Nie przegap popularyzacji wiedzy o budynkach przemysłowych z ramą stalową
Mówiąc ogólnie, budynek przemysłowy o konstrukcji stalowej z portalem to budynek przemysłowy z konstrukcją stalową jako głównym systemem nośnym. Istotą projektu jest wykorzystanie stalowej ramy portalowej jako głównego elementu nośnego – w kształcie drzwi, jest ona prosta, a jednocześnie wystarczająco stabilna, aby udźwignąć ciężar głównej konstrukcji budynku. Jest to również typowa lekka konstrukcja, której główne elementy nośne to stalowe belki i słupy, tworząc ogólny układ przypominający „drzwi”, typowy dla przemysłowych budynków z ramą stalową.
Konstrukcja stalowych budynków przemysłowych o konstrukcji portalowej może być elastycznie dostosowywana do rzeczywistych potrzeb. W szczególności lekkie stalowe budynki przemysłowe o konstrukcji portalowej idealnie nadają się do… budynki warsztatowe ze staliBez dźwigów produkcyjnych, natomiast dźwigi o dużej ładowności są niezbędne dla tych, którzy potrzebują dźwigów do transportu ciężkich materiałów/sprzętu. Pod względem układu, oferują one opcje jedno-, dwu- i wieloprzęsłowe, a także mogą być wyposażone w okapy, przybudówki, a nawet zmodernizowane dowielopiętrowe budynki staloweZgodnie z wymaganiami projektu. Możliwe jest również dostosowanie indywidualnych modyfikacji (np. osłonięte przed deszczem okapy, niewielkie przybudówki).
Te zalety sprawiają, że hale przemysłowe o konstrukcji stalowej portalowej doskonale odpowiadają potrzebom branży budowlanej. Brak konieczności stosowania nadmiernych słupów wsporczych pozwala uniknąć utrudnień podczas ustawiania sprzętu fabrycznego, składowania towarów magazynowych czy ułatwiania pracy pracownikom. Co więcej, kluczowe elementy konstrukcji mogą być prefabrykowane w fabrykach i montowane na miejscu – co nie tylko skraca cykl budowy hal przemysłowych o konstrukcji stalowej portalowej, ale także zapewnia stałą jakość. Hale te charakteryzują się również wysoką odpornością na wiatr, śnieg i trzęsienia ziemi, co gwarantuje długotrwałą stabilność.
Obecnie budynki przemysłowe o konstrukcji stalowej z portalami są nie tylko pierwszym wyborem dla hal fabrycznych i dużych magazynów, ale także niezawodnym rozwiązaniem dla obiektów komercyjnych oraz obiektów kulturalnych i rozrywkowych. W rzeczywistości wszystkie projekty wymagające otwartej przestrzeni wewnętrznej stawiają na prefabrykowane budynki przemysłowe o konstrukcji stalowej z portalami, ponieważ łączą w sobie funkcjonalność, wydajność i trwałość – kluczowe powody ich popularności w nowoczesnym budownictwie.
Łatwe zrozumienie komponentów i szczegółów konstrukcyjnych budynków przemysłowych o konstrukcji stalowej
W głównych elementach konstrukcyjnych budynków przemysłowych o konstrukcji portalowej ramy stalowej, słupy i belki dachowe mogą być projektowane jako elementy o przekroju litery H lub kratowe. Aby zmniejszyć zużycie stali, elementy te mogą również przyjmować zmienny przekrój poprzeczny w zależności od rozkładu momentu zginającego. Chociaż elementy o przekroju pełnym wymagają nieco więcej stali, są łatwe w produkcji i szeroko stosowane w praktycznych projektach budynków przemysłowych o konstrukcji portalowej ramy stalowej.
W przypadku konstrukcji drugorzędnej w przemysłowych budynkach z portalową ramą stalową, preferowana jest zimnogięta stal cienkościenna na płatwie dachowe i rygle ścienne; jeśli rozstaw słupów w zakładzie przekracza 12 m, bardziej ekonomiczne są płatwie kratownicowe. Jako elementy giętkie, konstrukcja drugorzędna jest połączona z główną ramą sztywną za pomocą śrub – przenosi obciążenia z systemu obudowy, przenosi je na konstrukcję główną i zapewnia boczne podparcie, zwiększając ogólną stabilność konstrukcji głównej w przemysłowych budynkach z portalową ramą stalową.
