Ikke hopp over kunnskapspopulariseringen om industribygninger med portalkonstruksjon i stål
Generelt sett er en industribygning med portalkonstruksjon i stål en industribygg med en stålkonstruksjon som hovedbærende system. Designkjernen ligger i å bruke portalstålrammen som hovedbærende støtte – formet som vanlig dør, er den enkel, men stabil nok til å bære bygningens hovedvekt. Det er også en vanlig lettvektstype, med hovedbærende komponenter inkludert stålbjelker og stålsøyler, og presenterer en overordnet "dør"-formet layout som typisk for industribygninger med portalstålramme.
Den strukturelle formen til industribygninger med portalkonstruksjon i stål kan fleksibelt tilpasses faktiske behov. Spesielt er lette industribygninger med portalkonstruksjon i stål ideelle for verkstedbygninger i ståluten produksjonskraner, mens kraftigere kraner er et must for de som trenger kraner for å transportere tunge materialer/utstyr. Når det gjelder layout, tilbyr de alternativer for ett spenn, to spenn og flerspenn, og kan utstyres med takutstikk, annekser eller til og med oppgraderes tilstålbygninger i flere etasjeri henhold til prosjektets krav. Personlige modifikasjoner (f.eks. regntette takutstikk, små tillegg) kan også skreddersys for dem.
Disse fordelene gjør industribygninger med portalramme i stål godt egnet for byggebransjens behov. Uten overdreven støttesøyler unngår de hindringer ved plassering av fabrikkutstyr, lagring av lagervarer eller tilrettelegging av arbeidernes drift. Dessuten kan nøkkelkomponentene prefabrikeres i fabrikker og monteres på stedet – dette forkorter ikke bare byggesyklusen til industribygninger med portalramme i stål, men sikrer også jevn kvalitet. De har også sterk vind-, snø- og jordskjelvmotstand, noe som sikrer langsiktig stabilitet.
I dag er industribygg med portalkonstruksjon i stål ikke bare førstevalget for fabrikkverksteder og store lagerområder, men også pålitelige for kommersielle arenaer og kultur- og underholdningsfasiliteter. Faktisk prioriterer alle prosjekter som trenger åpne indre rom prefabrikkerte industribygg med portalkonstruksjon i stål, ettersom de balanserer funksjonalitet, effektivitet og holdbarhet – viktige årsaker til deres popularitet i moderne konstruksjon.
Forstå komponentene og de strukturelle detaljene i industribygninger med portalramme i stål enkelt
I hovedkonstruksjonskomponentene i industribygninger med portalkonstruksjon av stål kan søyler og takbjelker utformes som solide H-formede eller gitterelementer. For å redusere stålforbruket kan disse elementene også ha et variabelt tverrsnitt basert på bøyemomentdiagrammets fordeling. Selv om solide elementer bruker litt mer stål, er de enkle å produsere og brukes mye i praktiske prosjekter av industribygninger med portalkonstruksjon av stål.
For sekundærkonstruksjonen i industribygninger med portalramme i stål foretrekkes kaldformet tynnvegget stål for takåser og veggbjelker. Hvis anleggets søyleavstand overstiger 12 m, er takåser av fagverkstypen mer økonomiske. Som bøyeelementer kobles sekundærkonstruksjonen til den stive hovedrammen via bolter – den bærer laster fra innkapslingssystemet, overfører dem til hovedkonstruksjonen og gir sidestøtte for å forbedre hovedkonstruksjonens generelle stabilitet i industribygninger med portalramme i stål.
Kjernen i innkapslingssystemet for industribygninger med portalkonstruksjon av stålrammer er kledningspaneler, som vanligvis er laget av valsede tynne metallplater eller andre lette komposittmaterialer. Disse panelene er koblet til sekundærstrukturen gjennom spesifikke metoder for å tåle ytre belastninger som vind, snø og konstruksjonslaster. Det er verdt å merke seg at kledningspaneler ikke bare støttes av sekundærstrukturen, men også kan gi sidestøtte for sekundærstrukturen, noe som forbedrer stabiliteten til sekundærstrukturen til en viss grad.
