Ne preskačite popularizaciju znanja o industrijskim zgradama s portalnim čeličnim okvirom
Općenito govoreći, industrijska zgrada s portalnim čeličnim okvirom je industrijska zgrada s čeličnom konstrukcijom kao glavnim nosivim sustavom. Njegova jezgra dizajna leži u korištenju portalnog čeličnog okvira kao glavnog nosivog nosača - oblikovan poput dnevnih vrata, jednostavan je, ali dovoljno stabilan da podnese težinu glavne konstrukcije zgrade. Također je uobičajen lagani tip, s glavnim nosivim komponentama uključujući čelične grede i čelične stupove, što predstavlja cjelokupni raspored u obliku "vrata" koji je tipičan za industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom.
Konstrukcijski oblik industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom može se fleksibilno prilagoditi stvarnim potrebama. Konkretno, lagane industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom idealne su za čelične radioničke zgradebez proizvodnih dizalica, dok su teške dizalice neophodne za one kojima su potrebne dizalice za prijevoz teških materijala/opreme. Što se tiče rasporeda, nude opcije s jednim rasponom, dva raspona i više raspona, a mogu se opremiti nadstrešnicama, aneksima ili čak nadograditi navišekatne čelične zgradeprema zahtjevima projekta. Personalizirane preinake (npr. nadstrešnice otporne na kišu, mali pomoćni aneksi) također se mogu prilagoditi njima.
Ove prednosti čine industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom vrlo prikladnima za potrebe građevinske industrije. Bez prekomjernih potpornih stupova, izbjegavaju ometanje pri postavljanju tvorničke opreme, skladištenju skladišne robe ili olakšavanju rada radnika. Štoviše, njihove ključne komponente mogu se prethodno izraditi u tvornicama i sastaviti na licu mjesta - to ne samo da skraćuje ciklus izgradnje industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom, već i osigurava dosljednu kvalitetu. Također su otporne na jak vjetar, snijeg i potres, osiguravajući dugoročnu stabilnost.
Danas su industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom ne samo prvi izbor za tvorničke radionice i velika skladišta, već su i pouzdane za komercijalne prostore te kulturne i zabavne sadržaje. Zapravo, svi projekti koji zahtijevaju otvoreni unutarnji prostor daju prednost montažnim industrijskim zgradama s portalnim čeličnim okvirom, jer one uravnotežuju funkcionalnost, učinkovitost i trajnost - ključne razloge njihove popularnosti u modernoj gradnji.
Lako razumijevanje komponenti i strukturnih detalja industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom
U glavnim konstrukcijskim komponentama industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom, stupovi i krovne grede mogu se projektirati kao elementi s punim rebrima u obliku slova H ili rešetkasti elementi. Kako bi se smanjila potrošnja čelika, ovi elementi mogu imati i promjenjivi poprečni presjek na temelju raspodjele dijagrama momenata savijanja. Iako elementi s punim rebrima koriste nešto više čelika, jednostavni su za izradu i široko se primjenjuju u praktičnim projektima industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom.
Za sekundarnu konstrukciju industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom, hladno oblikovani tankostijeni čelik je poželjniji za krovne grede i zidne pojaseve; ako razmak stupova postrojenja prelazi 12 m, rešetkaste grede su ekonomičnije. Kao savitljivi elementi, sekundarna konstrukcija spaja se s glavnim krutim okvirom pomoću vijaka - nosi opterećenja iz sustava ograda, prenosi ih na glavnu konstrukciju i pruža bočnu potporu kako bi se poboljšala ukupna stabilnost glavne konstrukcije u industrijskim zgradama s portalnim čeličnim okvirom.
Jezgra sustava ograđivanja za industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom su obložne ploče, koje su obično izrađene od valjanih tankih metalnih limova ili drugih laganih kompozitnih materijala. Ove ploče su povezane sa sekundarnom konstrukcijom posebnim metodama kako bi podnijele vanjska opterećenja poput vjetra, snijega i građevinskih opterećenja. Vrijedi napomenuti da obložne ploče nisu samo poduprte sekundarnom konstrukcijom, već mogu pružiti i bočnu potporu sekundarnoj konstrukciji, povećavajući do određene mjere stabilnost sekundarne konstrukcije.