Sercem systemu obudowy przemysłowych budynków o konstrukcji stalowej są panele elewacyjne, zazwyczaj wykonane z cienkich blach walcowanych lub innych lekkich materiałów kompozytowych. Panele te są łączone z konstrukcją drugorzędną za pomocą specjalnych metod, aby przenosić obciążenia zewnętrzne, takie jak wiatr, śnieg i obciążenia konstrukcyjne. Warto zauważyć, że panele elewacyjne są nie tylko podparte przez konstrukcję drugorzędną, ale mogą również zapewniać jej boczne podparcie, zwiększając w pewnym stopniu jej stabilność.
Co więcej, po połączeniu paneli okładzinowych z konstrukcją drugorzędną, tworzą one silną sztywność ścinającą w swojej własnej płaszczyźnie – zjawisko powszechnie znane jako „efekt przepony”. Efekt ten pozwala przemysłowym budynkom o konstrukcji stalowej, obciążonym płaszczyznowo, na uzyskanie określonych właściwości konstrukcyjnych w przestrzeni.
Ponadto stężenia dachowe i międzysłupowe w przemysłowych budynkach o konstrukcji stalowej ramy portalowej są zazwyczaj projektowane jako elementy rozciągane, przy czym preferowanym wyborem są napinane stężenia stalowe poprzeczne. Jeśli konstrukcja obejmuje suwnice o udźwigu powyżej 5 ton, stężenia międzysłupowe należy zastąpić stężeniami z kątowników stalowych lub innych profili stalowych. W przypadku stężeń międzysłupowych w części konstrukcji antresoli w przemysłowych budynkach o konstrukcji stalowej ramy portalowej, należy również wybrać stężenia z kątowników stalowych lub innych profili stalowych.
Zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami architektonicznymi, elementy stalowych ram portalowych o różnych rozmiarach można zestawiać i łączyć, tworząc różnorodne formy konstrukcyjne, które odpowiadają potrzebom użytkowym różnych budynków jednokondygnacyjnych. Typowe formy obejmują konstrukcje z częściowymi antresolami, z wentylacjami lub attykami, z przybudówkami oraz z okapami. Mogą być również projektowane jako jednospadowe, wieloprzęsłowe z jednym i dwoma kalenicami, wieloprzęsłowe z wieloma kalenicami i wieloma nachyleniami oraz o łączonej rozpiętości dużej i małej. Ponadto, w niektórych scenariuszach stosuje się również stalowe ramy portalowe typu ramowego.
▪ Podstawowe formy Budynki o konstrukcji szkieletowej ze stali portalowejâ € <
▪ Lokalne połączenia drugiego piętra odnoszą się do wielopiętrowych systemów ramowych
W pochodnych formach konstrukcyjnych ram stalowych portalowych możliwe jest również elastyczne rozmieszczenie urządzeń dźwigowych zgodnie z rzeczywistymi potrzebami, przy jednoczesnym dodawaniu części przestrzeni drugiego piętra.
Zasadniczo ramy portalowe szczytowe również należą do kategorii ram portalowych wieloprzęsłowych; główna różnica polega na słupach pośrednich, których orientacja przekroju jest obrócona o 90 stopni w porównaniu ze słupami konwencjonalnych ram portalowych.
Wybór stali do budowy portali stalowych w budynkach przemysłowych w oparciu o normy i popularne gatunki
Dobór stali do przemysłowych budynków szkieletowych powinien być oparty na chińskich normach krajowych Kodeks projektowania konstrukcji stalowych (GB 50017) i Specyfikacja techniczna konstrukcji stalowych lekkich budynków o konstrukcji portalowej (GB 51022). Najczęściej stosowane gatunki stali i ich zastosowania przedstawiają się następująco:
Stal Q235, jako najpowszechniej stosowany i ekonomiczny wybór, charakteryzuje się granicą plastyczności 235 N/mm² oraz dobrą wytrzymałością, ciągliwością i spawalnością. Spełnia wymagania większości budynków o konstrukcji ramowej portalowej bez suwnic lub z suwnicami o małym udźwigu; jest nie tylko preferowanym materiałem na ramy główne (belki, słupy), ale także stalą powszechnie stosowaną na konstrukcje drugorzędne (płatwie, rygle ścienne).
