Spring ikke over videnspopulariseringen om portalstålrammeindustribygninger
Generelt set er en industribygning med portalkonstruktion i stål en industribygning med en stålkonstruktion som det primære bærende system. Dens designkerne ligger i at bruge portalstålrammen som den primære bærende understøtning – formet som almindelige døre er den enkel, men stabil nok til at bære bygningens hovedvægt. Det er også en almindelig letvægtstype med primære bærende komponenter, herunder stålbjælker og stålsøjler, hvilket præsenterer et overordnet "dør"-formet layout, der typisk er for industribygninger med portalstålramme.
Den strukturelle form af industribygninger med portalstålramme kan fleksibelt tilpasses de faktiske behov. Specifikt er lette industribygninger med portalstålramme ideelle til stålværkstedsbygningeruden produktionskraner, mens kraftigere kraner er et must for dem, der har brug for kraner til at transportere tunge materialer/udstyr. Med hensyn til layout tilbyder de muligheder for enkeltspænd, dobbeltspænd og flerspænd og kan udstyres med tagudhæng, annekser eller endda opgraderes tilstålbygninger i flere etageri henhold til projektets krav. Personlige tilpasninger (f.eks. regntætte tagudhæng, små ekstra tilbygninger) kan også skræddersys til dem.
Disse fordele gør industribygninger med portalstålrammer velegnede til byggebranchens behov. Uden overdrevne støttesøjler undgår de forhindringer ved placering af fabriksudstyr, opbevaring af lagervarer eller fremme af medarbejdernes arbejde. Desuden kan deres nøglekomponenter præfabrikeres på fabrikker og samles på stedet - dette forkorter ikke kun byggecyklussen for industribygninger med portalstålrammer, men sikrer også ensartet kvalitet. De har også stærk vind-, sne- og jordskælvsmodstand, hvilket sikrer langvarig stabilitet.
I dag er industribygninger med portalkonstruktion i stål ikke kun førstevalget til fabriksværksteder og store lagerpladser, men også pålidelige til kommercielle steder og kultur- og underholdningsfaciliteter. Faktisk prioriterer alle projekter, der kræver åbne indvendige rum, præfabrikerede industribygninger med portalkonstruktion i stål, da de balancerer funktionalitet, effektivitet og holdbarhed – nøgleårsager til deres popularitet i moderne byggeri.
Forstå nemt komponenterne og de strukturelle detaljer i industribygninger med portalstålramme
I de vigtigste strukturelle komponenter i industribygninger med portalstålrammer kan søjler og tagbjælker være konstrueret som massive H-formede elementer eller gitterelementer. For at reducere stålforbruget kan disse elementer også antage et variabelt tværsnit baseret på bøjningsmomentdiagrammets fordeling. Selvom massive elementer bruger lidt mere stål, er de nemme at fremstille og anvendes i vid udstrækning i praktiske projekter af industribygninger med portalstålrammer.
Til den sekundære struktur i industribygninger med portalstålrammer foretrækkes koldformet tyndvægget stål til tagåser og vægbjælker; hvis anlæggets søjleafstand overstiger 12 m, er bjælker af gittertypen mere økonomiske. Som bøjningselementer forbindes den sekundære struktur til den stive hovedramme via bolte - den bærer belastninger fra indkapslingssystemet, overfører dem til hovedstrukturen og yder sidestøtte for at forbedre hovedstrukturens samlede stabilitet i industribygninger med portalstålrammer.
Kernen i indkapslingssystemet til industribygninger med portalstålrammer er beklædningspaneler, som normalt er lavet af valsede tynde metalplader eller andre letvægtskompositmaterialer. Disse paneler er forbundet til den sekundære struktur gennem specifikke metoder for at modstå eksterne belastninger såsom vind, sne og byggelaster. Det er værd at bemærke, at beklædningspaneler ikke kun understøttes af den sekundære struktur, men også kan yde sidestøtte til den sekundære struktur, hvilket forbedrer stabiliteten af den sekundære struktur i et vist omfang.
Desuden danner beklædningspanelerne, efter at de er forbundet med den sekundære struktur, en stærk forskydningsstivhed i deres eget plan – et fænomen, der almindeligvis er kendt som "membraneffekten". Denne effekt gør det muligt for industribygninger med planbelastede portalkonstruktioner i stål at have en vis rumlig strukturel ydeevne.
Derudover er tagafstivning og søjleafstivning i industribygninger med portalstålramme normalt konstrueret som trækelementer, hvor strammede tværgående stålafstivning er det foretrukne valg. Hvis konstruktionen omfatter kraner med en kapacitet på over 5 tons, skal søjleafstivningerne udskiftes med vinkelstål eller andre stålprofilafstivning. Til søjleafstivningerne i mezzaninstrukturdelen af industribygninger med portalstålramme bør der også vælges vinkelstål eller andre stålprofilafstivning.
