Nevynechávejte popularizaci znalostí o portálových ocelových rámových průmyslových budovách
Obecně řečeno, průmyslová budova s portálovou ocelovou konstrukcí je průmyslová budova s ocelovou konstrukcí jako hlavním nosným systémem. Jeho konstrukční jádro spočívá v použití ocelového portálového rámu jako hlavní nosné podpěry – ve tvaru běžných dveří je jednoduchý, ale dostatečně stabilní, aby unesl hmotnost hlavní konstrukce budovy. Jedná se také o běžný lehký typ s hlavními nosnými prvky, včetně ocelových nosníků a ocelových sloupů, což představuje celkově rozvržení ve tvaru „dveří“, které je typické pro průmyslové ocelové portálové rámové budovy.
Konstrukční tvar průmyslových budov s portálovou ocelovou konstrukcí lze flexibilně přizpůsobit skutečným potřebám. Konkrétně jsou lehké průmyslové budovy s portálovou ocelovou konstrukcí ideální pro ocelové dílenské budovybez výrobních jeřábů, zatímco těžké jeřáby jsou nutností pro ty, kteří potřebují jeřáby k přepravě těžkých materiálů/zařízení. Co se týče uspořádání, nabízejí jednopolové, dvoupolové a vícepolové varianty a mohou být vybaveny okapovými přesahy, přístavbami nebo dokonce modernizovány navícepodlažní ocelové budovydle požadavků projektu. Lze jim také přizpůsobit individuální úpravy (např. dešťově odolné okapové přesahy, malé pomocné přístavby).
Díky těmto výhodám jsou portálové ocelové rámové průmyslové budovy vhodné pro potřeby stavebnictví. Díky nadměrnému množství nosných sloupů se vyhýbají překážkám při umisťování továrního vybavení, skladování skladovaného zboží nebo usnadňování práce pracovníků. Jejich klíčové komponenty lze navíc prefabrikovat v továrnách a montovat na místě – to nejen zkracuje stavební cyklus portálových ocelových rámových průmyslových budov, ale také zajišťuje konzistentní kvalitu. Jsou také silně odolné vůči větru, sněhu a zemětřesení, což zajišťuje dlouhodobou stabilitu.
V dnešní době nejsou portálové ocelové rámové průmyslové budovy jen první volbou pro tovární dílny a velké skladovací prostory, ale jsou také spolehlivými pro komerční prostory a kulturní a zábavní zařízení. Ve skutečnosti všechny projekty vyžadující otevřený vnitřní prostor upřednostňují prefabrikované portálové ocelové rámové průmyslové budovy, protože vyvažují funkčnost, efektivitu a trvanlivost – klíčové důvody jejich popularity v moderní výstavbě.
Snadno pochopte komponenty a konstrukční detaily portálových ocelových rámových průmyslových budov
V hlavních konstrukčních prvcích portálových ocelových rámových průmyslových budov mohou být sloupy a střešní nosníky navrženy jako prvky s plnými stojinami ve tvaru H nebo jako příhradové prvky. Pro snížení spotřeby oceli mohou tyto prvky také nabývat proměnného průřezu na základě rozložení ohybového momentu v diagramu. I když prvky s plnými stojinami spotřebují o něco více oceli, snadno se vyrábějí a jsou široce používány v praktických projektech portálových ocelových rámových průmyslových budov.
Pro sekundární konstrukci průmyslových budov s ocelovým rámem se pro střešní vaznice a stěnové pásy preferuje tenkostěnná ocel tvarovaná za studena; pokud rozteč sloupů v zařízení přesahuje 12 m, jsou ekonomičtější vaznice příhradového typu. Jako ohybové prvky se sekundární konstrukce připojuje k hlavnímu pevnému rámu pomocí šroubů – nese zatížení z opláštění, přenáší je na hlavní konstrukci a poskytuje boční oporu pro zvýšení celkové stability hlavní konstrukce v průmyslových budovách s ocelovým rámem.
