Ne hagyja ki a portál acélvázas ipari épületekről szóló tudásnépszerűsítést
Általánosságban elmondható, hogy a portál acélvázas ipari épület egy ipari épület acélszerkezettel, mint fő teherhordó rendszerrel. Tervezési lényege, hogy a portál acélvázat használja fő teherhordó tartóként – alakú, mint a mindennapi ajtók, egyszerű, mégis elég stabil ahhoz, hogy elbírja az épület fő szerkezeti súlyát. Gyakori könnyűszerkezetes típus is, fő teherhordó elemei közé tartoznak az acélgerendák és acéloszlopok, így összességében „ajtó” alakú elrendezést képvisel, amely jellemző a portál acélvázas ipari épületekre.
A portál acélvázas ipari épületek szerkezeti formája rugalmasan igazítható a tényleges igényekhez. A könnyűszerkezetes portál acélvázas ipari épületek ideálisak a következőkhöz: acélműhely épületekgyártódaruk nélkül, míg a nagy teherbírásúak elengedhetetlenek azok számára, akiknek darukra van szükségük nehéz anyagok/berendezések szállításához. Elrendezés tekintetében egy-, két- és több-fesztávolságú opciókat kínálnak, és felszerelhetők eresz túlnyúlásokkal, melléképületekkel, vagy akár továbbfejleszthetők istöbbszintes acél épületeka projekt igényei szerint. Személyre szabott módosítások (pl. esőálló eresz túlnyúlások, kis melléképületek) is elvégezhetők számukra.
Ezek az előnyök alkalmassá teszik az acélvázas portál ipari épületeket az építőipar igényeinek kielégítésére. Túlzott tartópillérek nélkül elkerülhető az akadály a gyári berendezések elhelyezésekor, a raktári áruk tárolásakor vagy a munkavállalók munkájának megkönnyítésekor. Ezenkívül kulcsfontosságú elemeik gyárakban előre gyárthatók és a helyszínen összeszerelhetők – ez nemcsak lerövidíti a portálvázas acélvázas ipari épületek építési ciklusát, hanem állandó minőséget is biztosít. Emellett erős szél-, hó- és földrengésállósággal rendelkeznek, így hosszú távú stabilitást biztosítanak.
Manapság az acélvázas portál ipari épületek nemcsak az elsődleges választást jelentik gyárak és nagy raktárak számára, hanem megbízhatóak kereskedelmi helyszínek, valamint kulturális és szórakoztató létesítmények számára is. Valójában minden nyitott belső teret igénylő projekt előnyben részesíti az előregyártott acélvázas portál ipari épületeket, mivel ezek egyensúlyt teremtenek a funkcionalitás, a hatékonyság és a tartósság között – ezek a modern építőiparban való népszerűségük fő okai.
Könnyen érthetőek a portál acélvázas ipari épületek alkatrészei és szerkezeti részletei
Az acélvázas portálépületek fő tartószerkezeti elemeiben az oszlopok és a tetőgerendák tömör gerincű H-alakú vagy rácsos elemekként tervezhetők. Az acélfogyasztás csökkentése érdekében ezek az elemek a hajlítónyomaték-diagram eloszlása alapján változó keresztmetszetűek is lehetnek. Bár a tömör gerincű elemek valamivel több acélt használnak, könnyen gyárthatók és széles körben alkalmazhatók az acélvázas portálépületek gyakorlati projektjeiben.
Acélvázas portálszerkezetű ipari épületek másodlagos szerkezetéhez a hidegen formázott vékonyfalú acél az előnyösebb tetőszelemenekhez és falgerendákhoz; ha az üzem oszloptávolsága meghaladja a 12 métert, a rácsos típusú szelemenek gazdaságosabbak. Hajlított elemként a másodlagos szerkezet csavarokkal csatlakozik a fő merev vázhoz – viseli a burkolati rendszer terheit, átadja azokat a fő szerkezetnek, és oldalirányú támaszt nyújt a fő szerkezet általános stabilitásának növelése érdekében a portálvázas ipari épületekben.
Az acélvázas ipari épületek burkolati rendszerének magját a burkolópanelek alkotják, amelyek általában hengerelt vékony fémlemezekből vagy más könnyű kompozit anyagokból készülnek. Ezeket a paneleket speciális módszerekkel rögzítik a másodlagos szerkezethez, hogy külső terheléseket, például szelet, havat és építési terheket viseljenek. Érdemes megjegyezni, hogy a burkolópaneleket nemcsak a másodlagos szerkezet támasztja alá, hanem oldalirányú támaszt is biztosíthatnak a másodlagos szerkezet számára, bizonyos mértékig növelve annak stabilitását.
