Non perdas a divulgación do coñecemento sobre edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico
En xeral, unha nave industrial con estrutura de aceiro tipo pórtico é unha nave industrial cunha estrutura de aceiro como principal sistema portante. O seu núcleo de deseño reside no uso da estrutura de aceiro pórtico como principal soporte portante, coa forma de portas cotiás, é simple pero o suficientemente estable como para soportar o peso da estrutura principal do edificio. Tamén é un tipo lixeiro común, con compoñentes portantes principais que inclúen vigas e columnas de aceiro, presentando unha disposición xeral en forma de "porta" que tipifica os edificios industriais de estrutura de aceiro pórtico.
A forma estrutural das naves industriais de estrutura de aceiro porticada pódese axustar con flexibilidade ás necesidades reais. En concreto, as naves industriais lixeiras de estrutura de aceiro porticada son ideais para edificios de taller de aceiro sen grúas de produción, mentres que as de alta resistencia son imprescindibles para aqueles que precisan grúas para transportar materiais/equipos pesados. En termos de deseño, ofrecen opcións de van simple, dobre e multivan, e poden equiparse con beirados, anexos ou incluso actualizarse para edificios de aceiro de varios pisos segundo os requisitos do proxecto. Tamén se poden adaptar modificacións personalizadas (por exemplo, beirados impermeables, pequenos anexos auxiliares).
Estas vantaxes fan que os edificios industriais con estrutura de aceiro porticado sexan axeitados para as necesidades da industria da construción. Sen columnas de soporte excesivas, evitan obstrucións ao colocar equipos de fábrica, almacenar mercadorías de almacén ou facilitar as operacións dos traballadores. Ademais, os seus compoñentes clave poden prefabricarse en fábricas e montarse no lugar, o que non só acurta o ciclo de construción dos edificios industriais con estrutura de aceiro porticado, senón que tamén garante unha calidade consistente. Tamén teñen unha forte resistencia ao vento, á neve e aos terremotos, o que garante a estabilidade a longo prazo.
Hoxe en día, as naves industriais con estrutura de aceiro porticada non só son a primeira opción para talleres de fábricas e grandes almacéns, senón que tamén son fiables para locais comerciais e instalacións culturais e de entretemento. De feito, todos os proxectos que requiren espazos internos abertos priorizan as naves industriais prefabricadas con estrutura de aceiro porticada, xa que equilibran a funcionalidade, a eficiencia e a durabilidade, razóns clave da súa popularidade na construción moderna.
Comprender facilmente os compoñentes e os detalles estruturais dos edificios industriais con estrutura de aceiro de pórtico
Nos principais compoñentes estruturais dos edificios industriais de estrutura de aceiro tipo pórtico, as columnas e as vigas de cuberta pódense deseñar como elementos de alma sólida en forma de H ou de celosía. Para reducir o consumo de aceiro, estes elementos tamén poden adoptar unha sección transversal variable baseada na distribución do diagrama de momentos de flexión. Aínda que os elementos de alma sólida usan un pouco máis de aceiro, son fáciles de fabricar e aplícanse amplamente en proxectos prácticos de edificios industriais de estrutura de aceiro tipo pórtico.
Para a estrutura secundaria de edificios industriais con estrutura de aceiro pórtico, prefírese o aceiro de parede fina conformado en frío para correas de cuberta e vigas de parede; se o espazado entre columnas da planta supera os 12 m, as correas de tipo celosía son máis económicas. Como membros de flexión, a estrutura secundaria conéctase á estrutura ríxida principal mediante parafusos: soporta as cargas do sistema de peche, transfíreas á estrutura principal e proporciona soporte lateral para mellorar a estabilidade xeral da estrutura principal nos edificios industriais con estrutura de aceiro pórtico.
O núcleo do sistema de peche para edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico son os paneis de revestimento, que adoitan estar feitos de láminas metálicas finas laminadas ou outros materiais compostos lixeiros. Estes paneis están conectados á estrutura secundaria mediante métodos específicos para soportar cargas externas como o vento, a neve e as cargas de construción. Cómpre sinalar que os paneis de revestimento non só están soportados pola estrutura secundaria, senón que tamén poden proporcionar soporte lateral para a estrutura secundaria, mellorando a estabilidade desta ata certo punto.