Jádrem systému pláště pro průmyslové ocelové rámové portálové budovy jsou obkladové panely, které jsou obvykle vyrobeny z tenkých plechů válcovaných tvarovaných do profilů nebo jiných lehkých kompozitních materiálů. Tyto panely jsou spojeny se sekundární konstrukcí specifickými metodami, aby nesly vnější zatížení, jako je vítr, sníh a stavební zatížení. Za zmínku stojí, že obkladové panely nejsou pouze podepřeny sekundární konstrukcí, ale mohou také poskytovat boční oporu pro sekundární konstrukci, čímž do určité míry zvyšují její stabilitu.
Navíc po připojení obkladových panelů k sekundární konstrukci vytvářejí ve své vlastní rovině silnou smykovou tuhost – jev běžně známý jako „membránový efekt“. Tento efekt umožňuje, aby rovinně zatížené portálové ocelové rámové průmyslové budovy měly určitý prostorový konstrukční výkon.
Kromě toho se střešní ztuže a mezisloupové ztužení portálových ocelových rámových průmyslových budov obvykle navrhují jako tahové prvky, přičemž se upřednostňuje použití utažených křížových ocelových ztužidel. Pokud konstrukce zahrnuje jeřáby s nosností nad 5 tun, musí být mezisloupové ztužení nahrazeno úhlovými ocelovými ztužemi nebo jinými profilovými ocelovými ztužemi. Pro mezisloupové ztužení v mezipatrové části portálových ocelových rámových průmyslových budov by se měly zvolit také úhlové ocelové ztužení nebo jiné profilové ocelové ztužení.
Podle skutečných architektonických požadavků lze prvky ocelových rámů portálů různých velikostí uspořádat a kombinovat do různých konstrukčních tvarů, které splňují požadavky na použití různých jednopatrových budov. Mezi běžné tvary patří prvky s částečnými mezipatry, s větracími otvory nebo parapety, s přístřešky a s okapovými převisy. Mohou být také navrženy jako jednopolové, vícepolové s jedním hřebenem a dvojitými sklony, vícepolové s více hřebeny a více sklony a kombinované s vysokými a nízkými rozpětími. Kromě toho se v některých scénářích používají také rámové portálové ocelové rámy.
▪ Základní formy Portálové ocelové rámové budovy
▪ Lokální spoje ve druhém patře Viz rámové systémy pro více pater
V odvozených konstrukčních formách portálových ocelových rámů lze jeřábové zařízení flexibilně uspořádat podle skutečných potřeb a zároveň přidat částečné prostory ve druhém patře.
Štítové portálové rámy v podstatě také patří do kategorie vícepolových portálových rámů; hlavní rozdíl spočívá v jejich mezilehlých sloupech, jejichž orientace průřezu je otočena o 90 stupňů ve srovnání s konvenčními sloupy portálových rámů.
Výběr oceli pro portálové ocelové rámové průmyslové budovy na základě norem a běžných jakostí
Výběr oceli pro portálové rámy průmyslových budov musí být založen na čínských národních normách. Předpis pro návrh ocelových konstrukcí (GB 50017) a Technická specifikace pro ocelové konstrukce lehkých portálových budov (GB 51022). Běžně používané jakosti ocelí a jejich případy použití jsou následující:
Ocel Q235, jakožto nejčastěji používaná a nejúspornější volba, má mez kluzu 235 N/mm² a vyznačuje se dobrou pevností, tažností a svařitelností. Splňuje požadavky většiny portálových budov bez jeřábů nebo s malotonážními jeřáby; je nejen preferovaným materiálem pro hlavní rámy (nosníky, sloupy), ale také ocelí obvykle používanou pro sekundární konstrukce (vaznice, stěnové pásy);
Ocel Q355 (dříve označovaná jako Q345) je vhodná pro kritickější komponenty s mezí kluzu 355 N/mm². Její pevnost je přibližně o 36 % vyšší než u oceli Q235. Pokud má konstrukce velké rozpětí, vysoké zatížení (například u velkotonážních jeřábů) nebo velké rozteče sloupů, může použití oceli Q355 účinně zmenšit průřez komponentů a ušetřit spotřebu oceli. I když je její jednotková cena o něco vyšší, nabízí celkově lepší hospodárnost a často se používá pro hlavní rámy (nosníky, sloupy) vystavené velkému zatížení.
