt đầu. Đến ngày đó, chất lượng thép được sản xuất đã trở nên ổn định một cách hợp lý. [2]
Tòa nhà Bảo hiểm Nhà, hoàn thành năm 1885, là công trình đầu tiên sử dụng kết cấu khung xương, loại bỏ hoàn toàn chức năng chịu lực của tấm ốp của nó. Trong trường hợp này, các cột sắt chỉ được nhúng vào các bức tường và khả năng chịu tải của chúng dường như là thứ yếu so với công suất của khối xây, đặc biệt đối với tải trọng gió. Tại Hoa Kỳ, tòa nhà có khung thép đầu tiên là Tòa nhà Rand McNally ở Chicago, được xây dựng vào năm 1890.
Tòa nhà Bảo hiểm Hoàng gia ở Liverpool do James Francis Doyle thiết kế vào năm 1895 (dựng năm 1896-1903) là công trình đầu tiên sử dụng khung thép ở Vương quốc Anh. [3]
Xem thêm [ chỉnh sửa ]
Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]
Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]