Не пропускайте популяризирането на знанията за портални стоманено-рамкови промишлени сгради
Най-общо казано, портална стоманено-рамкова индустриална сграда е индустриална сграда със стоманена конструкция като основна носеща система. Основното в дизайна ѝ е използването на портална стоманена рамка като основна носеща опора – оформена като ежедневни врати, тя е семпла, но достатъчно стабилна, за да понесе тежестта на основната конструкция на сградата. Тя е и често срещан лек тип, като основните носещи компоненти включват стоманени греди и стоманени колони, което представлява цялостно оформление с форма на „врата“, типично за портални стоманени рамки за промишлени сгради.
Структурната форма на порталните стоманено-рамкови промишлени сгради може да се адаптира гъвкаво към реалните нужди. По-специално, леките портални стоманено-рамкови промишлени сгради са идеални за стоманени цехови сградибез производствени кранове, докато тежкотоварните са задължителни за тези, които се нуждаят от кранове за транспортиране на тежки материали/оборудване. По отношение на оформлението, те предлагат опции с един, два и няколко отвора и могат да бъдат оборудвани с надвеси на стрехи, анекси или дори надстроени домногоетажни стоманени сградиспоред изискванията на проекта. Могат да бъдат изработени и персонализирани модификации (напр. устойчиви на дъжд надвеси на стрехи, малки помощни пристройки).
Тези предимства правят порталните стоманено-рамкови промишлени сгради подходящи за нуждите на строителната индустрия. Без прекомерни носещи колони, те избягват препятствия при поставянето на фабрично оборудване, съхранението на складови стоки или улесняването на работата на работниците. Освен това, ключовите им компоненти могат да бъдат предварително изработени във фабрики и сглобени на място – това не само съкращава строителния цикъл на порталните стоманено-рамкови промишлени сгради, но и гарантира постоянно качество. Те също така са устойчиви на вятър, сняг и земетресения, което осигурява дългосрочна стабилност.
В днешно време, порталните стоманено-рамкови промишлени сгради са не само първият избор за фабрични цехове и големи складови помещения, но и надеждни за търговски обекти и културни и развлекателни съоръжения. Всъщност всички проекти, изискващи отворено вътрешно пространство, дават приоритет на сглобяемите портални стоманено-рамкови промишлени сгради, тъй като те балансират функционалност, ефективност и издръжливост – ключови причини за тяхната популярност в съвременното строителство.
Лесно разбиране на компонентите и структурните детайли на портални стоманено-рамкови промишлени сгради
В основните конструктивни компоненти на портални стоманено-рамкови промишлени сгради, колоните и покривните греди могат да бъдат проектирани като H-образни или решетъчни елементи с плътни ребра. За да се намали разходът на стомана, тези елементи могат да приемат и променливо напречно сечение, базирано на разпределението на диаграмата на огъващия момент. Въпреки че елементите с плътни ребра използват малко повече стомана, те са лесни за производство и се прилагат широко в практически проекти на портални стоманено-рамкови промишлени сгради.
За вторичната конструкция на портални стоманено-рамкови промишлени сгради, студеноформованата тънкостенна стомана е предпочитана за покривни греди и стенни облицовки; ако разстоянието между колоните на инсталацията надвишава 12 м, фермените греди са по-икономични. Като огъващи се елементи, вторичната конструкция се свързва с основната твърда рамка чрез болтове - тя поема натоварванията от ограждащата система, прехвърля ги към основната конструкция и осигурява странична опора, за да подобри цялостната стабилност на основната конструкция в портални стоманено-рамкови промишлени сгради.
Ядрото на ограждащата система за портални стоманени рамкови промишлени сгради са облицовъчните панели, които обикновено са изработени от валцувани тънки метални листове или други леки композитни материали. Тези панели са свързани с вторичната конструкция чрез специфични методи, за да поемат външни натоварвания като вятър, сняг и строителни товари. Струва си да се отбележи, че облицовъчните панели не само се поддържат от вторичната конструкция, но също така могат да осигурят странична опора за вторичната конструкция, като по този начин до известна степен повишават нейната стабилност.
Освен това, след като облицовъчните панели са свързани към вторичната конструкция, те образуват силна срязваща коравина в собствената си равнина – явление, известно като „ефект на диафрагмата“. Този ефект позволява на плоско натоварените портални стоманенорамкови промишлени сгради да имат определени пространствени структурни характеристики.
Освен това, укрепванията на покрива и междуколонните укрепвания на портални стоманени рамкови промишлени сгради обикновено се проектират като опънати елементи, като предпочитаният избор е затегнатите напречни стоманени укрепвания. Ако конструкцията включва кранове с товароносимост над 5 тона, междуколонните укрепвания трябва да бъдат заменени с ъглови стоманени или други профилни стоманени укрепвания. За междуколонните укрепвания в мецанинната конструкция на портални стоманени рамкови промишлени сгради също трябва да се изберат ъглови стоманени или други профилни стоманени укрепвания.