Dessuten, etter at kledningsplatene er koblet til sekundærstrukturen, danner de sterk skjærstivhet i sitt eget plan – et fenomen kjent som «membraneffekten». Denne effekten gjør det mulig for industribygninger med planlastede portalkonstruksjoner i stål å ha en viss romlig strukturell ytelse.
I tillegg er takavstivning og avstivning mellom søyler i industribygninger med portalkonstruksjon av stålramme vanligvis utformet som strekkelementer, med strammede tverrgående stålavstivninger som det foretrukne valget. Hvis konstruksjonen inkluderer kraner med en kapasitet på over 5 tonn, må avstivningene mellom søylene erstattes med avstivning i vinkelstål eller andre profilstål. For avstivningene mellom søylene i mezzaninstrukturdelen av industribygninger med portalkonstruksjon av stålramme, bør det også velges avstivning i vinkelstål eller andre profilstål.
I henhold til de faktiske arkitektoniske kravene kan portalkonstruksjonselementer i stål i forskjellige størrelser arrangeres og kombineres for å danne en rekke strukturelle former, som oppfyller bruksbehovene til ulike enetasjes bygninger. Vanlige former inkluderer de med delvis mezzanin, med ventiler eller brystvern, med avsats og med takutstikk. De kan også utformes som enkelthengende, flerspennende med enkelt møne og doble fall, flerspennende med flere møner og flere fall, og kombinerte høye og lave spenn. I tillegg brukes også portalkonstruksjonsrammer av stål i noen scenarier.
▪ Grunnleggende former for Portal stålrammebygningerâ € <
▪ Lokale skjøter i andre etasje refererer til rammesystemer i flere etasjer.
I de avledede strukturelle formene av portalstålrammer kan kranutstyr også fleksibelt arrangeres i henhold til faktiske behov, og delvise andre etasjerom kan legges til samtidig.
I hovedsak tilhører gavlportalrammer også kategorien portalrammer med flere spenn; hovedforskjellen ligger i mellomsøylene, hvis seksjonsorientering er rotert 90 grader sammenlignet med konvensjonelle portalkarmsøyler.
Stålvalg for industribygninger med portalstålramme basert på standarder og vanlige kvaliteter
Stålvalget for industribygninger med portalramme skal være basert på kinesiske nasjonale standarder Kode for design av stålkonstruksjoner (GB 50017) og Teknisk spesifikasjon for stålkonstruksjoner i lette portalrammebygninger (GB 51022). De vanligste stålkvalitetene og bruksområdene deres er som følger:
Q235-stål, som det mest brukte og økonomiske valget, har en flytegrense på 235 N/mm² og har god styrke, duktilitet og sveisbarhet. Det oppfyller kravene til de fleste portalrammebygninger uten kraner eller med kraner med små tonnasje; det er ikke bare det foretrukne materialet for hovedrammer (bjelker, søyler), men også stålet som vanligvis brukes til sekundærkonstruksjoner (åser, veggbjelker);
Q355-stål (tidligere kalt Q345) er egnet for mer kritiske komponenter, med en flytegrense på 355 N/mm². Styrken er omtrent 36 % høyere enn for Q235-stål. Når konstruksjonen har et stort spenn, tung belastning (som med kraner med store tonnasjer) eller stor søyleavstand, kan bruk av Q355-stål effektivt redusere tverrsnittsstørrelsen på komponentene og spare stålforbruk. Selv om enhetsprisen er litt høyere, gir det bedre totaløkonomi, og brukes ofte til hovedrammer (bjelker, søyler) som utsettes for store belastninger.