Oceli s vyšší pevností, jako jsou Q390, Q420 a Q460, se v portálových rámech používají jen zřídka a zvažují se pouze u velmi velkých projektů se speciálními těžkými jeřáby nebo extrémními zatěžovacími podmínkami. Celkově se pro hlavní rámy (nosníky, sloupy) běžně používá ocel Q235B nebo Q355B, zatímco pro sekundární konstrukce (vaznice, stěnové pásy) se obvykle používá ocel Q235B.
Praktické principy návrhu pro průmyslové budovy s ocelovými rámy
Uspořádání ocelových rámových průmyslových budov s portálem se řídí systematickou plánovací logikou se zaměřením na boční tuhé rámy, podélné ztužení, systémy opláštění a sekundární konstrukce. Podrobnosti jsou následující:
- Uspořádání boční tuhé konstrukce (hlavní systém odolávající boční síle): Jako „kostra“ průmyslových budov s portálovou ocelovou konstrukcí nesou boční tuhé rámy veškerá svislá i boční zatížení. Rozpětí by měla být určena na základě procesních požadavků, jako je šířka výrobní linky, uspořádání zařízení a logistické průchody. Běžné ekonomické rozpětí se pohybuje od 18 m do 36 m; větší rozpětí (např. nad 45 m) jsou technicky proveditelná, ale vyžadují ekonomické srovnání – někdy je použití vazníků nebo konzol nákladově efektivnější. Boční tuhé rámy lze uspořádat jako jednopolové, dvoupolové nebo vícepolové. U vícepolových uspořádání mají mezilehlé sloupy obvykle tvar sloupů s čepy, které jsou kloubově připojeny k nosníkům, aby se zjednodušila konstrukce a ušetřil materiál. Rozteč sloupů (tj. vzdálenost mezi tuhými rámy) je klíčovým faktorem ovlivňujícím spotřebu oceli a hospodárnost; běžná ekonomická rozteč sloupů je 6 m až 9 m a 7.5 m nebo 8 m se široce používá v situacích bez jeřábů nebo s malotonážními jeřáby. Zvětšení rozteče sloupů (např. na 12 m) výrazně zvýší spotřebu oceli pro tuhé rámové nosníky a jeřábové nosníky, ale sníží počet tuhých rámů a základů – jsou nutné komplexní kompromisy a spotřeba oceli pro vaznice a nosníky stěn se také odpovídajícím způsobem zvýší. Výška okapu je určena světlou výškou, výškou vrcholu jeřábové kolejnice a výškou střešní konstrukce; sklon střechy je obvykle 5 % až 10 % (přibližně 1/20 až 1/10) – příliš malý sklon je nepříznivý pro odvodnění, zatímco příliš velký sklon zvyšuje objem budovy a spotřebu oceli.
- Rozložení podélného výztužného systému (zajištění celkové stability): Podélný ztužicí systém funguje jako „vazy“ portálových ocelových rámových průmyslových budov a spojuje jednotlivé boční tuhé rámy do stabilního prostorového celku, který odolává podélnému zatížení (jako je podélné zatížení větrem, seismické síly a podélné síly brzdění jeřábem) a zajišťuje stabilitu během instalace. Pokud jde o polohy v plánu, horizontální ztužení střechy se obvykle uspořádává v koncových polích (prvním nebo druhém) a středních polích teplotních sekcí v určitých intervalech (např. ≤60 m); u dlouhých dílen musí být osazeny teplotní dilatační spáry s výztuhami instalovanými na obou stranách spojů. Mezisloupové ztužení by mělo být uspořádáno ve stejných polích jako horizontální ztužení střechy, aby se vytvořil silný příhradový systém odolávající bočním silám, který přenáší zatížení do základů. Pro plánované tvary se obvykle používají křížové kruhové ocelové ztužení (utažené napínáky) nebo úhlové ocelové křížové tvarovky – kruhové ocelové ztužení je lehké a ekonomické, nesou pouze tah (navržené jako tahové prvky), takže je nejběžnější formou. Pokud nelze křížové ztužení instalovat v místech s velkými dveřními otvory nebo průchody, lze místo toho použít portálové ztužení. Mezi jeho hlavní funkce patří poskytování bodů podpory mimo rovinu pro tuhé rámové sloupy za účelem zkrácení jejich efektivní délky, přenos a odolávání podélným horizontálním silám a zajištění celkové stability konstrukce během instalace.
