Lajur kotak keluli, juga dipanggil bahagian kotak yang dikimpal atau bahagian-terbina tertutup, dibuat dengan mengimpal empat plat ke dalam segi empat sama berongga atau prisma segi empat tepat. Geometri tertutupnya memberikan kekakuan simetri tentang kedua-dua paksi, rintangan kilasan yang tinggi dan prestasi cemerlang di bawah beban paksi yang berat, yang menjadikannya pilihan standard untuk teras bertingkat tinggi,-jambatan panjang dan bingkai industri. Persoalan yang setiap pasukan projek hadapi awal ialah: apakah saiz lajur itu? Jawapannya datang daripada reka bentuk struktur, bukan daripada katalog, dan panduan ini menerangkan faktor dan semakan yang menentukannya.
Apakah Lajur Kotak Keluli?
Lajur kotak keluli ialah anggota struktur berongga yang tertutup, biasanya dihasilkan dengan mengimpal empat plat keluli bersama-sama untuk membentuk keratan rentas-segi empat atau segi empat tepat. Berbanding dengan bahagian terbuka seperti rasuk I- atau H-, bahagian kotak menyediakan:
Kekakuan dwipaksi simetri:tiada paksi kuat atau lemah, jadi lajur menahan lenturan sama rata dalam semua arah.
Rintangan kilasan tinggi:sel tertutup menahan tork jauh lebih berkesan daripada bahagian terbuka.
Kecekapan mampatan tinggi:bahan diedarkan jauh dari centroid, memberikan jejari kilasan yang besar untuk kawasan keratan.
Kawalan lengkok tempatan yang sangat baik:empat dinding plat boleh dikadarkan untuk memenuhi had kekompakan kod pentadbir.
Lajur kotak digunakan secara meluas sebagai lajur bangunan dalam-bingkai bertingkat tinggi, sebagai tiang jambatan dan tiang, dan sebagai ahli utama dalam bangunan perindustrian dan awam.
Faktor yang Memacu Saiz Lajur Kotak
Beban Reka Bentuk
Keratan rentas-mesti menahan beban paksi terfaktor, momen lentur daripada beban graviti dan sisi, dan ricih, digabungkan mengikut kod yang mengawal. Kedua-dua keadaan had kekuatan dan kebolehgunaan mesti dipenuhi.
Ketinggian Tanpa Braced dan Panjang Berkesan
Panjang tanpa pendakap yang lebih panjang meningkatkan kelangsingan lajur dan mengurangkan kapasiti mampatannya. Panjang berkesan ialah hasil daripada panjang sebenar dan faktor K-yang mencerminkan sekatan hujung: sambungan tetap, disematkan atau separa terhalang di bahagian atas dan bawah ahli.
Tamat Sekatan dan Syarat Sempadan
Tapak tetap dan bahagian atas momen-yang bersambung mengurangkan faktor panjang berkesan, manakala tapak yang disematkan dan sambungan ringkas meningkatkannya. Keadaan sokongan mesti dimodelkan dengan tepat kerana ia secara langsung mengawal semakan lengkok.
Gred Keluli
Gred-kekuatan yang lebih tinggi seperti S355 (EN 10025-2), ASTM A572 Gred 50 atau Q355B (GB/T 1591) membenarkan bahagian yang lebih padat untuk beban yang sama, dengan kos harga unit yang lebih tinggi dan keperluan kimpalan dan fabrikasi yang lebih ketat. Gred harus dipilih dengan mengambil kira kekuatan reka bentuk dan keupayaan fabrikasi.