I henhold til de faktiske arkitektoniske krav kan portalstålrammeelementer i forskellige størrelser arrangeres og kombineres for at danne en række forskellige strukturelle former, der opfylder brugsbehovene i forskellige etplansbygninger. Almindelige former omfatter dem med delvise mezzaniner, med ventilationsåbninger eller brystværn, med lænestolper og med tagudhæng. De kan også designes som enkeltfaldende, flerspænds med enkelt kip og dobbelte hældninger, flerspænds med flere kip og flere hældninger samt kombinerede høje og lave spænd. Derudover anvendes portalstålrammer af rammetypen også i nogle scenarier.
▪ Grundlæggende former for Portal stålrammebygningerâ € <
▪ Lokale samlinger på anden etage henviser til rammesystemer i flere etager.
I de afledte strukturelle former for portalstålrammer kan kranudstyr også fleksibelt arrangeres efter de faktiske behov, og delvise pladser på anden sal kan tilføjes samtidig.
Gavlportalrammer tilhører i bund og grund også kategorien portalrammer med flere spænd; den største forskel ligger i deres mellemsøjler, hvis sektionsorientering er roteret 90 grader sammenlignet med konventionelle portalrammesøjler.
Stålvalg til industribygninger med portalstålramme baseret på standarder og almindelige kvaliteter
Stålvalget til industribygninger med portalrammer skal baseres på de kinesiske nationale standarder Kode for design af stålkonstruktioner (GB 50017) og Teknisk specifikation for stålkonstruktioner i lette portalrammebygninger (GB 51022). De almindeligt anvendte stålkvaliteter og deres anvendelsesscenarier er som følger:
Q235 stål, som det mest almindeligt anvendte og økonomiske valg, har en flydespænding på 235 N/mm² og besidder god styrke, duktilitet og svejsbarhed. Det opfylder kravene til de fleste portalrammebygninger uden kraner eller med små kraner; det er ikke kun det foretrukne materiale til hovedrammer (bjælker, søjler), men også det stål, der normalt anvendes til sekundære strukturer (åser, vægbjælker);
Q355 stål (tidligere betegnet som Q345) er egnet til mere kritiske komponenter med en flydespænding på 355 N/mm². Dets styrke er cirka 36 % højere end Q235 ståls. Når konstruktionen har et stort spændvidde, tung belastning (f.eks. med store kraner) eller stor søjleafstand, kan brugen af Q355 stål effektivt reducere komponenternes tværsnitsstørrelse og spare stålforbruget. Selvom enhedsprisen er lidt højere, giver det en bedre samlet økonomi og bruges ofte til hovedrammer (bjælker, søjler), der udsættes for store belastninger.
Højstyrkestål som Q390, Q420 og Q460 anvendes sjældent i portalrammer og tages kun i betragtning i superstore projekter med særlige tunge kraner eller ekstreme belastningsforhold. Samlet set anvendes Q235B eller Q355B almindeligvis til hovedrammer (bjælker, søjler), mens Q235-stål normalt anvendes til sekundære strukturer (åser, vægbjælker).
Praktiske layoutprincipper for industribygninger med portalstålramme
Layoutet af Portal Steel Frame Industrial Buildings følger en systematisk planlægningslogik med fokus på stive rammer i siden, langsgående afstivning, indkapslingssystemer og sekundære strukturer. Detaljerne er som følger:
- Lateral stiv rammelayout (primært lateralt kraftmodstandssystem): Som "skelettet" i industribygninger med portalstålrammer bærer laterale stive rammer alle vertikale belastninger og laterale belastninger. Spændvidder bør bestemmes ud fra proceskrav såsom produktionslinjebredde, udstyrslayout og logistikpassager. Det almindelige økonomiske spændvidde varierer fra 18 m til 36 m; større spændvidder (f.eks. over 45 m) er teknisk muligt, men kræver økonomisk sammenligning - nogle gange er det mere omkostningseffektivt at bruge spær eller beslag. Laterale stive rammer kan arrangeres som enkeltspænds-, dobbeltspænds- eller flerspænds-layouts. I flerspænds-layouts antager mellemliggende søjler normalt form af søjler med stiftender, som er hængslet til bjælker for at forenkle konstruktionen og spare materialer. Søjleafstand (dvs. afstanden mellem stive rammer) er en nøglefaktor, der påvirker stålforbrug og økonomi; den almindelige økonomiske søjleafstand er 6 m til 9 m, og 7.5 m eller 8 m bruges i vid udstrækning i scenarier uden kraner eller med kraner med lille tonnage. Øget søjleafstand (f.eks. til 12 m) vil øge stålforbruget betydeligt til stive rammebjælker og kranbjælker, men det reducerer antallet af stive rammer og fundamenter – der er behov for omfattende afvejninger, og stålforbruget til åse og væggitter vil også stige tilsvarende. Tagudhængshøjden bestemmes af servicehøjde, krangelænderets tophøjde og tagkonstruktionens højde; taghældningen er normalt 5 % til 10 % (ca. 1/20 til 1/10) – en for lille hældning er ugunstig for dræning, mens en for stor hældning øger bygningsvolumen og stålforbruget.