Høyfast stål som Q390, Q420 og Q460 brukes sjelden i portalrammer og vurderes kun i superstore prosjekter med spesielle tunge kraner eller ekstreme belastningsforhold. Totalt sett brukes Q235B eller Q355B ofte til hovedrammer (bjelker, søyler), mens Q235-stål vanligvis brukes til sekundære konstruksjoner (åser, veggbjelker).
Praktiske utformingsprinsipper for industribygninger med portalkonstruksjon i stål
Utformingen av Portal Steel Frame Industrial Buildings følger en systematisk planleggingslogikk, med fokus på stive rammer på siden, langsgående avstivning, innkapslingssystemer og sekundærkonstruksjoner. Detaljene er som følger:
- Lateral stiv rammeoppsett (hovedsystem for sidekraftmotstand): Som «skjelettet» til industribygninger med portalstålrammer bærer sideveis stive rammer alle vertikale belastninger og sideveis belastninger. Spennene bør bestemmes basert på prosesskrav som produksjonslinjebredde, utstyrslayout og logistikkpassasjer. Det vanlige økonomiske spennet varierer fra 18 m til 36 m; større spenn (f.eks. over 45 m) er teknisk gjennomførbare, men krever økonomisk sammenligning – noen ganger er det mer kostnadseffektivt å bruke fagverk eller braketter. Sideveis stive rammer kan arrangeres som enkeltspenn, dobbeltspenn eller flerspenn. I flerspennslayouter bruker mellomliggende søyler vanligvis form av søyler med stiftende, som er hengslet til bjelker for å forenkle konstruksjonen og spare materialer. Søyleavstand (dvs. avstanden mellom stive rammer) er en nøkkelfaktor som påvirker stålforbruk og økonomi; den vanlige økonomiske søyleavstanden er 6 m til 9 m, og 7.5 m eller 8 m er mye brukt i scenarier uten kraner eller med kraner med liten tonnasje. Økning av søyleavstanden (f.eks. til 12 m) vil øke stålforbruket betydelig for stive rammebjelker og kranbjelker, men det reduserer antallet stive rammer og fundamenter – omfattende avveininger er nødvendige, og stålforbruket for åser og veggbjelker vil også øke tilsvarende. Takfotshøyden bestemmes av driftsklaring, kranskinnens topphøyde og takkonstruksjonens høyde; takhellingen er vanligvis 5 % til 10 % (omtrent 1/20 til 1/10) – for liten helling er ugunstig for drenering, mens for stor helling øker bygningsvolumet og stålforbruket.
- Oppsett av langsgående avstivningssystem (sikrer generell stabilitet): Det langsgående avstivningsystemet fungerer som "leddbåndene" i industribygninger med portalstålramme, og forbinder individuelle stive siderammer til en stabil romlig helhet for å motstå langsgående belastninger (som langsgående vindlaster, seismiske krefter og langsgående kranbremsekrefter) og sikre stabilitet under installasjon. Når det gjelder utformingsposisjoner, er horisontal avstivning i taket vanligvis anordnet i endefagene (første eller andre) og midtre fakler i temperaturseksjonene med bestemte intervaller (f.eks. ≤60 m). For lange verksteder må temperaturekspansjonsfuger settes, med avstivning installert på begge sider av skjøtene. Avstivning mellom søyler bør anordnes i de samme fakkene som den horisontale avstivningen i taket for å danne et sterkt sideveis kraftmotstandsdyktig fagverkssystem som overfører last til fundamentet. For utformingsformer brukes vanligvis kryssrundstål (strammet med strekkfisker) eller vinkelstålkryssformer – rundstålavstivning er lett og økonomisk, og bærer kun spenning (utformet som strekkelementer), noe som gjør den til den vanligste formen. Når kryssavstivning ikke kan installeres på steder med store døråpninger eller passasjer, kan portalavstivning brukes i stedet. Kjernefunksjonene inkluderer å sørge for støttepunkter utenfor planet for stive rammesøyler for å redusere deres effektive lengde, overføre og motstå langsgående horisontale krefter, og sikre konstruksjonens generelle stabilitet under installasjon.
