Stål ram -Steel frame

Ej att förväxla med struktursystem .
Stålramad bostadsutveckling
Rektangulär stålram, eller "perimeterram" i Willis-byggnaden (till höger) kontrasterade mot diagridramen på 30 St Mary Axe (i mitten), i London.

Stålram är en byggnadsteknik med en " skelettram " av vertikala stålpelare och horisontella I-balkar , konstruerade i ett rektangulärt rutnät för att stödja golv, tak och väggar i en byggnad som alla är fästa vid stommen. Utvecklingen av denna teknik gjorde byggandet av skyskrapan möjlig.

Begrepp

Den valsade stålprofilen eller tvärsnittet av stålpelare har formen av bokstaven " I ". De två breda flänsarna på en pelare är tjockare och bredare än flänsarna på en balk , för att bättre motstå tryckpåkänningar i strukturen. Fyrkantiga och runda rörsektioner av stål kan också användas, ofta fyllda med betong. Stålbalkar är anslutna till pelarna med bultar och gängade fästelement, och historiskt förbundna med nitar . I-balkens centrala "bana" är ofta bredare än en pelarbana för att motstå de högre böjmoment som uppstår i balkar.

Breda plåtar av ståldäck kan användas för att täcka toppen av stålramen som en "form" eller korrugerad form, under ett tjockt lager av betong och stålarmeringsstänger . Ett annat populärt alternativ är ett golv av prefabricerade betonggolvenheter med någon form av betongbeläggning. Ofta i kontorsbyggnader tillhandahålls den slutliga golvytan av någon form av upphöjt golvsystem där tomrummet mellan gångytan och konstruktionsgolvet används för kablar och luftbehandlingskanaler.

Ramen behöver skyddas från brand eftersom stål mjuknar vid hög temperatur och detta kan göra att byggnaden delvis kollapsar. När det gäller pelarna görs detta vanligtvis genom att kapsla in den i någon form av brandbeständig struktur såsom murverk, betong eller gipsskivor. Balkarna kan vara inkapslade i betong, gipsskivor eller sprutade med en beläggning för att isolera den från eldens hetta eller så kan den skyddas av en brandsäker takkonstruktion. Asbest var ett populärt material för att brandsäkra stålkonstruktioner fram till början av 1970-talet, innan hälsoriskerna med asbestfibrer förstods fullt ut.

Byggnadens exteriör "skinn" är förankrad i ramen med hjälp av en mängd olika konstruktionstekniker och efter en stor variation av arkitektoniska stilar . Tegelstenar , sten , armerad betong , arkitektoniskt glas , plåt och helt enkelt färg har använts för att täcka ramen för att skydda stålet från väder och vind.

Kallformade stålramar

Se även: Inramning (konstruktion)
Innerväggar av kallformat stål

Kallformade stålramar är också kända som lättviktsstålramar (LSF).

Tunna plåtar av galvaniserat stål kan kallformas till stålreglar för användning som ett strukturellt eller icke-strukturellt byggmaterial för både ytterväggar och skiljeväggar i både bostads-, kommersiella och industriella byggprojekt (bilden). Rummets dimension etableras med ett horisontellt spår som förankras i golv och tak för att skissera varje rum. De vertikala reglarna är anordnade i spåren, vanligtvis placerade 16 tum (410 mm) från varandra, och fästs upptill och nedtill.

De typiska profilerna som används i bostadsbyggande är den C-formade regeln och den U-formade banan, och en mängd andra profiler. Ramelement tillverkas vanligtvis i en tjocklek av 12 till 25 gauge . Tunga mätare, såsom 12 och 14 gauge, används vanligtvis när axiella belastningar (parallellt med längden på elementet) är höga, såsom i lastbärande konstruktion. Medeltunga mätare, såsom 16 och 18 gauge, används vanligtvis när det inte finns några axiella belastningar men tunga sidobelastningar (vinkelrätt mot elementet) såsom ytterväggsreglar som behöver motstå vindlaster från orkankraft längs kuster. Ljusmätare, såsom 25 gauge, används vanligtvis där det inte finns några axiella belastningar och mycket lätta sidobelastningar såsom i invändig konstruktion där delarna tjänar som inramning för demontering av väggar mellan rum. Väggfinishen är förankrad till regelns två flänssidor , vilket varierar från 1+1 ⁄ 4 till 3 tum (32 till 76 mm) tjock, och bredden på banan sträcker sig från 1+5 ⁄ 8 till 14 tum (41 till 356 mm). Rektangulära sektioner tas bort från banan för att ge åtkomst till elektriska ledningar.

Stålverk tillverkar galvaniserad stålplåt, basmaterialet för tillverkning av kallformade stålprofiler. Stålplåt rullformas sedan till de slutliga profilerna som används för inramning. Plåtarna är zinkbelagda (galvaniserade) för att förhindra oxidation och korrosion . Stålram ger utmärkt designflexibilitet tack vare det höga hållfasthets-till-viktförhållandet mellan stål, vilket gör att det kan spänna över långa avstånd och även motstå vind- och jordbävningsbelastningar.

Stålramade väggar kan designas för att erbjuda utmärkta termiska och akustiska egenskaper – en av de specifika övervägandena när man bygger med kallformat stål är att köldbryggor kan uppstå över väggsystemet mellan den yttre miljön och det invändiga konditionerade utrymmet. Köldbryggor kan skyddas mot genom att installera ett lager av externt fixerad isolering längs stålramen – vanligtvis kallad "värmebrott".

Avståndet mellan reglarna är vanligtvis 16 tum i mitten för hemmets ytter- och innerväggar beroende på designade belastningskrav. I kontorssviter är avståndet 24 tum (610 mm) på mitten för alla väggar förutom hiss- och trappbrunnar.

Historia

Användningen av stål istället för järn för konstruktionsändamål var till en början långsam. Den första byggnaden med järnram, Ditherington Flax Mill , hade byggts 1797, men det var inte förrän utvecklingen av Bessemer-processen 1855 som stålproduktionen gjordes tillräckligt effektiv för att stål skulle bli ett allmänt använt material. Billiga stål, som hade hög drag- och tryckhållfasthet och god duktilitet, fanns tillgängliga från omkring 1870, men smides- och gjutjärn fortsatte att tillfredsställa större delen av efterfrågan på järnbaserade byggprodukter, främst beroende på problem med att tillverka stål från alkaliska malmer. Dessa problem, främst orsakade av närvaron av fosfor, löstes av Sidney Gilchrist Thomas 1879.

Det var inte förrän 1880 som en era av konstruktion baserad på pålitligt mjukt stål började. Vid det datumet hade kvaliteten på de stål som producerades blivit någorlunda jämn.

Hemförsäkringsbyggnaden , färdig 1885, var den första som använde skelettramskonstruktion, vilket helt tog bort den bärande funktionen av dess murade beklädnad. I detta fall är järnpelarna bara inbäddade i väggarna, och deras bärförmåga verkar vara sekundär till murverkets kapacitet, särskilt för vindlaster. I USA var den första stålramsbyggnaden Rand McNally Building i Chicago, uppförd 1890.

Royal Insurance Building i Liverpool designad av James Francis Doyle 1895 (uppförd 1896–1903) var den första som använde en stålram i Storbritannien.

Se även

Referenser

externa länkar