Stal Q355 (wcześniej oznaczona jako Q345) nadaje się do bardziej krytycznych elementów, o granicy plastyczności 355 N/mm². Jej wytrzymałość jest o około 36% wyższa niż stali Q235. W przypadku konstrukcji o dużej rozpiętości, dużym obciążeniu (np. dźwigami o dużym tonażu) lub dużym rozstawie słupów, zastosowanie stali Q355 może skutecznie zmniejszyć przekrój poprzeczny elementów i obniżyć zużycie stali. Pomimo nieco wyższej ceny jednostkowej, stal ta oferuje lepszą ogólną ekonomikę i jest często stosowana do ram głównych (belek, słupów) poddawanych dużym obciążeniom.
Stale o wyższej wytrzymałości, takie jak Q390, Q420 i Q460, są rzadko stosowane w ramach portalowych i rozważane jedynie w przypadku bardzo dużych projektów, wymagających specjalistycznych dźwigów o dużej nośności lub ekstremalnych warunków obciążenia. Ogólnie rzecz biorąc, stal Q235B lub Q355B jest powszechnie stosowana w ramach głównych (belkach, słupach), natomiast stal Q235 jest zazwyczaj stosowana w konstrukcjach drugorzędnych (płatwiach, ryglach ściennych).
Praktyczne zasady rozmieszczenia budynków przemysłowych o konstrukcji szkieletowej ze stali portalowej
Układ budynków przemysłowych o konstrukcji stalowej z portalem opiera się na systematycznej logice planowania, koncentrując się na bocznych, sztywnych ramach, stężeniach wzdłużnych, systemach osłonowych i konstrukcjach drugorzędnych. Szczegóły przedstawiają się następująco:
- Układ sztywnej ramy bocznej (główny układ przeciwstawiający się siłom bocznym): Jako „szkielet” stalowych ram portalowych budynków przemysłowych, sztywne ramy boczne przenoszą wszystkie obciążenia pionowe i boczne. Rozpiętości powinny być określane na podstawie wymagań procesowych, takich jak szerokość linii produkcyjnej, układ urządzeń i korytarze logistyczne. Typowa ekonomiczna rozpiętość wynosi od 18 m do 36 m; większe rozpiętości (np. powyżej 45 m) są technicznie wykonalne, ale wymagają porównania ekonomicznego — czasami zastosowanie kratownic lub wsporników jest bardziej opłacalne. Sztywne ramy boczne mogą być rozmieszczone jako jednoprzęsłowe, dwuprzęsłowe lub wieloprzęsłowe. W układach wieloprzęsłowych słupy pośrednie zazwyczaj przyjmują formę słupów zakończonych sworzniami, które są połączone przegubowo z belkami, aby uprościć konstrukcję i zaoszczędzić materiały. Rozstaw słupów (tj. odległość między sztywnymi ramami) jest kluczowym czynnikiem wpływającym na zużycie stali i jej ekonomiczność; typowy ekonomiczny rozstaw słupów wynosi od 6 m do 9 m, a 7.5 m lub 8 m jest powszechnie stosowany w scenariuszach bez suwnic lub z suwnicami o małym tonażu. Zwiększenie rozstawu słupów (np. do 12 m) znacznie zwiększy zużycie stali na sztywne belki ramowe i podsuwnicowe, ale zmniejszy liczbę sztywnych ram i fundamentów – konieczne są kompleksowe kompromisy, a zużycie stali na płatwie i rygle ścienne również odpowiednio wzrośnie. Wysokość okapu jest określana przez prześwit pod instalację, wysokość górnej części szyny podsuwnicowej i wysokość konstrukcji dachu; nachylenie dachu wynosi zazwyczaj od 5% do 10% (około 1/20 do 1/10) – zbyt małe nachylenie nie sprzyja odwodnieniu, a zbyt duże zwiększa kubaturę budynku i zużycie stali.