Ademais, despois de conectar os paneis de revestimento á estrutura secundaria, forman unha forte rixidez ao corte no seu propio plano, un fenómeno coñecido comunmente como "efecto diafragma". Este efecto permite que os edificios industriais de estrutura de aceiro con portais cargados no plano teñan un certo rendemento estrutural espacial.
Ademais, os arriostramentos de cuberta e os arriostramentos entre columnas dos edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico adoitan deseñarse como membros tensados, sendo a opción preferida os arriostramentos de aceiro transversal axustados. Se a estrutura inclúe grúas cunha capacidade de máis de 5 toneladas, os arriostramentos entre columnas deben substituírse por arriostramentos de aceiro angular ou outros perfiles de aceiro. Para os arriostramentos entre columnas na parte da estrutura do entrepiso dos edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico, tamén se deben seleccionar arriostramentos de aceiro angular ou outros perfiles de aceiro.
Segundo os requisitos arquitectónicos reais, pódense dispor e combinar elementos de estrutura de pórtico de aceiro de diferentes tamaños para formar unha variedade de formas estruturais que satisfagan as necesidades de uso de varios edificios dun só andar. As formas comúns inclúen as de entreplanta parciais, con ventiladores ou parapetos, con aterraxes e con beirados. Tamén se poden deseñar como dunha soa pendente, con varios vanos con cumieira única e dobre pendente, con varios vanos con múltiples cumieiras e múltiples pendentes e con vanos altos e baixos combinados. Ademais, nalgúns escenarios tamén se usan estruturas de aceiro de pórtico de tipo marco.
▪ Formas básicas de Edificios de estrutura de aceiro de pórtico
▪ As xuntas locais do segundo andar refírense aos sistemas de estrutura de varios andares
Nas formas estruturais derivadas das estruturas de aceiro de pórtico, os equipos de grúa tamén se poden organizar de forma flexible segundo as necesidades reais e, ao mesmo tempo, pódense engadir espazos parciais no segundo andar.
Esencialmente, os pórticos a dúas augas tamén pertencen á categoría de pórticos de varios vanos; a principal diferenza reside nas súas columnas intermedias, cuxa orientación da sección está rotada 90 graos en comparación coa das columnas de pórticos convencionais.
Selección de aceiro para edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico baseada en estándares e calidades comúns
A selección de aceiro para edificios industriais con estrutura de pórtico basearase nas normas nacionais chinesas Código para o deseño de estruturas de aceiro (GB 50017) e Especificación técnica para estruturas de aceiro de edificios lixeiros de pórtico (GB 51022). As calidades de aceiro máis empregadas e os seus escenarios de aplicación son as seguintes:
O aceiro Q235, como a opción máis utilizada e económica, ten un límite elástico de 235 N/mm² e posúe boa resistencia, ductilidade e soldabilidade. Cumpre os requisitos da maioría dos edificios de pórtico sen grúas ou con grúas de pequena tonelaxe; non só é o material preferido para as estruturas principais (vigas, columnas), senón tamén o aceiro que se usa habitualmente para estruturas secundarias (correas, vigas de muro);
O aceiro Q355 (anteriormente designado como Q345) é axeitado para compoñentes máis críticos, cun límite elástico de 355 N/mm². A súa resistencia é aproximadamente un 36 % maior que a do aceiro Q235. Cando a estrutura ten unha gran luz, unha carga pesada (como no caso de grúas de gran tonelaxe) ou un gran espazado entre columnas, o uso de aceiro Q355 pode reducir eficazmente o tamaño da sección transversal dos compoñentes e aforrar no consumo de aceiro. Aínda que o seu prezo unitario é lixeiramente superior, ofrece unha mellor economía xeral e úsase a miúdo para estruturas principais (vigas, columnas) sometidas a grandes cargas.