- Rozložení systému skříně a sekundární konstrukce: Rozteč vaznic a stěnových pásů v portálových ocelových rámových budovách je určena především pevností a tuhostí střešních a stěnových panelů, s běžnou roztečí 1.5 m. Pro snížení účinné délky vaznic a stěnových pásů mimo rovinu a zlepšení únosnosti by měl být instalován systém táhel a vzpěr (obvykle vyrobený z kruhové oceli), aby se vytvořil stabilní systém nesoucí síly. Zatížení větrem je uspořádáno na štítech, aby přenášelo zatížení větrem přenášené štítovými stěnovými panely; jejich horní konce jsou kloubově připojeny k pevným rámovým nosníkům pomocí koncových desek, což umožňuje přenos horizontálních i vertikálních sil.
- Souhrnný proces základního rozvržení: Základní proces návrhu portálových ocelových rámových budov se řídí logikou „orientováno na poptávku → předběžné plánování → systematické návrhy → výpočet a optimalizace“. Nejprve se určí rozpětí, výška, nosnost jeřábu a polohy dveří na základě procesních požadavků; poté se nejprve potvrdí ekonomicky rozumná rozteč sloupů (např. 7.5 m) a sklon střechy (např. 1/10); dále se uspořádají boční tuhé rámy pro vytvoření hlavního nosného systému; poté se instalují podélné ztužení, střešní ztužení a mezisloupové ztužení se nastaví v koncových polích a uprostřed teplotních úseků pro vytvoření stabilní prostorové konstrukce; následně se rozumně uspořádají sekundární konstrukce, jako jsou vaznice, stěnové pásy a jejich systémy táhel; nakonec se nastaví štítový systém a uspořádají se zavětrovací sloupy. Nakonec musí být všechna návrhy modelovány, vypočítány a optimalizovány pomocí softwaru pro statické výpočty (např. PKPM, YJK), aby se zajistilo splnění všech principů návrhu.
Návrhové body pro ocelové rámové průmyslové budovy s portálem: Seismická odolnost a požární ochrana
Při navrhování ocelových portálových průmyslových budov s ohledem na seismickou odolnost je třeba se v první řadě zaměřit na racionalitu celkového uspořádání: hmotnost a tuhost konstrukce dílny musí být rovnoměrně rozloženy. To zajišťuje, že dílna rovnoměrně nese sílu a koordinovaně se deformuje při seismickém působení, čímž se minimalizuje riziko lokálního přetížení a následného poškození konstrukce způsobeného nerovnoměrnou tuhostí. Pro příčné konstrukční řešení jsou vhodnější tuhé rámy nebo rámy, u kterých střešní vazník a sloupy tvoří určitý stupeň konsolidace – toto řešení plně využívá únosnost ocelové konstrukce, snižuje příčnou deformaci konstrukce a dále zvyšuje seismickou kapacitu.
Je obzvláště důležité poznamenat, že většina poškození ocelových rámů portálových průmyslových dílen je způsobena spíše nestabilitou prvků než jejich nedostatečnou pevností. Proto je rozumné uspořádání ztužovacího systému zásadní: vědecké umístění komponentů, jako jsou mezisloupové ztužení a horizontální ztužení střešních vazníků, může účinně zajistit celkovou stabilitu konstrukce dílny a zabránit nestabilitě prvků při seismickém působení. Kromě toho musí být návrh konstrukčních spojovacích uzlů přísně kontrolován – je nezbytné zajistit, aby uzly neselhaly před plným průřezem konstrukčních prvků, což umožní prvkům vstoupit do plastického pracovního stavu a plně absorbovat seismickou energii, čímž se maximalizuje seismická odolnost budovy.
