寬翼緣H型鋼

　　H型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面高效型材，因其斷面與英文字母“H”相同而得名。由于H型鋼的各個(gè)部位均以直角排布，因此H型鋼在各個(gè)方向上都具有抗彎能力強(qiáng)、施工簡(jiǎn)單、節(jié)約成本和結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。

　　介紹

　　斷面形狀類似于大寫拉丁字母H的一種經(jīng)濟(jì)斷面型材，又叫萬(wàn)能鋼梁、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。

　　特點(diǎn)

　　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。

　　用途

　　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。

　　分類

　　H型鋼的產(chǎn)品規(guī)格很多，分類方法有以下幾種。(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。(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)品稱為大號(hào)、300～700mm的稱為中號(hào)，小于300mm的稱為小號(hào)。至1990年末，世界上最大的H型鋼腹板高度1200mm，翼緣寬度為530mm。

　　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。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。

　　生產(chǎn)方法

　　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，使用萬(wàn)能軋機(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。由于僅用萬(wàn)能軋機(jī)尚不能對(duì)翼緣邊端施以壓下，這樣就需要在萬(wàn)能機(jī)架后設(shè)置軋邊端機(jī)，俗稱軋邊機(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)由幾架萬(wàn)能機(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)置成品萬(wàn)能軋機(jī)，又叫萬(wàn)能精軋機(jī)，其水平輥側(cè)面與水平輥軸線垂直或有較小的傾斜角，一般不大于20′，立輥呈圓柱狀(圖2d)。

　　用萬(wàn)能軋機(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?nèi)f能軋機(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。萬(wàn)能軋機(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。萬(wàn)能軋機(jī)軋制H型鋼的最大優(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，同一萬(wàn)能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)萬(wàn)能軋機(jī)的情況下，有時(shí)為了滿足生產(chǎn)建設(shè)的急需，也可將普通二輥式軋機(jī)加裝立輥框架，組成萬(wàn)能孔型軋制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。