Колонна из круглой полой стальной трубы

Эти колонны имеют гладкий прямой цилиндрический профиль и кольцевое поперечное сечение, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки и превосходную осевую несущую способность. Они эффективно передают нагрузки от надстройки на фундамент и подходят для вертикальной поддержки в различных областях применения, включая легкие и тяжелые стальные конструкции, ландшафтную архитектуру, стадионы, пешеходные дорожки, промышленные предприятия и сборные здания. Они поставляются в комплекте с необходимыми соединительными компонентами, такими как опорные пластины, пластины жесткости, соединительные пластины и высокопрочные болты.

Определение и конфигурация продукта

I. Основное определение колонн из круглых труб

Колонна из круглой полой стальной трубы представляет собой вертикальный несущий элемент с полым круглым поперечным сечением. Эти колонны, изготовленные в основном из бесшовных или сварных круглых стальных труб, широко используются в зданиях со стальными конструкциями, муниципальных проектах, мостах и ​​стадионах, где они в первую очередь выдерживают осевое сжатие, изгибающие и скручивающие моменты.

1. Основные атрибуты

Материал: Преимущественно углеродистая конструкционная сталь и низколегированная сталь; оцинкованная отделка, антикоррозионное покрытие или нержавеющая сталь доступны для использования на открытом воздухе или в агрессивных средах.

Характеристики поперечного сечения: определяются внешним диаметром (D) и толщиной стенки (t); Полая круглая форма обеспечивает равномерное распределение нагрузки во всех направлениях, отличную прочность на скручивание и сжатие, а также минимальную концентрацию напряжений.

Производственный процесс: Доступны колонны из бесшовных труб (цельнокатаные, обеспечивающие высокую несущую способность) или колонны из сварных труб (сформированные путем прокатки и сварки стальных листов, что обеспечивает более низкие затраты).

2. Ключевые сценарии применения

Стержневые трубы для сверхвысотных зданий, большепролетных объектов (выставочных центров/стадионов), станций высокоскоростного железнодорожного транспорта, навесов, промышленных предприятий, опор мостов, столбов муниципального ограждения, ландшафтных колонн и т.п. 3. Обозначения основных технических условий

Стандартные обозначения: φ Внешний диаметр × Толщина стенки × Длина; например, φ219×8×6000 (внешний диаметр 219 мм, толщина стены 8 мм, длина колонны 6 м).

II. Конфигурация сборки колонны с круглыми полыми секциями (CHS)

Полная система, состоящая из основного корпуса колонны из круглых полых стальных труб, верхних и нижних торцевых соединений, соединительных аксессуаров и вспомогательных компонентов. В зависимости от местоположения он подразделяется на пять основных модулей: корпус колонны, основание/фундамент колонны, верхнее соединение колонны, соединение балки с колонной и вспомогательные аксессуары.

1. Корпус колонны (основной компонент)

Основная круглая труба: диаметр трубы, толщина стенки и материал выбираются в зависимости от требований к нагрузке; осободлинные колонны могут изготавливаться сегментами, снабженными соединениями для сращивания (фланцевыми, сварными или разъемными соединениями).

Арматурные конструкции (обязательны для тяжелых или высотных конструкций):

Внутренние кольца жесткости и продольные ребра жесткости: Для предотвращения локального коробления стенки трубы.

Уменьшение талии / переходная секция диаметра: переход с использованием круглых труб переменного диаметра, когда нагрузки на верхнюю и нижнюю секции различаются.

2. Сборка основания колонны (соединяется с фундаментом; определяет общую устойчивость)

Полный несущий узел нижней части колонны ЦТС; существуют две распространенные формы:

1) Тип встроенного анкерного болта (наиболее распространенный)

·Опорная плита: Толстая круглая или квадратная стальная пластина, полностью приваренная к корпусу колонны.

·Анкерные болты: несколько высокопрочных анкерных болтов, встроенных в бетонный фундамент.

·Аксессуары: гайки, шайбы, выравнивающие прокладки и материал для затирки (для вторичной затирки, чтобы выровнять и закрепить основание).

2) Муфтовый фундамент вставного типа (Чашечный фундамент)

·Бетонное гнездо (чашка) + вставная секция колонны + окружающий уплотненный бетон или бетон с мелким заполнителем; обычно используется в городском строительстве и строительстве мостов.