Štoviše, nakon što se obložne ploče spoje sa sekundarnom konstrukcijom, one formiraju snažnu posmičnu krutost u vlastitoj ravnini - fenomen poznat kao "efekt dijafragme". Ovaj efekt omogućuje ravninski opterećenim industrijskim zgradama s portalnim čeličnim okvirom određene prostorne strukturne performanse.
Osim toga, krovne i međustupne veze industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom obično se projektiraju kao vlačni elementi, pri čemu se preferiraju zategnute okrugle čelične veze. Ako konstrukcija uključuje dizalice nosivosti veće od 5 tona, međustupne veze moraju se zamijeniti kutnim čeličnim ili drugim profiliranim čeličnim vezama. Za međustupne veze u dijelu međukatne konstrukcije industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom također treba odabrati kutne čelične ili druge profilirane čelične veze.
Prema stvarnim arhitektonskim zahtjevima, elementi portalnog čeličnih okvira različitih veličina mogu se rasporediti i kombinirati kako bi se formirali različiti strukturni oblici koji zadovoljavaju potrebe korištenja različitih jednokatnih zgrada. Uobičajeni oblici uključuju one s djelomičnim mezaninima, s ventilatorima ili parapetima, s nadstrešnicama i s nadstrešnicama. Također se mogu projektirati kao jednonagibni, višerasponski s jednim sljemenom i dvostrukim nagibima, višerasponski s više sljemena i više nagiba te kombinirani visoki i niski rasponi. Osim toga, u nekim se scenarijima koriste i portalni čelični okviri okvira.
▪ Osnovni oblici Portalne čelične okvirne zgradeâ € <
▪ Lokalni spojevi drugog kata - pogledajte višekatne okvirne sustave
U izvedenim strukturnim oblicima portalnih čeličnih okvira, oprema dizalice također se može fleksibilno rasporediti prema stvarnim potrebama, a istovremeno se mogu dodati i djelomični prostori drugog kata.
U osnovi, zabatni portalni okviri također pripadaju kategoriji portalnih okvira s više raspona; glavna razlika leži u njihovim međustupovima, čija je orijentacija presjeka zakrenuta za 90 stupnjeva u usporedbi s orijentacijom konvencionalnih portalnih okvira.
Odabir čelika za industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom na temelju standarda i uobičajenih vrsta čelika
Odabir čelika za industrijske zgrade s portalnim okvirima mora se temeljiti na kineskim nacionalnim standardima. Propisi za projektiranje čeličnih konstrukcija (GB 50017) i Tehnička specifikacija za čelične konstrukcije laganih portalnih okvirnih zgrada (GB 51022). Uobičajeno korištene vrste čelika i njihovi scenariji primjene su sljedeći:
Čelik Q235, kao najčešće korišten i najekonomičniji izbor, ima granicu razvlačenja od 235 N/mm² i posjeduje dobru čvrstoću, duktilnost i zavarljivost. Zadovoljava zahtjeve većine zgrada s portalnim okvirima bez dizalica ili s dizalicama male tonaže; nije samo preferirani materijal za glavne okvire (grede, stupove), već i čelik koji se obično koristi za sekundarne konstrukcije (rožnjače, zidne nosače);
Čelik Q355 (ranije oznacen kao Q345) prikladan je za kritičnije komponente, s granicom razvlačenja od 355 N/mm². Njegova čvrstoća je otprilike 36% veća od čvrstoće čelika Q235. Kada konstrukcija ima veliki raspon, veliko opterećenje (kao što je slučaj s dizalicama velikih tona) ili veliki razmak stupova, upotreba čelika Q355 može učinkovito smanjiti veličinu poprečnog presjeka komponenti i uštedjeti potrošnju čelika. Iako mu je jedinična cijena nešto viša, nudi bolju ukupnu ekonomičnost i često se koristi za glavne okvire (grede, stupove) izložene velikim opterećenjima.