Според реалните архитектурни изисквания, елементите на портални стоманени рамки с различни размери могат да бъдат подредени и комбинирани, за да образуват разнообразни структурни форми, които отговарят на нуждите на различни едноетажни сгради. Често срещани форми включват тези с частични мецанини, с вентилационни отвори или парапети, с навеси и с надвеси на стрехите. Те могат да бъдат проектирани и като едноскатни, многопролетни с единичен гребен и двойни наклони, многопролетни с множество била и множество наклони, както и комбинирани високи и ниски отвори. Освен това, в някои сценарии се използват и рамкови портални стоманени рамки.
▪ Основни форми на Портални стоманено-рамкови сградиâ € <
▪ Локални фуги на втория етаж Вижте многоетажни рамкови системи
В производните структурни форми на портални стоманени рамки, крановото оборудване може да бъде гъвкаво разположено според реалните нужди, като едновременно с това могат да се добавят и частични пространства на втория етаж.
По същество, фронтонните портални рамки също принадлежат към категорията на многопролетните портални рамки; основната разлика се състои в техните междинни колони, чиято ориентация на сечението е завъртяна на 90 градуса в сравнение с тази на конвенционалните колони на порталните рамки.
Избор на стомана за портални стоманени рамки на промишлени сгради въз основа на стандарти и общи марки
Изборът на стомана за портални рамки на промишлени сгради трябва да се основава на китайските национални стандарти. Код за проектиране на стоманени конструкции (GB 50017) и Техническа спецификация за стоманени конструкции на леки портално-рамкови сгради (GB 51022). Най-често използваните марки стомана и техните сценарии на приложение са следните:
Стоманата Q235, като най-често използваният и икономичен избор, има граница на провлачване от 235N/mm² и притежава добра якост, пластичност и заваряемост. Тя отговаря на изискванията на повечето портални рамкови сгради без кранове или с кранове с малък тонаж; тя е не само предпочитаният материал за основните рамки (греди, колони), но и стоманата, обикновено използвана за вторични конструкции (греди, стенни облицовки);
Стоманата Q355 (преди това обозначавана като Q345) е подходяща за по-критични компоненти, с граница на провлачване от 355N/mm². Якостта ѝ е приблизително с 36% по-висока от тази на стомана Q235. Когато конструкцията има голям обхват, тежко натоварване (като например при кранове с голям тонаж) или голямо разстояние между колоните, използването на стомана Q355 може ефективно да намали размера на напречното сечение на компонентите и да спести разход на стомана. Въпреки че единичната ѝ цена е малко по-висока, тя предлага по-добра обща икономичност и често се използва за основни рамки (греди, колони), подложени на големи натоварвания.
Стомани с по-висока якост като Q390, Q420 и Q460 рядко се използват в портални рамки и се разглеждат само в свръхголеми проекти със специални тежкотоварни кранове или екстремни условия на натоварване. Като цяло, Q235B или Q355B обикновено се използват за основни рамки (греди, колони), докато стоманата Q235 обикновено се използва за вторични конструкции (греди, стенни греди).
Практически принципи на оформление за портални стоманено-рамкови промишлени сгради
Разположението на порталните стоманено-рамкови индустриални сгради следва систематична логика на планиране, като се фокусира върху странични твърди рамки, надлъжно укрепване, ограждащи системи и вторични конструкции. Детайлите са следните:
- Разположение на страничната твърда рамка (основна система за странично устояване на силата): Като „скелет“ на портални стоманено-рамкови промишлени сгради, страничните твърди рамки поемат всички вертикални и странични натоварвания. Разстоянията между опорите трябва да се определят въз основа на изискванията на процеса, като например ширина на производствената линия, разположение на оборудването и логистични проходи. Обичайният икономически диапазон варира от 18 м до 36 м; по-големите разстояния (напр. над 45 м) са технически осъществими, но изискват икономическо сравнение - понякога използването на ферми или скоби е по-рентабилно. Страничните твърди рамки могат да бъдат подредени като едноразпръсни, двуразпръсни или многоразпръсни. При многоразпръснати конструкции междинните колони обикновено приемат формата на колони с щифтови краища, които са шарнирно свързани към греди, за да се опрости конструкцията и да се спестят материали. Разстоянието между колоните (т.е. разстоянието между твърдите рамки) е ключов фактор, влияещ върху разхода на стомана и икономията; обичайното икономическо разстояние между колоните е от 6 м до 9 м, а 7.5 м или 8 м се използва широко в сценарии без кранове или с кранове с малък тонаж. Увеличаването на разстоянието между колоните (например до 12 м) значително ще увеличи разхода на стомана за твърди рамкови греди и кранови греди, но намалява броя на твърдите рамки и основите – необходими са всеобхватни компромиси и разходът на стомана за греди и стенни обшивки също ще се увеличи съответно. Височината на стрехите се определя от сервизния просвет, височината на горната част на крановата релса и височината на покривната конструкция; наклонът на покрива обикновено е от 5% до 10% (приблизително 1/20 до 1/10) – твърде малкият наклон е неблагоприятен за отводняване, докато твърде големият наклон увеличава обема на сградата и разхода на стомана.