3. Верхняя часть колонны в сборе (передает силу и поддерживает надстройку)

Выбирается в зависимости от типа компонентов надстройки:

·Верхняя пластина колонны: Защитная пластина, которая герметизирует верхнюю часть, защищает внутреннюю часть трубы и передает нагрузки сверху.

·Седло/фланец верхнего соединения колонны: используется для соединения с верхними круглыми трубами, фермами или опорами пространственной рамы. ·Колпачки для столбов (для ландшафтного дизайна/перил): Декоративные и устойчивые к атмосферным воздействиям; Доступны в сферической, плоской и конической формах.

4. Соединительные узлы балка-колонна/труба-труба (аксессуары для боковой передачи нагрузки)

Стандартные аксессуары для соединения колонн из круглых труб со стальными балками, второстепенными элементами и соседними колоннами из труб:

·Кольцевые кронштейны/проушины: приварены к телу трубы для поддержки стальных балок.

·Соединительные фланцы/трубные хомуты: для соединения труб одинакового диаметра или перехода между разными диаметрами (уменьшающие соединения).

·Высокопрочные болты, приварные опорные пластины и соединительные пластины: Для крепления и усиления соединений.

5. Вспомогательные компоненты (установка, защита и обслуживание)

·Подъемные принадлежности: подъемные проушины, подъемные кольца (установлены на заводе для облегчения подъема на месте).

·Антикоррозийная защита: грунтовка, промежуточный слой и верхний слой/покрытие горячим цинкованием; антикоррозионное уплотнение (торцевые заглушки для предотвращения попадания воды и образования ржавчины).

·Вспомогательное оборудование для установки: позиционирующие кронштейны, временные опоры, регулируемые верхние домкраты (для выравнивания и временной фиксации при установке).

III. Примеры распространенных конфигураций сборки

1. Стандартная заводская колонна из круглых труб: основная круглая труба + опорная плита + анкерные болты + выравнивающие прокладки + верхняя крышка + поясок корпуса трубы + высокопрочные болты + антикоррозийное покрытие + подъемная проушина.

2. Столб ограждения муниципальной дороги: основная круглая труба + встроенный базовый фланец / бетонный постамент + декоративная верхняя крышка + соединительный зажим ограждения / пластина с проушинами + оцинкованное антикоррозионное покрытие.

3.Высотная стальная конструкция, сегментированная колонна из круглых труб: Сегментированные круглые трубы + соединительные фланцы / сварные соединения + внутренние кольца жесткости + встроенный анкерный болт в сборе + кольцевая соединительная пластина балки-колонны + комплексная антикоррозионная система.

IV. Краткое резюме

·Определение: Вертикальный несущий элемент, изготовленный из полой круглой стальной трубы; отличается превосходными механическими свойствами и широким спектром применения. ·Системная логика: корпус колонны + узел базового соединения + узел верхнего соединения + аксессуары для бокового соединения + антикоррозийные/подъемные аксессуары; полные конфигурации выбираются на основе проектных нагрузок и сценариев применения.

Каковы основные преимущества колонн из круглых полых стальных труб?

1. Круглое поперечное сечение обеспечивает равномерное распределение напряжений, высокую прочность на осевое сжатие и отличную устойчивость к скручиванию.

2. Обтекаемый внешний вид минималистичный, но впечатляющий, подчеркивающий общую эстетическую привлекательность конструкции.

3. Низкое сопротивление ветру обеспечивает превосходные ветровые характеристики при использовании на открытом воздухе.

4. Легкий вес упрощает подъем и установку, что обеспечивает высокую эффективность конструкции.

5. Как внутренние, так и внешние поверхности могут быть обработаны для защиты от коррозии, что обеспечивает устойчивость к влаге и длительный срок службы.

6. Доступны подробные спецификации; высоту, соединительные пластины и закладные детали можно настроить в соответствии с различными архитектурными сценариями.

Каковы основные отличительные особенности колонн из круглых труб по сравнению со стальными колоннами двутаврового сечения и колоннами с полыми квадратными/прямоугольными сечениями?

I. Преимущества строительной механики

1. Сбалансированная всенаправленная несущая нагрузка и превосходные характеристики скручивания: момент инерции одинаков во всех направлениях (нет различия между сильными и слабыми осями), что обеспечивает гораздо лучшую адаптируемость к ветровым нагрузкам, сейсмическому кручению и эксцентричным нагрузкам, чем двутавровые сечения или квадратные трубы. Они являются предпочтительным выбором для объектов с большими пролетами, высотных сооружений и прибрежных проектов, подверженных сильным ветрам. Напротив, квадратные трубы и Н-образные сечения имеют слабые оси и значительные недостатки в отношении бокового скручивания.