Čelici veće čvrstoće poput Q390, Q420 i Q460 rijetko se koriste u portalnim okvirima i razmatraju se samo u super velikim projektima sa posebnim teškim dizalicama ili ekstremnim uvjetima opterećenja. Općenito, Q235B ili Q355B se obično koriste za glavne okvire (grede, stupove), dok se čelik Q235 obično usvaja za sekundarne konstrukcije (rožnjače, zidne nosače).
Praktična načela rasporeda za industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom
Raspored industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom slijedi sustavnu logiku planiranja, s naglaskom na bočne krute okvire, uzdužna učvršćenja, sustave ograđivanja i sekundarne konstrukcije. Detalji su sljedeći:
- Raspored bočnog krutog okvira (glavni sustav otpora bočnim silama): Kao „kostur“ industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom, bočni kruti okviri nose sva vertikalna i bočna opterećenja. Raspone treba odrediti na temelju procesnih zahtjeva kao što su širina proizvodne linije, raspored opreme i logistički prolazi. Uobičajeni ekonomski raspon kreće se od 18 m do 36 m; veći rasponi (npr. preko 45 m) su tehnički izvedivi, ali zahtijevaju ekonomsku usporedbu - ponekad je korištenje rešetki ili nosača isplativije. Bočni kruti okviri mogu se rasporediti kao jednorasponski, dvostrukorasponski ili višerasponski. U višerasponskim rasporedima, međustupovi obično imaju oblik stupova s klinovima, koji su zglobno pričvršćeni na grede radi pojednostavljenja konstrukcije i uštede materijala. Razmak stupova (tj. udaljenost između krutih okvira) ključni je čimbenik koji utječe na potrošnju čelika i ekonomičnost; uobičajeni ekonomski razmak stupova je od 6 m do 9 m, a 7.5 m ili 8 m široko se koristi u scenarijima bez dizalica ili s dizalicama male tonaže. Povećanje razmaka stupova (npr. na 12 m) značajno će povećati potrošnju čelika za krute okvirne grede i grede dizalica, ali smanjuje broj krutih okvira i temelja - potrebni su sveobuhvatni kompromisi, a potrošnja čelika za grede i zidne pojaseve također će se u skladu s tim povećati. Visina strehe određena je servisnim razmakom, visinom vrha tračnice dizalice i visinom krovne konstrukcije; nagib krova obično je 5% do 10% (otprilike 1/20 do 1/10) - premali nagib je nepovoljan za odvodnju, dok preveliki nagib povećava volumen zgrade i potrošnju čelika.
- Raspored uzdužnog sustava učvršćivanja (osiguravanje ukupne stabilnosti): Uzdužni sustav učvršćivanja djeluje kao "veze" industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom, povezujući pojedinačne bočne krute okvire u stabilnu prostornu cjelinu kako bi se oduprli uzdužnim opterećenjima (kao što su uzdužna opterećenja vjetrom, seizmičke sile i uzdužne sile kočenja dizalicom) i osigurali stabilnost tijekom ugradnje. Što se tiče položaja rasporeda, horizontalno učvršćivanje krova obično se postavlja u krajnjim poljima (prvi ili drugi) i srednjim poljima temperaturnih sekcija u određenim intervalima (npr. ≤60 m); za duge radionice moraju se postaviti temperaturni dilatacijski spojevi, s učvršćenjima ugrađenim s obje strane spojeva. Međustupna učvršćivanja trebaju biti postavljena u istim poljima kao i horizontalno učvršćivanje krova kako bi se formirao snažan sustav rešetki otporan na bočne sile, prenoseći opterećenja na temelj. Za oblike rasporeda obično se koriste križni okrugli čelični (zategnuti zateznim bravama) ili kutni čelični križni oplati - okruglo čelično učvršćivanje je lagano i ekonomično, nosi samo napetost (dizajnirano kao zatezni elementi), što ga čini najčešćim oblikom. Kada se križno učvršćivanje ne može postaviti na mjesta s velikim otvorima vrata ili prolazima, umjesto toga se može koristiti portalno učvršćivanje. Njegove glavne funkcije uključuju pružanje izvanravninskih potpornih točaka za krute stupove okvira kako bi se smanjila njihova efektivna duljina, prenošenje i otpor uzdužnim horizontalnim silama te osiguravanje ukupne stabilnosti konstrukcije tijekom ugradnje.