Lebar-hingga-Nisbah Ketebalan (Penjepitan Tempatan)
Dinding plat lajur kotak mesti dikadarkan untuk mengelakkan lekuk tempatan sebelum bahagian mencapai kekuatan penuhnya. Kod mentakrifkan had kekompakan dari segi lebar-hingga-nisbah ketebalan; contohnya, AISC 360 menetapkan nisbah lebar mengehadkan-ke-ketebalan untuk elemen langsing di bawah pemampatan seragam dan GB 50017 dan EN 1993-1-1 menyediakan keperluan lengkok tempatan yang setara. Reka bentuk mesti mengesahkan bahawa ketebalan plat yang dipilih memenuhi had yang berkenaan.
Semakan Reka Bentuk untuk Lajur Kotak
Saiz lajur kotak ialah proses berulang untuk menganggap bahagian, menyemaknya dan melaraskannya. Pemeriksaan utama, yang dilakukan dengan kod pentadbiran (contohnya AISC 360, EN 1993-1-1 atau GB 50017), ialah:
Kekuatan paksi:kekuatan mampatan reka bentuk ialah kekuatan nominal yang dikurangkan oleh faktor rintangan yang sesuai, di mana kekuatan nominal menyumbang kepada lengkokan lentur mengenai paksi kritikal dan berdasarkan kelangsingan berkesan KL/r.
Gabungan paksi dan lenturan:anggota di bawah beban paksi ditambah momen disahkan dengan persamaan interaksi kod, yang menggabungkan nisbah penggunaan daya dan momen paksi.
Had kelangsingan:anggota mampatan biasanya dihadkan kepada nisbah kelangsingan maksimum (contohnya KL/r tidak lebih daripada 200 untuk anggota mampatan utama di bawah AISC 360; had yang setara dalam GB 50017 digunakan untuk anggota mampatan utama).
Lekuk tempatan:nisbah lebar plat-hingga-ketebalan diperiksa terhadap had kekompakan kod supaya bahagian itu boleh membangunkan kapasiti plastik atau keanjalannya seperti yang diandaikan dalam reka bentuk.
Kebolehgunaan:hanyutan sisi, pemendekan paksi dan getaran diperiksa mengikut had projek.
Oleh kerana geometri berinteraksi dengan semakan kekuatan, saiz akhir sebaiknya disahkan oleh jurutera struktur bertauliah menggunakan perisian reka bentuk yang diiktiraf, dengan lukisan kedai disediakan daripada pengiraan yang diluluskan.
Panduan Saiz Praktikal mengikut Aplikasi
| Permohonan | Kelas Bahagian Relatif | Contoh Gred yang Dicadangkan | Pemacu Pemilihan Utama |
|---|---|---|---|
| Kediaman dan bingkai komersial ringan | Bahagian padat, ketebalan dinding sederhana | Q235B (GB/T 1591) atau S235JR (EN 10025-2) | Kecekapan ruang, ekonomi, sambungan mudah |
| Loji industri dan gudang | Bahagian sederhana dengan kekakuan yang mencukupi | Q355B (GB/T 1591) atau S355JR (EN 10025-2) | Beban kren, hentaman dan getaran, kawalan drift |
| Menara bertingkat tinggi-dan komersial | Bahagian besar, dinding lebih tebal | Q355B, Q420 (GB/T 1591) atau ASTM A572 Gred 50/60 | Kapasiti paksi yang tinggi, kawalan kekompakan yang ketat, perincian seismik |
| Jambatan dan infrastruktur | Bahagian dalam, plat berat, butiran keletihan | S355K2 (EN 10025-2) atau ASTM A572 Gred 50 | Beban dinamik, keletihan, elaun kakisan |
| Struktur sokongan sementara | Bahagian sederhana, sambungan berbolted | Q355B (GB/T 1591) atau S355 | Kebolehgunaan semula, kebolehangkutan, pendirian cepat dan pembongkaran |
Jadual adalah indikatif sahaja: kes beban yang mengawal, panjang berkesan dan keperluan kod sentiasa diutamakan, dan dimensi yang tepat mesti datang daripada pengiraan struktur.