2. Более высокая сжимающая способность и устойчивость к локальному короблению при том же объеме стали: при осевом сжатии напряжение равномерно распределяется по круглой стенке трубы. Для заданной площади поперечного сечения несущая способность соответствует порядку: круглая труба > квадратная труба > сталь двутаврового сечения. Колонны для тяжелых условий эксплуатации можно сделать легче, чтобы снизить затраты, сэкономить сталь и снизить собственный вес.

3. Самый низкий коэффициент ветроустойчивости: обтекаемая круглая форма обеспечивает коэффициент формы ветровой нагрузки примерно 0,8 по сравнению с 1,3 для квадратных труб и более 1,5 для стали двутаврового сечения. Это значительно снижает ветровые нагрузки на высокие колонны, уличные пешеходные дорожки, опоры ветроэнергетических установок и опоры навеса, тем самым снижая затраты на анкеровку фундамента. 

II. Отличительные особенности изготовления и строительства

1. Упрощенная конструкция соединения и гибкие соединения балки с колонной: стальные балки могут соединяться с круглыми полыми секциями (CHS) под любым углом по всей окружности на 360°, избегая ограничений, связанных с прямыми углами квадратных труб или выравниванием фланцев двутавровой балки; это дает явные преимущества для сценариев, включающих наклонные балки, радиальные фермы и разнонаправленные пересечения балок. Стандартизированные кольцевые кронштейны и зажимные соединители облегчают сборку.

2. Удобное сегментное соединение: поддерживает как стыковую сварку по всей окружности (с внутренними/наружными фасками), так и фланцевые соединения. Кольцевые сварные швы на круглых трубах распределяют напряжение равномерно — в отличие от квадратных труб, которые склонны к концентрации напряжений в углах, или двутавровых балок, которые требуют точного выравнивания фланцев и стенок, что приводит к более высоким допускам при изготовлении.

3. Сбалансированный подъемный вес: равномерное распределение веса исключает риск эксцентричной нагрузки или опрокидывания во время подъема.

III. Отличительные особенности защиты от коррозии и технического обслуживания

1. Оптимизированная площадь поверхности для защиты от коррозии: для заданной площади поперечного сечения площадь внешней поверхности соответствует порядку: Круглая труба < Квадратная/прямоугольная труба < Двутавровая балка. Это уменьшает объем необходимой краски или материала для горячего цинкования, что снижает затраты. Отсутствие острых краев или «мертвых зон» предотвращает скопление краски или пропущенные пятна, обеспечивая превосходную долговечность в агрессивных средах на открытом воздухе.

2. Отсутствие «мертвых зон» для скопления воды и пыли. В отличие от верхних канавок квадратных труб или фланцевых каналов двутавровых балок, которые имеют тенденцию задерживать дождевую воду и пыль, что приводит к коррозии, изогнутая поверхность круглых труб позволяет дождевой воде стекать естественным путем, что значительно продлевает срок службы наружных муниципальных колонн и ландшафтных опор.

IV. Отличительные особенности архитектурной эстетики и сценариев применения

1. Интегрированный декоративный дизайн: изогнутый профиль подходит для ландшафтной архитектуры, стоек навесных стен и фасадов выставочных залов. Он сочетает в себе сферические капители колонн и изогнутые декоративные элементы, сочетая структурную нагрузку с архитектурной эстетикой, тогда как квадратные трубы и двутавровые балки часто выглядят резко индустриально.

2. Пригодность для ограниченного пространства: меньший внешний диаметр при той же несущей способности, что обеспечивает явные преимущества при прокладке инженерных коммуникаций, внутренних декоративных колоннах и компактных опорах для оборудования. V. Компромиссы в затратах (использование дифференциации: слабые и сильные стороны)

Слабые стороны: при сверхтяжелых нагрузках и плотно расположенных колоннах рамы двутавровые балки обеспечивают лучшее соотношение цены и качества. Ключевые сценарии применения: высотные конструкции, длинные пролеты, разнонаправленная нагрузка, открытые/ветроустойчивые места и интегрированные структурно-декоративные функции; круглые полые профили (CHS) обеспечивают более низкую общую стоимость жизненного цикла в этих областях.