Továbbá, miután a burkolópaneleket a másodlagos szerkezethez csatlakoztatták, erős nyírómerevséget képeznek a saját síkjukban – ezt a jelenséget közismert nevén „membránhatásnak” nevezik. Ez a hatás teszi lehetővé, hogy a síkterhelésű portál acélvázas ipari épületek bizonyos térbeli szerkezeti teljesítménnyel rendelkezzenek.
Ezenkívül a portálvázas ipari épületek tetőmerevítőit és oszlopközi merevítőit általában húzott elemként tervezik, amelyek közül az előnyös a feszített keresztirányú acélmerevítők használata. Ha a szerkezet 5 tonna feletti teherbírású darukat tartalmaz, az oszlopközi merevítőket szögacél vagy más idomacél merevítőkre kell cserélni. A portálvázas ipari épületek galériaszerkezetének oszlopközi merevítőihez szintén szögacél vagy más idomacél merevítőket kell választani.
Az építészeti igényeknek megfelelően különböző méretű portál acélvázelemek rendezhetők el és kombinálhatók különféle szerkezeti formák kialakításához, amelyek megfelelnek a különféle egyszintes épületek használati igényeinek. Gyakori formák a részleges galériás, szellőzőnyílásokkal vagy mellvédekkel ellátott, félig félig félig oldalra néző és eresz túlnyúlásos épületek. Kialakíthatók egylejtős, többfesztávú, egy- és kétoldalas gerincű, többfesztávú, több gerincű és többoldalas, valamint kombinált magas és alacsony fesztávú épületként. Ezenkívül bizonyos esetekben keretes portál acélvázakat is használnak.
▪ Alapvető formái Portál acélvázas épületek.
▪ Helyi második emeleti illesztések Lásd a Többszintes Vázszerkezeti Rendszereket.
A portál acélvázak származtatott szerkezeti formáiban a daruberendezések is rugalmasan elrendezhetők a tényleges igényeknek megfelelően, és egyidejűleg részleges második emeleti terek is hozzáadhatók.
Lényegében az oromzatos portálkeretek szintén a többfesztávolságú portálkeretek kategóriájába tartoznak; a fő különbség a közbenső oszlopaikban rejlik, amelyek metszeti orientációja 90 fokkal el van forgatva a hagyományos portálkeret oszlopaihoz képest.
Acélszerkezetű portálépületek acélkiválasztása szabványok és általános minőségek alapján
A portálvázas ipari épületek acéljának kiválasztását a kínai nemzeti szabványokon kell alapulnia. Acélszerkezetek tervezési szabványa (GB 50017) és Könnyűszerkezetes portálvázas épületek acélszerkezeteinek műszaki előírása (GB 51022). A leggyakrabban használt acélminőségek és alkalmazási lehetőségeik a következők:
A Q235 acél, mint a leggyakrabban használt és leggazdaságosabb választás, 235 N/mm² folyáshatárral rendelkezik, jó szilárdsággal, alakíthatósággal és hegeszthetőséggel rendelkezik. A daruk nélküli vagy kis teherbírású darukkal épített portálvázas épületek legtöbb követelményének megfelel; nemcsak a fővázak (gerendák, oszlopok) előnyben részesített anyaga, hanem a másodlagos szerkezetekhez (szelemenek, falgerendák) általában használt acél is;
A Q355 acél (korábban Q345 néven jelölték) kritikusabb alkatrészekhez alkalmas, 355 N/mm² folyáshatárával. Szilárdsága körülbelül 36%-kal nagyobb, mint a Q235 acélé. Nagy fesztávolságú, nagy terhelésű szerkezetek (például nagy teherbírású daruk esetén) vagy nagy oszloptávolság esetén a Q355 acél használata hatékonyan csökkentheti az alkatrészek keresztmetszeti méretét és acélfogyasztást takaríthat meg. Bár egységára valamivel magasabb, összességében jobb gazdaságosságot kínál, és gyakran használják nagy terhelésnek kitett fővázakhoz (gerendák, oszlopok).