- Разположение на надлъжната система за укрепване (осигуряване на обща стабилност): Надлъжната система за укрепване действа като „лигаменти“ на портални стоманени рамкови промишлени сгради, свързвайки отделни странични твърди рамки в стабилно пространствено цяло, за да издържат на надлъжни натоварвания (като надлъжни ветрови натоварвания, сеизмични сили и надлъжни сили на спиране от кран) и да осигурят стабилност по време на монтажа. Що се отнася до разположението на елементите, хоризонталните укрепвания на покрива обикновено се разполагат в крайните полета (първи или втори) и средните полета на температурните секции на определени интервали (напр. ≤60 м); за дълги цехове трябва да се поставят температурни разширителни фуги, като укрепванията се монтират от двете страни на фугите. Междуколонните укрепвания трябва да се разполагат в същите полета като хоризонталните укрепвания на покрива, за да се образува здрава странична, устойчива на сила фермова система, прехвърляща натоварванията към основата. За формите на елементите обикновено се използват напречни кръгли стоманени (затегнати с обтегачи) или ъглови стоманени напречни форми - кръглите стоманени укрепвания са леки и икономични, носят само опън (проектирани като опънати елементи), което ги прави най-разпространената форма. Когато напречните укрепвания не могат да се монтират на места с големи отвори за врати или проходи, вместо това могат да се използват портални укрепвания. Основните му функции включват осигуряване на опорни точки извън равнината за твърди рамкови колони, за да се намали ефективната им дължина, пренасяне и съпротивление на надлъжни хоризонтални сили и осигуряване на цялостната стабилност на конструкцията по време на монтажа.
- Разположение на системата за ограждения и вторичната конструкция: Разстоянието между гредите и стенните облегалки в портални стоманено-рамкови сгради се определя главно от здравината и коравината на покривните и стенните панели, с обичайно разстояние от 1.5 м. За да се намали ефективната дължина извън равнината на гредите и стенните облегалки и да се подобри носещата способност, трябва да се монтира система от свързващи пръти и подпори (обикновено изработени от кръгла стомана), за да се образува стабилна система за носещи сили. Ветроустойчивите колони са разположени на фронтоните, за да поемат ветровите натоварвания, предавани от фронтонните стенни панели; горните им краища са шарнирно закрепени към твърди рамкови греди чрез крайни плочи, което позволява предаването както на хоризонтални, така и на вертикални сили.
- Обобщение на процеса на основно оформление: Основният процес на оформление на портални стоманено-рамкови сгради следва логиката „ориентирано към търсенето → предварително планиране → систематично оформление → изчисление и оптимизация“. Първо, определете разстоянието, височината, тонажа на крана и позициите на вратите въз основа на изискванията на процеса; след това първоначално потвърдете икономически разумното разстояние между колоните (напр. 7.5 м) и наклона на покрива (напр. 1/10); след това подредете страничните твърди рамки, за да формират основната носеща система; след това монтирайте надлъжно укрепване, като поставите укрепване на покрива и междуколонно укрепване в крайните полета и средните температурни секции, за да изградите стабилна пространствена структура; впоследствие разумно подредете вторични конструкции като греди, стенни облегалки и техните системи за свързващи пръти; накрая, настройте фронтонната система и подредете вятърни колони. В крайна сметка, всички оформления трябва да бъдат моделирани, изчислени и оптимизирани с помощта на софтуер за структурни изчисления (като PKPM, YJK), за да се гарантира, че всички принципи на оформлението са спазени.
Проектни точки за портални стоманено-рамкови промишлени сгради: сеизмична устойчивост и пожарозащита
При проектирането на портални стоманено-рамкови промишлени сгради за сеизмична устойчивост, първото нещо, върху което трябва да се съсредоточим, е рационалността на цялостното разположение: масата и коравината на конструкцията на работилницата трябва да бъдат равномерно разпределени. Това гарантира, че работилницата поема равномерно усилието и се деформира координирано при сеизмично действие, като минимизира риска от локално претоварване и последващи структурни повреди, причинени от неравномерна коравина. За напречно конструктивно проектиране са по-подходящи твърди рамки или рамки, при които покривната ферма и колоните образуват известна степен на консолидация - тази конструкция напълно използва носещите характеристики на стоманената конструкция, намалява напречната структурна деформация и допълнително повишава сеизмичния капацитет.