VI. Краткое изложение дифференцированного позиционирования

H-образные балки: сосредоточьтесь на многоэтажных, плотно расположенных каркасах. Квадратные трубы: сосредоточьтесь на обычных промышленных предприятиях с небольшими пролетами. Колонны с круглыми полыми сечениями (CHS): сосредоточены на проектах с длинными пролетами, высотными зданиями, разнонаправленной нагрузкой и комплексными проектами с ландшафтной структурой; они обеспечивают незаменимое преимущество на рынке благодаря устойчивости к скручиванию, низкой ветроустойчивости и простоте защиты от коррозии.

Комплексный рабочий процесс обработки колонны из круглой полой стальной трубы

I. Классификация продукции

1. Бесшовные колонны CHS: производятся путем глубокой обработки готовых бесшовных стальных труб; обычно используется для малых и средних диаметров и высокоточных несущих колонн (φ60–φ630).

2. Прокатные и сварные колонны CHS: производятся путем прокатки стального листа в цилиндр с последующей продольной и/или кольцевой сваркой; используется для колонн большого диаметра и тяжелых нагрузок (стандартный метод для колонн очень большого диаметра >φ630).

II. Стандартные этапы обработки (общие последующие процессы для обоих типов)

Процесс 1: Проверка сырья и схема резки

1. Бесшовные трубы: входной контроль материала, наружного диаметра, толщины стенки и отчеты о дефектах; отрезать по длине с помощью пил с ЧПУ или плазменных резаков.

2. Прокатные/сварные трубы: входная дефектоскопия и выравнивание стальных листов; ЧПУ резка по разработанной ширине и фаска.

При резке учитываются припуски на сварочную усадку и механическую обработку.

Процесс 2: прокатка и формовка (только для прокатанных/сварных CHS)

1. Стальной лист прокатывают в цилиндр на трехвалковом листогибочном станке; края выровнены и закрыты.

2. Прихватка для фиксации; регулировка округлости и перекоса кромок (перекос ≤ 10% толщины стенки).

Процесс 3: Сварка швов корпуса основной трубы

1. Сварка продольного шва: автоматическая сварка под флюсом (SAW) с формированием как внутреннего, так и наружного валиков — для продольного шва катаной трубы;

2. Послесварочные работы: Визуальный контроль сварных швов → Ультразвуковой контроль (УЗК) (100% контроль сварных швов класса I);

3. Стыковая сварка по окружности для многосегментного соединения длинных колонн: также используется двусторонняя сварка SAW и неразрушающий контроль (неразрушающий контроль).

Процесс 4: Скругление и выпрямление круглых труб

Катаные и сварные трубы испытывают значительную сварочную деформацию; для коррекции округлости и прямолинейности используется специализированный гидравлический закругляющий станок, контролирующий овальность до ≤D/1000; бесшовные трубы требуют лишь незначительной корректировки выпрямления.

Процесс 5: Торцевая фаска и обработка торцевой поверхности (критический процесс)

Токарный станок с ЧПУ / Торцевое фрезерование:

· Оба торца трубы отфрезеровать и срезать сварочные фаски, обеспечив перпендикулярность торца;

· Для колонн, требующих фланцевых соединений, прецизионно обработайте втулку (патрубок) на конце трубы, чтобы обеспечить плоское прилегание заподлицо с фланцем.

Процесс 6: Сборка и сварка концевых компонентов колонны

1. Сборка опорной плиты колонны: расположение и сборка квадратных/круглых опорных плит и ребер жесткости с последующей прихваткой для позиционирования;

2. Верхняя пластина колонны и торцевая крышка: цельношовная сварка торцевой крышки для герметизации отверстия трубы и предотвращения попадания воды;

3. Пояса/Планки проушины/Плиты кольцевого соединения: Компоновка по чертежам, сборка по окружности трубы и фиксация прихваточным сварным швом;

4. Внутренние кольца жесткости (для тяжелых высотных колонн): Поэтапный подъем и установка внутренних кольцевых пластин жесткости, закрепленных внутренней прихваткой.

Процесс 7: Сварка компонентов во всех положениях

1. Ребра и выступы опорной плиты: сварены с использованием сварки в защитном газе или дуговой сварки под флюсом (SAW);

2. Сварные швы ответственных соединений: подвергаются неразрушающему контролю УЗ в соответствии с требованиями проекта.