Os aceiros de maior resistencia como o Q390, o Q420 e o Q460 raramente se empregan en pórticos e só se consideran en proxectos extragrandes con grúas especiais de alta resistencia ou condicións de carga extremas. En xeral, o Q235B ou o Q355B úsase habitualmente para estruturas principais (vigas, columnas), mentres que o aceiro Q235 adoita adoptarse para estruturas secundarias (corretas, vigas de muro).
Principios prácticos de deseño para edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico
A disposición dos edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico segue unha lóxica de planificación sistemática, centrándose en estruturas ríxidas laterais, arriostramentos lonxitudinais, sistemas de peche e estruturas secundarias. Os detalles son os seguintes:
- Disposición do marco ríxido lateral (sistema principal de resistencia á forza lateral): Como "esqueleto" dos edificios industriais de estrutura de aceiro porticada, as estruturas ríxidas laterais soportan todas as cargas verticais e laterais. No caso dos vanos, estes deben determinarse en función dos requisitos do proceso, como o ancho da liña de produción, a disposición do equipo e as pasaxes loxísticas. O vano económico común oscila entre os 18 m e os 36 m; vanos maiores (por exemplo, superiores a 45 m) son tecnicamente viables, pero requiren unha comparación económica; ás veces, o uso de celosías ou soportes é máis rendible. As estruturas ríxidas laterais pódense organizar como vanos dun só van, dobre van ou varios vans. Nos deseños de varios vans, as columnas intermedias adoitan adoptar a forma de columnas con extremos de pasadores, que están articuladas a vigas para simplificar a construción e aforrar materiais. O espazado entre columnas (é dicir, a distancia entre as estruturas ríxidas) é un factor clave que afecta o consumo e a economía do aceiro; o espazado económico común das columnas é de 6 m a 9 m, e 7.5 m ou 8 m úsase amplamente en escenarios sen grúas ou con grúas de pequena tonelaxe. Aumentar o espazado entre pilares (por exemplo, a 12 m) aumentará significativamente o consumo de aceiro para vigas de estrutura ríxida e vigas de grúa, pero reduce o número de estruturas ríxidas e cimentacións (necesítanse compensacións exhaustivas e o consumo de aceiro para correas e vigas de muro tamén aumentará en consecuencia). A altura do beirado está determinada pola distancia de servizo, a altura superior do carrís da grúa e a altura da estrutura do tellado; a pendente do tellado adoita ser do 5 % ao 10 % (aproximadamente de 1/20 a 1/10); unha pendente demasiado pequena é desfavorable para a drenaxe, mentres que unha pendente demasiado grande aumenta o volume do edificio e o consumo de aceiro.
- Disposición do sistema de arriostramento lonxitudinal (garantindo a estabilidade xeral): O sistema de arriostramento lonxitudinal actúa como os "ligamentos" dos edificios industriais con estrutura de aceiro porticado, conectando as estruturas ríxidas laterais individuais nun conxunto espacial estable para resistir cargas lonxitudinais (como cargas lonxitudinais do vento, forzas sísmicas e forzas de freada lonxitudinais da grúa) e garantir a estabilidade durante a instalación. En canto ás posicións de deseño, o arriostramento horizontal do tellado adoita estar disposto nos vans finais (primeiro ou segundo) e nos vans medios das seccións de temperatura a certos intervalos (por exemplo, ≤60 m); para talleres longos, débense colocar xuntas de expansión de temperatura, con arriostramento instalado en ambos os dous lados das xuntas. O arriostramento entre columnas debe estar disposto nos mesmos vans que o arriostramento horizontal do tellado para formar un sistema de celosía resistente á forza lateral, transferindo as cargas á cimentación. Para os encofrados de deseño, adoitan usarse encofrados cruzados de aceiro redondo (axustado con tensores) ou encofrados cruzados de aceiro angular; o arriostramento redondo de aceiro é lixeiro e económico, xa que só soporta tensión (deseñado como membros tensores), o que o converte na forma máis común. Cando o arriostramento transversal non se pode instalar en lugares con grandes aberturas de portas ou pasaxes, pódese usar arriostramento porticado. As súas funcións principais inclúen proporcionar puntos de apoio fóra do plano para columnas de estrutura ríxida para reducir a súa lonxitude efectiva, transferir e resistir forzas horizontais lonxitudinais e garantir a estabilidade xeral da estrutura durante a instalación.