Особено важно е да се отбележи, че повечето повреди по портални стоманени рамки на промишлени цехове се причиняват от нестабилност на елементите, а не от недостатъчна якост на елементите. Следователно, разумното разположение на укрепващата система е от решаващо значение: научното разположение на компоненти, като например междуколонни укрепвания и хоризонтални укрепвания на покривни ферми, може ефективно да осигури цялостната стабилност на конструкцията на цеха и да предотврати нестабилността на елементите при сеизмично въздействие. Освен това, проектирането на конструктивните свързващи възли трябва да бъде строго контролирано - важно е да се гарантира, че възлите не се разрушават преди пълното напречно сечение на конструктивните елементи, което позволява на елементите да влязат в пластично работно състояние и да абсорбират напълно сеизмичната енергия, като по този начин се максимизира сеизмичната устойчивост на сградата.
Основни предимства на порталните стоманено-рамкови промишлени сгради: ефективност, собствено тегло и пространствена адаптивност
Популярността на порталните стоманено-рамкови промишлени сгради в индустриалния сектор произтича от техните практически предимства в множество аспекти. Започвайки с ефективността на строителството, стоманените конструктивни компоненти на тези сгради могат да се произвеждат масово във фабрики, което елиминира необходимостта от сложни работи по изливане на място; след като бъдат транспортирани до строителната площадка, сградата може да бъде завършена само чрез сглобяване на компонентите. Целият процес е прост и ефикасен, което значително съкращава строителния цикъл на проекта и помага на предприятията да стартират производството по-бързо.
По отношение на собственото тегло на сградата, предимството на порталните стоманено-рамкови промишлени сгради е още по-забележимо: те могат да намалят структурната маса на сградата с приблизително 30%. Тази характеристика е особено важна в два сценария – единият са райони с ниска носеща способност на основите, където по-лекото собствено тегло намалява натиска върху основите и понижава разходите за укрепване на основите; другият е райони с висок интензитет на сеизмично укрепване, където по-леката конструкция намалява инерционната сила при сеизмично действие, което води до много по-добра цялостна икономичност в сравнение с традиционните стоманобетонни конструктивни системи.
Що се отнася до оползотворяването на пространството и функционалната адаптивност, порталните стоманено-рамкови промишлени сгради също се представят добре. Икономичният им обхват обикновено варира от 24 до 30 метра, осигурявайки достатъчно пространство за операции и отговаряйки на нуждите от голямо пространство за различни промишлени дейности, като например механична обработка и логистично съхранение; в същото време структурният дизайн предлага висока гъвкавост. Предприятията могат да адаптират конструкцията в многоетажни или многопролетни конфигурации въз основа на реалните си производствени нужди и дори да инсталират специално промишлено оборудване като кранове, напълно адаптирайки се към производствените сценарии на различните индустрии.
Проектиране на пожарна защита: справяне с недостатъка на топлоустойчивостта на стоманата и избягване на риска от срутване
Промишлените сгради с портални стоманени рамки имат забележителен недостатък: ниската огнеустойчивост на стоманените им конструкции. След като температурата на стоманата надвиши 100℃, нейните характеристики постепенно се променят с повишаването ѝ: якостта на опън намалява непрекъснато, докато пластичността се увеличава; когато температурата достигне 500℃, якостта на стоманата пада до изключително ниско ниво, неспособна да поддържа теглото на сградата, което в крайна сметка може да доведе до срутване на стоманената конструкция.
Следователно, проектните норми ясно постановяват, че ако температурата на повърхността на стоманената конструкция може да бъде в среда над 150℃, трябва да се вземат мерки за топлоизолация и противопожарна защита. В момента най-често използваното решение в индустрията е нанасянето на топлоустойчиви покрития върху повърхността на стоманената конструкция - тези покрития образуват топлоизолационен слой във високотемпературна среда, забавяйки скоростта на повишаване на температурата на стоманата, печелейки време за спасяване при пожар и предпазвайки характеристиките на стоманата от бързо разграждане, като ефективно избягват риска от срутване на сградата.
За автора: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd обхваща площ от 120,000 XNUMX квадратни метра. Ние сме ангажирани с дизайна, бюджета на проекта, производството и монтаж на стоманени конструкции PEB и сандвич панели с второстепенна квалификация за генерален изпълнител. Нашите продукти обхващат леки стоманени конструкции, PEB сгради, евтини сглобяеми къщи, контейнерни къщи, C/Z стомана, различни модели цветни стоманени плочи, PU сандвич панели, EPS сандвич панели, сандвич панели от минерална вата, панели за хладилни камери, пречиствателни плочи и други строителни материали.