Процесс 8: Корректировка готового изделия и сверление отверстий

1. Коррекция сварочных деформаций и прямолинейности колонны сочетанием пламенного нагрева и механических методов;

2. Сверление на станке с ЧПУ отверстий под болты и инженерные коммуникации в необходимых местах. Процесс 9: Удаление ржавчины и антикоррозионная обработка

1. Дробеструйная очистка до степени Sa2,5 для удаления окалины и ржавчины;

2. Покрытие: Грунтовка + промежуточный слой + финишное покрытие; при необходимости перейдите к процессу горячего цинкования.

Процесс 10: Нумерация готовой продукции, проверка, упаковка и отгрузка

1. Отметьте идентификатор компонента, линии сетки и уровни высот;

2. Комплексная проверка размеров, сварных швов и антикоррозионного покрытия перед складированием.

III. Сравнение двух процессов

1. Бесшовные колонны из круглых полых стальных труб: короткое время обработки, отсутствие продольных сварных швов, отличная структурная целостность; однако диаметр труб ограничен, а затраты на закупку труб большого диаметра высоки.

2. Колонны из катаных и сварных круглых труб: возможность изготовления сверхбольших диаметров с полностью настраиваемой толщиной стенок; включает в себя дополнительные этапы прокатки и продольной сварки, но обеспечивает более низкие затраты на крупногабаритные компоненты.

IV. Специализированная модификация (колонны из мегакруглых труб для высотных зданий)

1. Для бетононаполненных колонн: на концах труб предварительно оставляются цементировочные и воздухоотводные отверстия;

2. Колонны из круглых труб переменного диаметра: изготавливаются путем прокатки и сварки конической переходной секции (переходника) для соединения труб разного диаметра.

Ключевые параметры производительности для колонн круглого полого сечения (CHS)

I. Геометрические характеристики

1. Обозначение

Формат: φD × t × L

·D: Внешний диаметр (мм); распространенные размеры включают φ89, 114, 165, 219, 273, 325, 426, 530, 630, 720, 820, 920, 1020...

·t: Толщина стенки (мм); 4–50 мм

·L: Стандартная длина обрезки; обычно 6 м/9 м/12 м; сверхбольшая длина достигается за счет сегментного сращивания

2. Размерные допуски

1. Овальность: ≤ D/1000.

2. Прямолинейность корпуса колонны: в пределах L/1000.

3. Перпендикулярность торца: ≤ t/10.

II. Механические свойства материала (основные марки: Q235B/Q355B)

Q355NL выбран для применения при низких температурах из-за его устойчивости к низкотемпературному воздействию.

III. Ключевые структурные параметры

1. Характеристики поперечного сечения (лучше, чем у квадратных труб/двутавровых балок того же веса)

· Радиус вращения одинаковый во всех направлениях; нет различия между сильными и слабыми осями;

· Коэффициент ветроустойчивости: μ ≈ 0,8 (против 1,3 для квадратных/прямоугольных труб и 1,5 для двутавровых балок); низкая ветровая нагрузка

1. Преимущество сжатия: высокий коэффициент стабильности осевого сжатия; несущая способность превышает таковую у прямоугольных колонн при той же площади сечения

2. Сопротивление кручению: полярный момент инерции для круглых секций значительно выше, чем для некруглых секций; отличные сейсмические характеристики и устойчивость к эксцентричным нагрузкам

IV. Характеристики сварных швов и неразрушающего контроля (НК)

1. Продольные/круговые сварные швы (класс I): 100% ультразвуковой контроль (UT); Сварные швы класса II: 20% выборочная UT;

2. Предел прочности сварного шва не ниже нормативного значения основного металла. V. Антикоррозийные характеристики

1. Степень удаления ржавчины при дробеструйной очистке: Sa2,5 (национальный стандарт);

2. Стандартная система покрытия: грунтовка + промежуточный слой + верхнее покрытие; общая толщина сухой пленки: 80–160 мкм;

3. Горячее цинкование: толщина цинкового покрытия ≥85 мкм; Предназначен для прибрежных агрессивных сред.

VI. Технические характеристики бетононаполненных трубчатых колонн (CFT)

1. Марки бетона, обычно используемые для заполнения: C30, C40 или C50;

2. Синергетическая несущая способность стальной трубы и бетона; общая осевая несущая способность увеличилась в 2–3 раза; обычно используется в сверхвысотных сооружениях.

VII. Характеристики установки и подключения

1. Фланцевое соединение: используются высокопрочные болты класса 8,8 или 10,9;

2. Опорная плита колонны: Толщина плиты 16–60 мм; оснащен закладными анкерными болтами (М20–М64).