- Disposición do sistema de peche e da estrutura secundaria: A separación entre correas e vigas de muro en edificios de estrutura de aceiro tipo pórtico vén determinada principalmente pola resistencia e a rixidez dos paneis de cuberta e de muro, cunha separación común de 1.5 m. Para reducir a lonxitude efectiva fóra do plano das correas e vigas de muro e mellorar a capacidade de carga, débese instalar un sistema de tirantes e puntais (xeralmente feito de aceiro redondo) para formar un sistema de soporte de forza estable. As columnas de vento están dispostas nos gabletes para soportar as cargas do vento transmitidas polos paneis de muro de gablete; os seus extremos superiores están articulados a vigas ríxidas da estrutura mediante placas extremas, o que permite a transferencia de forzas tanto horizontais como verticais.
- Proceso de deseño básico resumido: O proceso de deseño central dos edificios de estrutura de aceiro tipo pórtico segue a lóxica de "orientado á demanda → planificación preliminar → deseño sistemático → cálculo e optimización". En primeiro lugar, determine a luz, a altura, a tonelaxe da grúa e as posicións das portas en función dos requisitos do proceso; despois, confirme inicialmente a separación entre columnas economicamente razoable (por exemplo, 7.5 m) e a pendente do tellado (por exemplo, 1/10); a continuación, coloque as estruturas ríxidas laterais para formar o sistema portante principal; despois instale o arriostramento lonxitudinal, colocando o arriostramento do tellado e o arriostramento entre columnas nos vans extremos e no medio das seccións de temperatura para construír unha estrutura espacial estable; posteriormente, coloque razoablemente as estruturas secundarias como correas, vigas de muro e os seus sistemas de tirantes; finalmente, configure o sistema de gabletes e coloque as columnas de vento. En última instancia, todos os deseños deben ser modelados, calculados e optimizados mediante software de cálculo estrutural (como PKPM, YJK) para garantir que se cumpran todos os principios de deseño.
Puntos de deseño para edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico: resistencia sísmica e protección contra incendios
Ao deseñar edificios industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico para a resistencia sísmica, o primeiro no que se debe centrarse é na racionalidade da disposición xeral: a masa e a rixidez da estrutura do taller deben estar distribuídas uniformemente. Isto garante que o taller soporte a forza uniformemente e se deforme coordinadamente baixo a acción sísmica, minimizando o risco de sobrecarga local e os posteriores danos estruturais causados pola rixidez desigual. Para o deseño estrutural transversal, son máis axeitados os marcos ríxidos ou os marcos nos que a cercha do tellado e as columnas forman un certo grao de consolidación: este deseño aproveita ao máximo o rendemento portante da estrutura de aceiro, reduce a deformación estrutural transversal e mellora aínda máis a capacidade sísmica.
É especialmente importante ter en conta que a maioría dos danos nos talleres industriais de estrutura de aceiro pórtico débense á inestabilidade dos elementos en lugar dunha resistencia insuficiente dos mesmos. Polo tanto, a disposición razoable do sistema de arriostramento é crucial: a colocación científica de compoñentes como o arriostramento entre columnas e o arriostramento horizontal da celosía do tellado pode garantir eficazmente a estabilidade xeral da estrutura do taller e previr a inestabilidade dos elementos baixo a acción sísmica. Ademais, o deseño dos nodos de conexión estrutural debe estar estritamente controlado: é esencial garantir que os nodos non fallen antes de que a sección transversal completa dos elementos estruturais se complete, o que permite que os elementos entren nun estado de traballo plástico e absorban completamente a enerxía sísmica, maximizando así a resistencia sísmica do edificio.