- Oppsett av kabinettsystem og sekundærstruktur: Avstanden mellom åser og veggbjelker i portalbygninger med stålramme bestemmes hovedsakelig av styrken og stivheten til takpaneler og veggpaneler, med en felles avstand på 1.5 m. For å redusere den effektive lengden utenfor planet på åser og veggbjelker og forbedre bæreevnen, bør det installeres et strekkstang- og avstivningssystem (vanligvis laget av rundt stål) for å danne et stabilt kraftbærende system. Vindsøyler er anordnet ved gavler for å bære vindlaster som overføres av gavlveggpaneler; toppendene deres er hengslet til stive rammebjelker via endeplater, noe som muliggjør overføring av både horisontale og vertikale krefter.
- Sammendrag av kjerneoppsettprosess: Kjerneprosessen for utforming av stålrammekonstruksjoner i portalbygninger følger logikken «behovsorientert → foreløpig planlegging → systematisk utforming → beregning og optimalisering». Først bestemmes spennvidde, høyde, krantonnasje og dørposisjoner basert på prosesskrav; deretter bekreftes den økonomisk rimelige søyleavstanden (f.eks. 7.5 m) og takhellingen (f.eks. 1/10); deretter arrangeres sideveis stive rammer for å danne det viktigste lastbærende systemet; deretter installeres langsgående avstivning, takavstivning og avstivning mellom søyler i endefagene og midten av temperaturseksjonene for å bygge en stabil romlig struktur; deretter arrangeres sekundære konstruksjoner som åser, veggbjelker og deres strekkstangsystemer på en rimelig måte; til slutt settes gavlsystemet opp og vindsøyler arrangeres. Til slutt må alle utforminger modelleres, beregnes og optimaliseres ved hjelp av strukturell beregningsprogramvare (som PKPM, YJK) for å sikre at alle utformingsprinsipper er oppfylt.
Designpunkter for industribygninger med portalkonstruksjon i stål: Seismisk motstand og brannbeskyttelse
Når man designer industribygninger med portalkonstruksjon av stålrammer for seismisk motstand, er det første man må fokusere på rasjonaliteten i den overordnede utformingen: massen og stivheten til verkstedkonstruksjonen må være jevnt fordelt. Dette sikrer at verkstedet bærer krefter jevnt og deformeres koordinert under seismisk påvirkning, noe som minimerer risikoen for lokal overbelastning og påfølgende strukturelle skader forårsaket av ujevn stivhet. For tverrgående strukturdesign er stive rammer mer egnet, eller rammer der takstolen og søylene danner en viss grad av konsolidering – denne designen utnytter stålkonstruksjonens bæreevne fullt ut, reduserer tverrgående strukturell deformasjon og forbedrer seismisk kapasitet ytterligere.
Det er spesielt viktig å merke seg at de fleste skadene på industrielle verksteder med portalkonstruksjon av stålrammer skyldes ustabilitet i elementene snarere enn utilstrekkelig styrke i elementene. Derfor er en rimelig plassering av avstivningssystemet avgjørende: Vitenskapelig plassering av komponenter som avstivning mellom søyler og horisontal avstivning av takstoler kan effektivt sikre den generelle stabiliteten til verkstedstrukturen og forhindre ustabilitet i elementene under seismisk påvirkning. I tillegg må utformingen av strukturelle forbindelsesnoder kontrolleres strengt – det er viktig å sikre at nodene ikke svikter før hele tverrsnittet av strukturelementene er nådd, slik at elementene kan gå inn i en plastisk arbeidstilstand og absorbere seismisk energi fullt ut, og dermed maksimere bygningens seismiske motstand.