Hlavní výhody ocelových portálových průmyslových budov: Účinnost, vlastní hmotnost a přizpůsobivost prostoru
Popularita průmyslových ocelových rámových portálových budov v průmyslovém sektoru pramení z jejich praktických výhod v mnoha ohledech. Počínaje efektivitou výstavby lze ocelové konstrukční prvky těchto budov hromadně vyrábět v továrnách, což eliminuje potřebu složitých betonářských prací na místě; po přepravě na staveniště lze budovu dokončit pouhou montáží komponentů. Celý proces je jednoduchý a efektivní, což výrazně zkracuje stavební cyklus projektu a pomáhá podnikům rychleji zahájit výrobu.
Pokud jde o vlastní hmotnost budovy, výhoda portálových ocelových rámových průmyslových budov je ještě výraznější: mohou snížit konstrukční hmotnost budovy přibližně o 30 %. Tato vlastnost je obzvláště důležitá ve dvou scénářích – jedním jsou oblasti s nízkou únosností základů, kde nižší vlastní hmotnost snižuje tlak na základy a snižuje náklady na výztuž základů; druhým jsou oblasti s vysokou intenzitou seismického zpevnění, kde lehčí konstrukce snižuje setrvačnou sílu při seismickém působení, což vede k mnohem lepší celkové ekonomice ve srovnání s tradičními železobetonovými konstrukčními systémy.
Pokud jde o využití prostoru a funkční přizpůsobivost, portálové ocelové rámové průmyslové budovy si také vedou dobře. Jejich ekonomický rozpon se obvykle pohybuje od 24 do 30 metrů, což poskytuje dostatek prostoru pro provoz a splňuje potřeby velkých prostor pro různé průmyslové činnosti, jako je mechanické zpracování a logistické skladování; zároveň konstrukční řešení nabízí vysokou flexibilitu. Podniky mohou upravit konstrukci do vícepodlažních nebo vícepolových konfigurací na základě svých skutečných výrobních potřeb a dokonce instalovat speciální průmyslové zařízení, jako jsou jeřáby, a plně se přizpůsobit výrobním scénářům různých odvětví.
Návrh protipožární ochrany: Řešení nedostatku tepelné odolnosti oceli a zabránění riziku zřícení
Průmyslové budovy s portálovou ocelovou konstrukcí mají pozoruhodnou slabinu: nízkou požární odolnost jejich ocelových konstrukcí. Jakmile teplota oceli překročí 100 °C, její vlastnosti se s rostoucí teplotou postupně mění: pevnost v tahu se neustále snižuje, zatímco plasticita se zvyšuje; když teplota dosáhne 500 °C, pevnost oceli klesá na extrémně nízkou úroveň, kdy není schopna unést hmotnost budovy, což může nakonec vést ke zřícení ocelové konstrukce.
Proto konstrukční normy jasně stanoví, že pokud povrchová teplota ocelové konstrukce může být v prostředí nad 150 °C, musí být přijata opatření tepelné izolace a protipožární ochrany. V současné době je v průmyslu nejběžněji používaným řešením nanášení tepelně odolných povlaků na povrch ocelové konstrukce – tyto povlaky tvoří tepelně izolační vrstvu ve vysokoteplotním prostředí, zpomalují rychlost nárůstu teploty oceli, kupují čas pro záchranné akce a chrání vlastnosti oceli před rychlou degradací, čímž účinně zabraňují riziku zřícení budovy.
O autorovi: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd se rozkládá na ploše 120,000 XNUMX metrů čtverečních. Zabýváme se návrhem, rozpočtem projektu, výrobou a montáž ocelových konstrukcí PEB a sendvičové panely se všeobecnými dodavatelskými kvalifikacemi druhého stupně. Naše produkty pokrývají lehké ocelové konstrukce, budovy PEB, nízkonákladové panelové domy, kontejnerové domy, C/Z ocel, různé modely barevných ocelových plechů, PU sendvičové panely, eps sendvičové panely, sendvičové panely z minerální vlny, panely pro chladírny, čisticí desky a další konstrukční materiály.