- Raspored sustava kućišta i sekundarne strukture: Razmak greda i zidnih nosača u zgradama s portalnim čeličnim okvirom uglavnom je određen čvrstoćom i krutošću krovnih i zidnih panela, s uobičajenim razmakom od 1.5 m. Kako bi se smanjila efektivna duljina greda i zidnih nosača izvan ravnine i poboljšala nosivost, treba ugraditi sustav zateznih šipki i podupirača (obično izrađen od okruglog čelika) kako bi se formirao stabilan sustav nosivosti. Vjetarni stupovi postavljeni su na zabatima kako bi podnijeli opterećenja vjetra koja prenose zabatni zidni paneli; njihovi gornji krajevi su zglobno pričvršćeni na krute grede okvira preko završnih ploča, omogućujući prijenos i horizontalnih i vertikalnih sila.
- Sažetak procesa izrade glavnog izgleda: Proces glavnog rasporeda portalnih čeličnih okvirnih zgrada slijedi logiku „orijentirano na potražnju → preliminarno planiranje → sustavni raspored → izračun i optimizacija“. Prvo, odrediti raspon, visinu, nosivost dizalice i položaje vrata na temelju zahtjeva procesa; zatim u početku potvrditi ekonomski razuman razmak stupova (npr. 7.5 m) i nagib krova (npr. 1/10); zatim postaviti bočne krute okvire kako bi se formirao glavni nosivi sustav; zatim postaviti uzdužne ukrućenja, postaviti krovne ukrućenja i međustupne ukrućenja u krajnjim poljima i srednjim temperaturnim dijelovima kako bi se izgradila stabilna prostorna struktura; potom razumno rasporediti sekundarne konstrukcije poput greda, zidnih pojaseva i njihovih sustava zateznih šipki; na kraju postaviti zabatni sustav i rasporediti vjetrobranske stupove. Konačno, svi rasporedi moraju biti modelirani, izračunati i optimizirani pomoću softvera za proračun konstrukcija (kao što su PKPM, YJK) kako bi se osiguralo da su ispunjeni svi principi rasporeda.
Točke projektiranja za industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom: seizmička otpornost i zaštita od požara
Prilikom projektiranja industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom za seizmičku otpornost, prvo na što se treba usredotočiti je racionalnost ukupnog rasporeda: masa i krutost konstrukcije radionice moraju biti ravnomjerno raspoređene. To osigurava da radionica ravnomjerno podnosi silu i koordinirano se deformira pod seizmičkim djelovanjem, minimizirajući rizik od lokalnog preopterećenja i naknadnih strukturnih oštećenja uzrokovanih neravnomjernom krutošću. Za poprečni konstrukcijski dizajn prikladniji su kruti okviri ili okviri gdje krovna rešetka i stupovi tvore određeni stupanj konsolidacije - ovaj dizajn u potpunosti iskorištava nosivost čelične konstrukcije, smanjuje poprečnu strukturnu deformaciju i dodatno poboljšava seizmički kapacitet.
Posebno je važno napomenuti da je većina oštećenja na industrijskim radionicama s portalnim čeličnim okvirom uzrokovana nestabilnošću elemenata, a ne nedovoljnom čvrstoćom elemenata. Stoga je razuman raspored sustava učvršćivanja ključan: znanstveno postavljanje komponenti poput međustupnih učvršćenja i horizontalnih učvršćenja krovne rešetke može učinkovito osigurati ukupnu stabilnost konstrukcije radionice i spriječiti nestabilnost elemenata pod seizmičkim djelovanjem. Osim toga, projektiranje konstrukcijskih spojnih čvorova mora biti strogo kontrolirano - bitno je osigurati da čvorovi ne puknu prije punog presjeka konstrukcijskih elemenata, omogućujući elementima da uđu u plastično radno stanje i u potpunosti apsorbiraju seizmičku energiju, čime se maksimizira seizmička otpornost zgrade.