Vantaxes principais dos edificios industriais con estrutura de aceiro porticado: eficiencia, peso propio e adaptabilidade ao espazo
A popularidade das naves industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico no sector industrial débese ás súas vantaxes prácticas en múltiples aspectos. Comezando pola eficiencia da construción, os compoñentes estruturais de aceiro destas naves pódense producir en masa en fábricas, eliminando a necesidade de complexos traballos de vertido in situ; unha vez transportados á obra, a construción pódese completar simplemente ensamblando os compoñentes. Todo o proceso é sinxelo e eficiente, o que acurta significativamente o ciclo de construción do proxecto e axuda ás empresas a iniciar a produción máis rápido.
En termos do peso propio do edificio, a vantaxe das naves industriais de estrutura de aceiro porticada é aínda máis notable: poden reducir a masa estrutural do edificio aproximadamente nun 30 %. Esta característica é particularmente crítica en dous escenarios: un son as zonas con baixa capacidade portante dos cimentos, onde o peso propio máis lixeiro reduce a presión sobre os cimentos e diminúe o custo do reforzo dos cimentos; o outro son as zonas con alta intensidade de fortificación sísmica, onde a estrutura máis lixeira reduce a forza de inercia baixo a acción sísmica, o que resulta nunha economía global moito mellor en comparación cos sistemas estruturais tradicionais de formigón armado.
En canto á utilización do espazo e á adaptabilidade funcional, as naves industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico tamén teñen un bo rendemento. A súa envergadura económica adoita oscilar entre os 24 e os 30 metros, o que proporciona un amplo espazo para as operacións e satisface as grandes necesidades de diversas actividades industriais, como o procesamento mecánico e o almacenamento loxístico; ao mesmo tempo, o deseño estrutural ofrece unha alta flexibilidade. As empresas poden axustar a estrutura a configuracións de varios andares ou varios vans segundo as súas necesidades de produción reais e mesmo instalar equipos industriais especiais como grúas, adaptándose totalmente aos escenarios de produción de diferentes industrias.
Deseño de protección contra incendios: abordar a deficiencia de resistencia á calor do aceiro e evitar o risco de colapso
As naves industriais con estrutura de aceiro tipo pórtico teñen unha debilidade notable: a baixa resistencia ao lume das súas estruturas de aceiro. Unha vez que a temperatura do aceiro supera os 100 ℃, o seu rendemento cambia gradualmente a medida que a temperatura aumenta: a resistencia á tracción diminúe continuamente, mentres que a plasticidade aumenta; cando a temperatura alcanza os 500 ℃, a resistencia do aceiro cae a un nivel extremadamente baixo, incapaz de soportar o peso do edificio, o que pode levar finalmente ao colapso da estrutura de aceiro.
Polo tanto, os códigos de deseño estipulan claramente que se a temperatura superficial da estrutura de aceiro pode estar nun ambiente superior a 150 ℃, débense tomar medidas de illamento térmico e protección contra incendios. Actualmente, a solución máis utilizada na industria é aplicar revestimentos resistentes á calor á superficie da estrutura de aceiro; estes revestimentos forman unha capa de illamento térmico en ambientes de alta temperatura, o que reduce a velocidade de aumento da temperatura do aceiro, gaña tempo para o rescate en caso de incendio e protexe o rendemento do aceiro dunha rápida degradación, evitando eficazmente o risco de colapso do edificio.
Sobre o autor: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd abrangue unha superficie de 120,000 metros cadrados. Estamos comprometidos no deseño, orzamento do proxecto, fabricación e instalación de estruturas de aceiro PEB e paneis sándwich con titulación de contratación xeral de segundo grao. Os nosos produtos cobren estruturas de aceiro lixeiros, Edificios PEB, casas prefabricadas de baixo custo, casas contenedores, aceiro C/Z, varios modelos de placa de aceiro de cor, paneis sándwich de PU, paneis sándwich eps, paneis sándwich de la de rocha, paneis de cámaras frigoríficas, placas de purificación e outros materiais de construción.