- Layout af langsgående afstivningssystem (sikring af samlet stabilitet): Det langsgående afstivningssystem fungerer som "ligamenter" i industribygninger med portalstålrammer og forbinder individuelle stive siderammer til en stabil rumlig helhed for at modstå langsgående belastninger (såsom langsgående vindbelastninger, seismiske kræfter og langsgående kranbremsekræfter) og sikre stabilitet under installationen. Med hensyn til layoutpositioner er tagets vandrette afstivning normalt placeret i endefagene (første eller anden) og midterfagene i temperatursektioner med bestemte intervaller (f.eks. ≤60 m); til lange værksteder skal der placeres temperaturudvidelsesfuger med afstivning installeret på begge sider af samlingerne. Afstivning mellem søjler bør placeres i de samme fag som tagets vandrette afstivning for at danne et stærkt sideværts kraftmodstandsdygtigt spærsystem, der overfører belastninger til fundamentet. Til layoutformer anvendes normalt krydsformede rundstål (spændt med spændeskruer) eller vinkelformede ståltværformer - rundstålafstivning er let og økonomisk, da den kun bærer spænding (designet som trækelementer), hvilket gør den til den mest almindelige form. Når krydsafstivning ikke kan installeres på steder med store døråbninger eller passager, kan portalafstivning anvendes i stedet. Dens kernefunktioner omfatter at tilvejebringe støttepunkter ud af planet til stive rammesøjler for at reducere deres effektive længde, overføre og modstå langsgående vandrette kræfter og sikre konstruktionens samlede stabilitet under installationen.
- Indkapslingssystem og sekundær strukturlayout: Afstanden mellem åse og vægbjælker i portalbygninger med stålramme bestemmes primært af styrken og stivheden af tagpaneler og vægpaneler, med en fælles afstand på 1.5 m. For at reducere den effektive længde ud af planet af åse og vægbjælker og forbedre bæreevnen, bør der installeres et ankerstang- og stiversystem (normalt lavet af rundt stål) for at danne et stabilt kraftbærende system. Vindsøjler er arrangeret ved gavle for at bære vindlaster, der overføres af gavlvægspaneler; deres øverste ender er hængslet til stive rammebjælker via endeplader, hvilket muliggør overførsel af både vandrette og lodrette kræfter.
- Oversigt over kernelayoutproces: Den centrale layoutproces for portalbygninger med stålramme følger logikken "behovsorienteret → foreløbig planlægning → systematisk layout → beregning og optimering". Først bestemmes spændvidde, højde, krantonnage og dørpositioner baseret på proceskrav; derefter bekræftes den økonomisk rimelige søjleafstand (f.eks. 7.5 m) og taghældning (f.eks. 1/10); derefter arrangeres laterale stive rammer for at danne det primære lastbærende system; derefter installeres langsgående afstivning, tagafstivning og afstivning mellem søjler placeres i endefagene og midten af temperatursektionerne for at opbygge en stabil rumlig struktur; efterfølgende arrangeres sekundære strukturer såsom åse, vægbjælker og deres ankerstangssystemer på en rimelig måde; endelig opsættes gavlsystemet og vindsøjler arrangeres. I sidste ende skal alle layouts modelleres, beregnes og optimeres ved hjælp af strukturberegningssoftware (såsom PKPM, YJK) for at sikre, at alle layoutprincipper er opfyldt.
Designpunkter for industribygninger med portalstålramme: Seismisk modstandsdygtighed og brandbeskyttelse
Når man designer industribygninger med stålrammer til seismisk modstand, er det første, man skal fokusere på, rationaliteten i det overordnede layout: Værkstedskonstruktionens masse og stivhed skal være jævnt fordelt. Dette sikrer, at værkstedet bærer kraften ensartet og deformeres koordineret under seismisk påvirkning, hvilket minimerer risikoen for lokal overbelastning og efterfølgende strukturelle skader forårsaget af ujævn stivhed. Til tværgående strukturdesign er stive rammer mere egnede, eller rammer, hvor tagspær og søjler danner en vis grad af konsolidering - dette design udnytter fuldt ud stålkonstruktionens bærende ydeevne, reducerer tværgående strukturel deformation og forbedrer yderligere den seismiske kapacitet.