Kjernefordeler med industribygninger med portalkonstruksjon i stål: Effektivitet, egenvekt og plasstilpasning
Populariteten til industribygg med portalkonstruksjon i stål i industrisektoren stammer fra deres praktiske fordeler på flere måter. Med utgangspunkt i byggeeffektivitet kan stålkonstruksjonskomponentene i disse bygningene masseproduseres i fabrikker, noe som eliminerer behovet for komplekst støpearbeid på stedet. Når bygningen er transportert til byggeplassen, kan den ferdigstilles bare ved å montere komponentene. Hele prosessen er enkel og effektiv, noe som forkorter prosjektets byggesyklus betydelig og hjelper bedrifter med å starte produksjonen raskere.
Når det gjelder bygningens egenvekt, er fordelen med industribygninger med portalkonstruksjon av stålrammer enda mer bemerkelsesverdig: de kan redusere bygningens strukturelle masse med omtrent 30 %. Denne funksjonen er spesielt kritisk i to scenarier – det ene er områder med lav bæreevne for fundamentet, hvor den lettere egenvekten reduserer trykket på fundamentet og senker kostnadene for fundamentforsterkning; det andre er områder med høy seismisk forsterkning, hvor den lettere strukturen reduserer treghetskraften under seismisk påvirkning, noe som resulterer i mye bedre totaløkonomi sammenlignet med tradisjonelle armerte betongkonstruksjonssystemer.
Når det gjelder plassutnyttelse og funksjonell tilpasningsevne, yter også industribygninger med portalkonstruksjon i stål bra. Deres økonomiske spenn varierer vanligvis fra 24 til 30 meter, noe som gir god plass til drift og dekker behovene for store arealer til ulike industrielle aktiviteter som mekanisk prosessering og logistikklagring. Samtidig tilbyr den strukturelle utformingen høy fleksibilitet. Bedrifter kan justere strukturen til fleretasjes- eller flerspennskonfigurasjoner basert på deres faktiske produksjonsbehov, og til og med installere spesialindustrielt utstyr som kraner, som fullt ut tilpasser seg produksjonsscenariene i ulike bransjer.
Brannbeskyttelsesdesign: Håndter mangler ved varmebestandighet i stål og unngå risiko for kollaps
Industribygninger med portalkonstruksjoner av stålrammer har en bemerkelsesverdig svakhet: den dårlige brannmotstanden til stålkonstruksjonene. Når temperaturen på stålet overstiger 100 ℃, endres ytelsen gradvis etter hvert som temperaturen stiger: strekkfastheten avtar kontinuerlig, mens plastisiteten øker; når temperaturen når 500 ℃, faller stålets styrke til et ekstremt lavt nivå, og det er ute av stand til å bære bygningens vekt, noe som til slutt kan føre til at stålkonstruksjonen kollapser.
Derfor fastsetter designforskrifter tydelig at dersom overflatetemperaturen på stålkonstruksjonen kan være i et miljø over 150 ℃, må det iverksettes varmeisolasjons- og brannsikringstiltak. For tiden er den mest brukte løsningen i bransjen å påføre varmebestandige belegg på overflaten av stålkonstruksjonen – disse beleggene danner et varmeisolasjonslag i miljøer med høy temperatur, noe som reduserer hastigheten på ståltemperaturstigningen, kjøper tid til brannredning og beskytter stålets ytelse mot rask forringelse, og dermed effektivt unngår risikoen for bygningskollaps.
Om forfatteren: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd dekker et område på 120,000 XNUMX kvadratmeter. Vi er engasjert i design, prosjektbudsjett, fabrikasjon og installasjon av PEB stålkonstruksjoner og sandwichpaneler med generell entreprenørkvalifikasjoner i andre klasse. Våre produkter dekker lette stålkonstruksjoner, PEB bygninger, lavpris ferdighus, containerhus, C/Z stål, ulike modeller av farge stålplater, PU sandwichpaneler, eps sandwichpaneler, steinullsandwichpaneler, kjøleromspaneler, renseplater og andre byggematerialer.