鋼結(jié)構(gòu)焊接加固時(shí),局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程,焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形,高溫作用使焊接部位的組織及性能劣化;而且焊縫必然存在缺陷,會(huì)產(chǎn)生新的裂紋;焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在殘余應(yīng)力,與其他作用結(jié)合可能導(dǎo)致開裂。焊接使結(jié)構(gòu)形成連續(xù)的整體,裂縫一旦失穩(wěn)擴(kuò)展,就有可能一斷到底,引發(fā)重大事故。
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。
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。
用軋機(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。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。軋機(jī)軋制H型鋼的優(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)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。