A nagyobb szilárdságú acélokat, mint például a Q390, Q420 és Q460, ritkán használják portálkeretekben, és csak szuper nagy projektekben, speciális nagy teherbírású darukkal vagy extrém terhelési körülmények között jöhetnek szóba. Összességében a Q235B vagy Q355B acélt általában a főkeretekhez (gerendák, oszlopok) használják, míg a Q235 acélt általában másodlagos szerkezetekhez (szelemenek, falgerendák) alkalmazzák.
Gyakorlati elrendezési alapelvek portál acélvázas ipari épületekhez
A portál acélvázas ipari épületek elrendezése szisztematikus tervezési logikát követ, amely az oldalirányú merev keretekre, a hosszanti merevítésekre, a burkolati rendszerekre és a másodlagos szerkezetekre összpontosít. A részletek a következők:
- Oldalirányú merev vázszerkezet (fő oldalirányú erőt elnyelő rendszer): Az acélvázas ipari épületek „vázaként” az oldalsó merev keretek viselik az összes függőleges és oldalirányú terhelést. A fesztávolságokat a folyamatkövetelmények, például a gyártósor szélessége, a berendezések elrendezése és a logisztikai átjárók alapján kell meghatározni. Az általános gazdaságos fesztávolság 18 m és 36 m között mozog; a nagyobb fesztávolságok (pl. 45 m felett) műszakilag megvalósíthatóak, de gazdasági összehasonlítást igényelnek – néha rácsos tartók vagy konzolok használata költséghatékonyabb. Az oldalsó merev keretek elrendezhetők egy-, két- vagy többfesztávolságúként. Többfesztávolságú elrendezésekben a közbenső oszlopok általában csapos végű oszlopok formájában készülnek, amelyeket a gerendákhoz csuklósan rögzítenek az építés egyszerűsítése és az anyagmegtakarítás érdekében. Az oszlopok közötti távolság (azaz a merev keretek közötti távolság) kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja az acélfogyasztást és a gazdaságosságot; az általános gazdaságos oszloptávolság 6 m és 9 m között van, a 7.5 m vagy 8 m pedig széles körben használatos daruk nélküli vagy kis tonnatartalmú darukkal történő esetekben. Az oszloptávolság növelése (pl. 12 m-re) jelentősen megnöveli a merev vázgerendák és a darugerendák acélfelhasználását, de csökkenti a merev keretek és alapok számát – átfogó kompromisszumokra van szükség, és a szelemenek és falgerendák acélfelhasználása is ennek megfelelően növekszik. Az eresz magasságát a szerviztávolság, a daru sínjének csúcsmagassága és a tetőszerkezet magassága határozza meg; a tető lejtése általában 5% és 10% között van (körülbelül 1/20 és 1/10 között) – a túl kis lejtés kedvezőtlen a vízelvezetés szempontjából, míg a túl nagy lejtés növeli az épület térfogatát és az acélfelhasználást.
- Hosszanti merevítőrendszer elrendezése (az általános stabilitás biztosítása): A hosszanti merevítőrendszer a portál acélvázas ipari épületek „szalagjaiként” működik, az egyes oldalirányú merev kereteket stabil térbeli egésszé köti össze, hogy ellenálljon a hosszirányú terheléseknek (például hosszirányú szélterhelésnek, szeizmikus erőknek és hosszirányú daru fékezőerőinek), és biztosítsa a stabilitást a telepítés során. Az elrendezési pozíciókat tekintve a tető vízszintes merevítőit általában a hőmérsékleti szakaszok szélső mezőiben (első vagy második) és középső mezőiben helyezik el bizonyos időközönként (pl. ≤60 m); hosszú műhelyek esetén hőmérséklet-tágulási hézagokat kell kialakítani, a hézagok mindkét oldalára merevítőket kell szerelni. Az oszlopközi merevítéseket ugyanazon mezőkben kell elhelyezni, mint a tető vízszintes merevítőit, hogy erős, oldalirányú erőt elviselő rácsos rendszert képezzenek, amely a terheket az alapozásra viszi át. Az elrendezési zsaluzatokhoz általában keresztacél (feszítőcsavarokkal meghúzva) vagy szögacél keresztacélokat használnak – a köracél merevítés könnyű és gazdaságos, csak a feszültséget viseli (húzóelemként van kialakítva), így ez a leggyakoribb forma. Ha a keresztmerevítőket nem lehet nagy ajtónyílásokkal vagy átjárókkal rendelkező helyeken telepíteni, akkor portálmerevítők is használhatók. Fő funkciói közé tartozik a síkon kívüli támasztópontok biztosítása a merev vázoszlopok számára azok tényleges hosszának csökkentése érdekében, a hosszirányú vízszintes erők átvitele és ellenállása, valamint a szerkezet általános stabilitásának biztosítása a telepítés során.