Ključne prednosti industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom: učinkovitost, vlastita težina i prilagodljivost prostoru
Popularnost industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom u industrijskom sektoru proizlazi iz njihovih praktičnih prednosti u više aspekata. Počevši od učinkovitosti gradnje, čelične konstrukcijske komponente ovih zgrada mogu se masovno proizvoditi u tvornicama, eliminirajući potrebu za složenim radovima izlijevanja na licu mjesta; nakon što se prevezu na gradilište, zgrada se može dovršiti samo sastavljanjem komponenti. Cijeli proces je jednostavan i učinkovit, što značajno skraćuje građevinski ciklus projekta i pomaže poduzećima da brže pokrenu proizvodnju.
Što se tiče vlastite težine zgrade, prednost industrijskih zgrada s portalnim čeličnim okvirom još je značajnija: mogu smanjiti strukturnu masu zgrade za otprilike 30%. Ova je značajka posebno kritična u dva scenarija - jedan su područja s niskom nosivošću temelja, gdje lakša vlastita težina smanjuje pritisak na temelj i smanjuje troškove armature temelja; drugi su područja s visokim intenzitetom seizmičkog ojačanja, gdje lakša konstrukcija smanjuje inercijsku silu pod seizmičkim djelovanjem, što rezultira puno boljom sveobuhvatnom ekonomičnošću u usporedbi s tradicionalnim armiranobetonskim konstrukcijskim sustavima.
Kada je riječ o iskorištenosti prostora i funkcionalnoj prilagodljivosti, industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom također se dobro pokazuju. Njihov ekonomski raspon obično se kreće od 24 do 30 metara, pružajući dovoljno prostora za poslovanje i zadovoljavajući potrebe za velikim prostorom raznih industrijskih aktivnosti poput mehaničke obrade i logističkog skladištenja; istovremeno, konstrukcijski dizajn nudi visoku fleksibilnost. Poduzeća mogu prilagoditi strukturu u višekatne ili višerasponske konfiguracije na temelju svojih stvarnih proizvodnih potreba, pa čak i instalirati posebnu industrijsku opremu poput dizalica, u potpunosti se prilagođavajući proizvodnim scenarijima različitih industrija.
Projektiranje zaštite od požara: Rješavanje nedostatka otpornosti čelika na toplinu i izbjegavanje rizika od urušavanja
Industrijske zgrade s portalnim čeličnim okvirom imaju značajnu slabost: slabu otpornost čeličnih konstrukcija na vatru. Nakon što temperatura čelika prijeđe 100 ℃, njegove se performanse postupno mijenjaju s porastom temperature: vlačna čvrstoća kontinuirano se smanjuje, dok se plastičnost povećava; kada temperatura dosegne 500 ℃, čvrstoća čelika pada na izuzetno nisku razinu, nesposoban podnijeti težinu zgrade, što na kraju može dovesti do urušavanja čelične konstrukcije.
Stoga, propisi o projektiranju jasno propisuju da ako temperatura površine čelične konstrukcije može biti u okruženju iznad 150 ℃, moraju se poduzeti mjere toplinske izolacije i zaštite od požara. Trenutno je najčešće korišteno rješenje u industriji nanošenje toplinski otpornih premaza na površinu čelične konstrukcije - ovi premazi tvore sloj toplinske izolacije u okruženjima s visokim temperaturama, usporavajući brzinu porasta temperature čelika, kupujući vrijeme za spašavanje u slučaju požara i štiteći performanse čelika od brze degradacije, učinkovito izbjegavajući rizik od urušavanja zgrade.
O autoru: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd pokriva površinu od 120,000 četvornih metara. Bavimo se dizajnom, proračunom projekta, proizvodnjom i ugradnja PEB čeličnih konstrukcija i sendvič panela s drugorazrednim općim ugovornim kvalifikacijama. Naši proizvodi pokrivaju lake čelične konstrukcije, PEB zgrade, jeftine montažne kuće, kontejnerske kuće, C/Z čelik, različiti modeli čeličnih ploča u boji, PU sendvič paneli, eps sendvič paneli, sendvič paneli od kamene vune, paneli za rashladne komore, ploče za pročišćavanje i drugi građevinski materijali.