Khung thép là một kỹ thuật xây dựng với “khung xương” gồm các cột thép dọc và dầm chữ I nằm ngang, được xây dựng trong một lưới hình chữ nhật để hỗ trợ các sàn, mái và tường của một tòa nhà được gắn vào khung.Sự phát triển của kỹ thuật này đã làm cho việc xây dựng tòa nhà chọc trời trở nên khả thi.
"Hồ sơ" thép cuộn hoặc mặt cắt ngang của cột thép có hình dạng của chữ "I".Hai mặt bích rộng của cột dày hơn và rộng hơn mặt bích trên dầm, để chịu ứng suất nén trong kết cấu tốt hơn.Các phần thép hình ống vuông và tròn cũng có thể được sử dụng, thường được đổ bê tông.Các dầm thép được liên kết với các cột bằng bu lông và ốc vít, và về mặt lịch sử được kết nối bằng đinh tán.“Lưới” trung tâm của dầm thép chữ I thường rộng hơn lưới cột để chống lại mômen uốn cao hơn xảy ra trong dầm.
Các tấm thép bản rộng có thể được sử dụng để che phần trên của khung thép như một “khuôn mẫu” hoặc khuôn tôn, bên dưới một lớp bê tông dày và các thanh cốt thép.Một giải pháp thay thế phổ biến khác là sàn của các đơn vị sàn bê tông đúc sẵn với một số hình thức đổ bê tông.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 bị sụp đổ một phần.Trong trường hợp của các cột, điều này thường được thực hiện bằng cách bao bọc nó trong một số dạng kết cấu chống cháy như khối xây, bê tông hoặc tấm thạch cao.Các dầm có thể được làm bằng bê tông, thạch cao hoặc được phun một lớp sơn phủ để cách nhiệt với sức nóng của ngọn lửa hoặc có thể được bảo vệ bằng kết cấu trần chịu lửa.Amiăng là một vật liệu phổ biến cho các kết cấu thép chống cháy cho đến đầu những năm 1970, trước khi các nguy cơ đối với sức khỏe của sợi amiăng được hiểu rõ.
"Da" bên ngoài của tòa nhà được neo vào khung bằng cách sử dụng nhiều kỹ thuật xây dựng và tuân theo nhiều phong cách kiến trúc khác nhau.Gạch, đá, bê tông cốt thép, kính kiến trúc, kim loại tấm và sơn đơn giản đã được sử dụng để bao phủ khung để bảo vệ thép khỏi thời tiết.
Khung thép hình nguội còn được gọi là khung thép nhẹ (LSF).
Các tấm thép mạ kẽm mỏng có thể được tạo hình nguội thành các đinh thép để sử dụng làm vật liệu xây dựng kết cấu hoặc phi kết cấu cho cả tường ngoài và tường ngăn trong các dự án xây dựng dân dụng, thương mại và công nghiệp (hình).Kích thước của căn phòng được thiết lập với một đường ngang được neo vào sàn và trần để phác thảo từng phòng.Các đinh dọc được sắp xếp theo các rãnh, thường cách nhau 16 inch (410 mm) và được gắn chặt ở trên cùng và dưới cùng.
Các cấu hình điển hình được sử dụng trong xây dựng nhà ở là đinh tán hình chữ C và đường ray hình chữ U, và nhiều loại cấu hình khác.Các thành viên khung thường được sản xuất với độ dày từ 12 đến 25 gauge.Các đồng hồ đo nặng, chẳng hạn như khổ 12 và 14, thường được sử dụng khi tải trọng dọc trục (song song với chiều dài của cấu kiện) cao, chẳng hạn như trong kết cấu chịu lực.Các đồng hồ đo hạng nặng vừa, chẳng hạn như khổ 16 và 18, thường được sử dụng khi không có tải trọng dọc trục nhưng tải trọng bên nặng (vuông góc với cấu kiện) như đinh tán tường bên ngoài cần chống lại tải trọng gió bão dọc theo bờ biển.Máy đo ánh sáng, chẳng hạn như máy đo 25, thường được sử dụng ở những nơi không có tải trọng dọc trục và tải trọng bên rất nhẹ chẳng hạn như trong xây dựng nội thất, nơi các thành viên đóng vai trò làm khung cho các bức tường ngăn cách giữa các phòng.Kết thúc tường được neo vào hai mặt bích của đinh tán, có độ dày thay đổi từ 1 + 1⁄4 đến 3 inch (32 đến 76 mm) và chiều rộng của web từ 1 + 5⁄8 đến 14 inch (41 đến 356 mm).Các phần hình chữ nhật được xóa khỏi web để cung cấp quyền truy cập cho hệ thống dây điện.
Các nhà máy thép sản xuất thép tấm mạ kẽm, nguyên liệu cơ bản để sản xuất thép hình nguội.Thép tấm sau đó được cuộn thành các cấu hình cuối cùng được sử dụng để làm khung.Các tấm được tráng kẽm (mạ kẽm) để chống oxy hóa và ăn mòn.Khung thép cung cấp tính linh hoạt trong thiết kế tuyệt vời do tỷ lệ cường độ trên trọng lượng của thép cao, cho phép nó kéo dài trên một khoảng cách dài, đồng thời chống lại tải trọng gió và động đất.
Các bức tường khung thép có thể được thiết kế để cung cấp các đặc tính cách âm và cách nhiệt tuyệt vời - một trong những cân nhắc cụ thể khi xây dựng bằng thép hình nguội 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 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 tâm cho các bức tường bên ngoài và bên trong nhà tùy thuộc vào yêu cầu tải trọng được thiết kế.Trong các dãy phòng văn phòng, khoảng cách là 24 inch (610 mm) ở giữa cho tất cả các bức tường ngoại trừ giếng thang máy và cầu thang bộ.
Việc sử dụng thép thay vì sắt cho các mục đích kết cấu ban đầu rất chậm.Tòa nhà khung sắt đầu tiên, Ditherington Flax Mill, được xây dựng vào năm 1797, nhưng phải đến khi quy trình Bessemer phát triển vào năm 1855, việc sản xuất thép mới đủ hiệu quả để thép trở thành vật liệu được sử dụng rộng rãi.Thép rẻ tiền, có độ bền kéo và nén cao và độ dẻo tốt, đã có từ khoảng năm 1870, nhưng gang rèn và gang vẫn tiếp tục đáp ứng hầu hết nhu cầu về các sản phẩm xây dựng làm từ sắt, chủ yếu là do vấn đề sản xuất thép từ quặng kiềm.Những vấn đề này, chủ yếu là do sự hiện diện của phốt pho, đã được Sidney Gilchrist Thomas giải quyết vào năm 1879.
Mãi đến năm 1880, kỷ nguyên xây dựng dựa trên thép nhẹ đáng tin cậy mới bắt đầu.Đến ngày đó, chất lượng thép được sản xuất đã trở nên đồng nhất một cách hợp lý. [1]
Tòa nhà Bảo hiểm Nhà, được hoàn thành vào năm 1885, là tòa nhà đầu tiên sử dụng kết cấu khung xương, loại bỏ hoàn toàn chức năng chịu tải của lớp ốp xây của nó.Trong trường hợp này, các cột sắt chỉ đơn thuần được gắn vào tường, và khả năng chịu tải của chúng dường như là thứ yếu so với khả năng chịu tải của khối xây, đặc biệt là đối với tải trọng gió.Tại Hoa Kỳ, tòa nhà khung thép đầu tiên là Tòa nhà Rand McNally ở Chicago, được xây dựng vào năm 1890.
Thời gian đăng: 06-06-2022