Fabrikasi dan Kawalan Kualiti
Lajur kotak yang dikimpal memerlukan fabrikasi yang berdisiplin kerana bahagian tertutup menjadikan kimpalan dalaman tidak boleh diakses selepas pemasangan:
Kimpalan:jahitan empat sudut biasanya dikimpal dengan kimpalan arka tenggelam (SAW) dengan urutan terkawal; prosedur kimpalan mesti memenuhi syarat untuk AWS D1.1, EN 1090 atau kod yang berkenaan.
Pengerasan dalaman:diafragma melintang pada titik pengenalan beban dan, jika perlu, pengaku membujur mengawal lengkokan tempatan dan merebak daya tertumpu.
Ujian bukan{0}}memusnahkan:kimpalan kritikal diperiksa dengan ujian ultrasonik (UT), dengan zarah magnetik (MT) atau ujian radiografik (RT) di mana spesifikasi memerlukannya.
Kebolehkesanan bahan:sijil ujian kilang mengikut EN 10204 (jenis 3.1) mendokumenkan kimia plat dan sifat mekanikal.
Perlindungan kakisan:permukaan dibersihkan dengan letupan kepada Sa 2.5 dan disalut kepada ISO 12944 untuk kategori pendedahan, atau bergalvani panas-dip jika dinyatakan.
Perhimpunan percubaan:lajur yang kompleks atau bertoleransi tinggi adalah percubaan-dipasang di kedai untuk mengesahkan penjajaran lubang dan geometri sebelum penghantaran.
Soalan Lazim
S: Apakah bentuk lajur kotak yang tersedia?
Bahagian berongga persegi dan segi empat tepat adalah yang paling biasa; lajur kotak tirus dan bertingkat dihasilkan apabila keperluan seni bina atau beban memerlukan bahagian yang berbeza-beza di sepanjang ketinggian.
S: Gred keluli manakah yang harus saya pilih untuk lajur kotak?
Untuk muatan sederhana, Q235B (GB/T 1591) atau S235JR (EN 10025-2) adalah menjimatkan. Untuk aplikasi perindustrian bertingkat tinggi, jambatan dan berat, Q355B/Q420 (GB/T 1591), S355 (EN 10025-2) atau ASTM A572 Gred 50/60 adalah tipikal. Gred dipilih bersama-sama dengan kekuatan reka bentuk dan keperluan fabrikasi.
S: Bagaimanakah ketebalan dinding ditentukan?
Ketebalan dinding ditetapkan oleh semakan kekuatan paksi dan lenturan, had lencongan setempat (lebar-hingga-tebal) kod dan sebarang elaun kakisan yang diperlukan untuk persekitaran. Dinding yang lebih tebal digunakan di mana kelangsingan atau cek lekuk tempatan mengawal.
S: Apakah nisbah lebar-kepada-ketebalan yang baik untuk lajur kotak?
Tiada nilai tetap tunggal. Nisbah lebar mengehadkan-kepada-ketebalan ditakrifkan oleh kod pentadbir (contohnya had kekompakan dalam AISC 360, GB 50017 atau EN 1993-1-1) dan bergantung pada kekuatan hasil keluli dan tahap tegasan dinding. Reka bentuk mesti mengesahkan bahagian terhadap had yang berkenaan.
S: Bolehkah lajur kotak disambung di tapak?
ya. Sambungan medan dibuat dengan plat sambat berbolted atau dengan-kimpalan alur penembusan penuh, diperincikan dan diperiksa mengikut kod. Beli-penyediaan akhir yang dibuat dan pemasangan percubaan membantu menjamin penjajaran pada sambungan.
S: Apakah dokumentasi yang disertakan dengan lajur kotak yang direka?
Dokumentasi biasa termasuk sijil ujian kilang (EN 10204 jenis 3.1), kelayakan prosedur kimpalan dan rekod pengimpal, laporan NDT, laporan pemeriksaan dimensi dan lukisan kedai yang diluluskan.