- Házrendszer és másodlagos szerkezet elrendezése: Acélvázas portálépületekben a szelemenek és falgerendák elrendezési távolságát főként a tetőpanelek és falpanelek szilárdsága és merevsége határozza meg, az általános távolság 1.5 m. A szelemenek és falgerendák síkra merőleges effektív hosszának csökkentése és a teherbírás javítása érdekében egy összekötő rúd és támrendszert (általában köracélból) kell beépíteni a stabil erőhordó rendszer kialakítása érdekében. A széloszlopok az oromzatoknál vannak elhelyezve, hogy viseljék az oromzatos falpanelek által közvetített szélterhelést; felső végeik véglemezeken keresztül merev vázgerendákhoz vannak csuklósan rögzítve, lehetővé téve mind a vízszintes, mind a függőleges erők átvitelét.
- Összefoglaló magelrendezési folyamat: A portál acélvázas épületek alapvető elrendezési folyamata a következő logikát követi: „igényorientált → előzetes tervezés → szisztematikus elrendezés → számítás és optimalizálás”. Először is meg kell határozni a fesztávolságot, a magasságot, a daru teherbírását és az ajtók pozícióit a folyamatkövetelmények alapján; majd kezdetben meg kell erősíteni a gazdaságilag ésszerű oszloptávolságot (pl. 7.5 m) és a tető lejtését (pl. 1/10); ezután el kell helyezni az oldalsó merev kereteket a fő teherhordó rendszer kialakításához; majd hosszmerevítéseket kell beépíteni, a tetőmerevítést és az oszlopközi merevítéseket a végmezőkben és a hőmérsékleti szakaszok közepén elhelyezni a stabil térbeli szerkezet kialakítása érdekében; ezt követően ésszerűen el kell helyezni a másodlagos szerkezeteket, mint például a szelemenek, falgerendák és azok összekötőrúd-rendszerei; végül fel kell állítani az oromzatrendszert és el kell helyezni a széloszlopokat. Végül minden elrendezést modellezni, kiszámítani és optimalizálni kell statikai számítási szoftverek (például PKPM, YJK) segítségével, hogy minden elrendezési elv teljesüljön.
Portál acélvázas ipari épületek tervezési szempontjai: földrengésállóság és tűzvédelem
Acélvázas portálszerkezetű ipari épületek földrengésállóságának tervezésekor elsődleges szempont az általános elrendezés racionalitása: a műhely szerkezetének tömegét és merevségét egyenletesen kell elosztani. Ez biztosítja, hogy a műhely egyenletesen viseli az erőt, és szeizmikus hatás alatt koordináltan deformálódik, minimalizálva a lokális túlterhelés és az egyenetlen merevség okozta későbbi szerkezeti károsodás kockázatát. A keresztirányú szerkezeti kialakításhoz a merev keretek alkalmasabbak, vagy olyan keretek, ahol a tetőszerkezet és az oszlopok bizonyos mértékű konszolidációt képeznek – ez a kialakítás teljes mértékben kihasználja az acélszerkezet teherbírását, csökkenti a keresztirányú szerkezeti deformációt, és tovább növeli a földrengésállóságot.
Különösen fontos megjegyezni, hogy a portál acélvázas ipari műhelyekben a károk nagy részét az elemek instabilitása okozza, nem pedig az elemek elégtelen szilárdsága. Ezért a merevítőrendszer ésszerű elrendezése kulcsfontosságú: az olyan alkatrészek, mint az oszlopközi merevítések és a tetőrács vízszintes merevítései, tudományos elhelyezése hatékonyan biztosíthatja a műhely szerkezetének általános stabilitását és megakadályozhatja az elemek instabilitását szeizmikus hatás alatt. Ezenkívül a szerkezeti csatlakozási csomópontok tervezését szigorúan ellenőrizni kell – elengedhetetlen annak biztosítása, hogy a csomópontok ne szakadjanak meg a szerkezeti elemek teljes keresztmetszete előtt, lehetővé téve az elemek képlékeny működési állapotba kerülését és a szeizmikus energia teljes elnyelését, ezáltal maximalizálva az épület szeizmikus ellenállását.