Det er især vigtigt at bemærke, at de fleste skader på industrielle værksteder med portalstålrammer skyldes ustabilitet i elementerne snarere end utilstrækkelig styrke. Derfor er en rimelig placering af afstivningssystemet afgørende: Videnskabelig placering af komponenter såsom afstivning mellem søjler og vandret afstivning af tagspær kan effektivt sikre den samlede stabilitet af værkstedsstrukturen og forhindre ustabilitet i elementerne under seismisk påvirkning. Derudover skal designet af strukturelle forbindelsesknuder kontrolleres strengt - det er vigtigt at sikre, at knuderne ikke svigter, før hele tværsnittet af strukturelementerne er nået, så elementerne kan gå ind i en plastisk driftstilstand og fuldt ud absorbere seismisk energi og derved maksimere bygningens seismiske modstand.
Kernefordele ved industribygninger med portalstålramme: Effektivitet, egenvægt og pladstilpasning
Populariteten af industribygninger med portalstålrammer i industrisektoren stammer fra deres praktiske fordele på flere områder. Med udgangspunkt i konstruktionseffektivitet kan stålkonstruktionskomponenterne i disse bygninger masseproduceres på fabrikker, hvilket eliminerer behovet for komplekst støbearbejde på stedet. Når bygningen er transporteret til byggepladsen, kan den færdiggøres blot ved at samle komponenterne. Hele processen er enkel og effektiv, hvilket forkorter projektets byggecyklus betydeligt og hjælper virksomheder med at starte produktionen hurtigere.
Med hensyn til bygningens egenvægt er fordelen ved industribygninger med portalstålrammer endnu mere bemærkelsesværdig: de kan reducere bygningens strukturelle masse med cirka 30 %. Denne funktion er særligt kritisk i to scenarier - det ene er områder med lav fundamentets bæreevne, hvor den lettere egenvægt reducerer trykket på fundamentet og sænker omkostningerne til fundamentsforstærkning; det andet er områder med høj seismisk befæstningsintensitet, hvor den lettere struktur reducerer inertikraften under seismisk påvirkning, hvilket resulterer i en langt bedre totaløkonomi sammenlignet med traditionelle armerede betonkonstruktionssystemer.
Når det kommer til pladsudnyttelse og funktionel tilpasningsevne, klarer portalbygninger med stålrammer sig også godt. Deres økonomiske spændvidde varierer typisk fra 24 til 30 meter, hvilket giver rigelig plads til drift og opfylder de store pladsbehov for forskellige industrielle aktiviteter såsom mekanisk bearbejdning og logistisk opbevaring. Samtidig tilbyder det strukturelle design høj fleksibilitet. Virksomheder kan tilpasse strukturen til konfigurationer med flere etager eller flere spænd baseret på deres faktiske produktionsbehov og endda installere specielt industriudstyr som kraner, der fuldt ud tilpasser sig produktionsscenarierne i forskellige industrier.
Brandbeskyttelsesdesign: Håndter manglerne ved varmebestandighed ved stål og undgå risiko for kollaps
Industribygninger med portalstålrammer har en bemærkelsesværdig svaghed: deres stålkonstruktioners dårlige brandmodstand. Når stålets temperatur overstiger 100 ℃, ændres dets ydeevne gradvist, når temperaturen stiger: trækstyrken falder kontinuerligt, mens plasticiteten øges; når temperaturen når 500 ℃, falder stålets styrke til et ekstremt lavt niveau, og det kan ikke bære bygningens vægt, hvilket i sidste ende kan føre til, at stålkonstruktionen kollapser.
Derfor fastsætter designforskrifterne tydeligt, at hvis overfladetemperaturen på stålkonstruktionen kan være i et miljø over 150 ℃, skal der træffes varmeisolerings- og brandbeskyttelsesforanstaltninger. I øjeblikket er den mest almindeligt anvendte løsning i branchen at påføre varmebestandige belægninger på overfladen af stålkonstruktionen - disse belægninger danner et varmeisoleringslag i miljøer med høj temperatur, hvilket bremser stålets temperaturstigning, sparer tid til brandredning og beskytter stålets ydeevne mod hurtig nedbrydning, hvilket effektivt undgår risikoen for bygningskollaps.
Om forfatter: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd dækker et areal på 120,000 kvadratmeter. Vi er engageret i design, projektbudget, fremstilling og installation af PEB stålkonstruktioner og sandwichpaneler med anden klasses generelle entreprenørkvalifikationer. Vores produkter dækker lette stålkonstruktioner, PEB bygninger, lavpris præfabrikerede huse, containerhuse, C/Z stål, forskellige modeller af farve stålplader, PU sandwichpaneler, eps sandwichpaneler, stenuldssandwichpaneler, kølerumspaneler, renseplader og andre byggematerialer.