A portál acélvázas ipari épületek fő előnyei: hatékonyság, önsúly és térbeli alkalmazkodóképesség
Az acélvázas portálépületek népszerűsége az ipari szektorban számos gyakorlati előnyüknek köszönhető. Az építési hatékonyságtól kezdve ezen épületek acélszerkezeti elemei gyárakban tömegesen gyárthatók, kiküszöbölve a komplex helyszíni öntési munkákat; az építkezésre szállítás után az épület egyszerűen az elemek összeszerelésével elkészíthető. A teljes folyamat egyszerű és hatékony, jelentősen lerövidíti a projekt építési ciklusát, és segíti a vállalkozásokat a termelés gyorsabb megkezdésében.
Az épület önsúlya szempontjából a portál acélvázas ipari épületek előnye még jelentősebb: az épület szerkezeti tömegét körülbelül 30%-kal csökkenthetik. Ez a tulajdonság különösen két esetben kritikus – az egyik az alacsony alapozási teherbírású területek, ahol a könnyebb önsúly csökkenti az alapozásra nehezedő nyomást és az alapozás megerősítésének költségeit; a másik a nagy szeizmikus erődítményintenzitású területek, ahol a könnyebb szerkezet csökkenti a szeizmikus hatás alatti tehetetlenségi erőt, ami sokkal jobb átfogó gazdaságosságot eredményez a hagyományos vasbeton szerkezeti rendszerekhez képest.
A térkihasználás és a funkcionális alkalmazkodóképesség tekintetében az acélvázas portál ipari épületek szintén jól teljesítenek. Gazdaságos fesztávolságuk jellemzően 24-30 méter között mozog, bőséges teret biztosítva a műveletekhez, és kielégítve a különféle ipari tevékenységek, például a gépfeldolgozás és a logisztikai tárolás nagy helyigényét; ugyanakkor a szerkezeti kialakítás nagy rugalmasságot kínál. A vállalatok a tényleges termelési igényeik alapján többszintes vagy több fesztávolságú konfigurációvá alakíthatják a szerkezetet, sőt speciális ipari berendezéseket, például darukat is telepíthetnek, teljes mértékben alkalmazkodva a különböző iparágak termelési körülményeihez.
Tűzvédelmi tervezés: Az acél hőállósági hiányosságainak kezelése és az összeomlás kockázatának elkerülése
Az acélvázas portálépületeknek van egy figyelemre méltó gyengeségük: acélszerkezeteik gyenge tűzállósága. Amint az acél hőmérséklete meghaladja a 100 ℃-ot, a teljesítménye fokozatosan megváltozik a hőmérséklet emelkedésével: a szakítószilárdság folyamatosan csökken, míg a képlékenység növekszik; amikor a hőmérséklet eléri az 500 ℃-ot, az acél szilárdsága rendkívül alacsony szintre csökken, és nem képes megtartani az épület súlyát, ami végül az acélszerkezet összeomlásához vezethet.
Ezért a tervezési előírások egyértelműen előírják, hogy ha az acélszerkezet felületi hőmérséklete 150 ℃ feletti környezetben lehet, hőszigetelő és tűzvédelmi intézkedéseket kell tenni. Jelenleg az iparágban leggyakrabban használt megoldás a hőálló bevonatok felvitele az acélszerkezet felületére – ezek a bevonatok hőszigetelő réteget képeznek magas hőmérsékletű környezetben, lassítva az acél hőmérséklet-emelkedésének ütemét, időt nyerve a tűzmentésre, és megvédve az acél teljesítményét a gyors romlástól, hatékonyan elkerülve az épület összeomlásának kockázatát.
A szerzőről: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd területe 120,000 négyzetméter. Foglalkozunk tervezéssel, projekt költségvetéssel, gyártással és PEB acélszerkezetek szerelése és másodfokú generálkivitelezői képesítéssel rendelkező szendvicspanelek. Termékeink a könnyű acélszerkezetekre terjednek ki, PEB épületek, alacsony költségű panelházak, konténerházak, C/Z acél, különböző típusú színes acéllemezek, PU szendvicspanelek, eps szendvicspanelek, kőzetgyapot szendvicspanelek, hűtőkamra panelek, tisztító lemezek és egyéb építőanyagok.