- Układ podłużnego układu stężeń (zapewniający ogólną stabilność): Podłużny układ stężeń działa jak „więzadła” stalowych ram portalowych budynków przemysłowych, łącząc poszczególne boczne sztywne ramy w stabilną całość przestrzenną, aby przeciwstawić się obciążeniom wzdłużnym (takim jak wzdłużne obciążenia wiatrem, siły sejsmiczne i wzdłużne siły hamowania dźwigu) i zapewnić stabilność podczas montażu. Jeśli chodzi o rozmieszczenie, poziome stężenia dachowe są zazwyczaj umieszczane w skrajnych przęsłach (pierwszym lub drugim) i środkowych przęsłach sekcji temperaturowych w określonych odstępach (np. ≤60 m); w przypadku długich warsztatów należy wykonać dylatacje temperaturowe, a stężenia zainstalować po obu stronach złączy. Stężenia międzysłupowe powinny być umieszczane w tych samych przęsłach co poziome stężenia dachowe, aby utworzyć wytrzymały, odporny na siły boczne układ kratownicy, przenoszący obciążenia na fundament. W przypadku form konstrukcyjnych zazwyczaj stosuje się stalowe krzyżulce okrągłe (ściągane śrubami rzymskimi) lub kątowniki stalowe krzyżulce – okrągłe stężenia stalowe są lekkie i ekonomiczne, przenoszą jedynie naprężenia (projektowane jako elementy rozciągane), co czyni je najpowszechniejszą formą. Gdy w miejscach z dużymi otworami drzwiowymi lub przejściami nie można zastosować stężeń poprzecznych, można zastosować stężenia portalowe. Ich podstawowe funkcje obejmują zapewnienie punktów podparcia poza płaszczyzną dla sztywnych słupów ramy, co pozwala na zmniejszenie ich efektywnej długości, przenoszenie i przeciwdziałanie wzdłużnym siłom poziomym oraz zapewnienie ogólnej stabilności konstrukcji podczas montażu.
- Układ obudowy i konstrukcji drugorzędnej: Rozstaw płatwi i rygli ściennych w budynkach o konstrukcji szkieletu stalowego zależy głównie od wytrzymałości i sztywności paneli dachowych i ściennych, przy czym typowy rozstaw wynosi 1.5 m. Aby zmniejszyć efektywną długość płatwi i rygli ściennych poza płaszczyznę oraz poprawić nośność, należy zamontować system ściągów i rozpór (zazwyczaj wykonanych z okrągłej stali), tworząc stabilny układ nośny. Słupy wiatrowe są rozmieszczone na szczytach, aby przenosić obciążenia wiatrem przenoszone przez panele ścian szczytowych; ich górne końce są połączone przegubowo ze sztywnymi belkami ramy za pomocą blach czołowych, umożliwiając przenoszenie zarówno sił poziomych, jak i pionowych.
- Podsumowanie procesu układu rdzenia: Proces projektowania głównych konstrukcji stalowych budynków portalowych przebiega zgodnie z logiką „zorientowania na zapotrzebowanie → wstępnego planowania → systematycznego projektowania → obliczeń i optymalizacji”. Najpierw należy określić rozpiętość, wysokość, tonaż dźwigu i położenie drzwi w oparciu o wymagania procesowe; następnie wstępnie potwierdzić ekonomicznie uzasadniony rozstaw słupów (np. 7.5 m) i nachylenie dachu (np. 1/10); następnie rozmieścić boczne sztywne ramy, tworząc główny układ nośny; następnie zamontować stężenia podłużne, ustawiając stężenia dachowe i międzysłupowe w nawach skrajnych i w środku sekcji temperaturowych, aby zbudować stabilną konstrukcję przestrzenną; następnie rozmieścić w rozsądny sposób konstrukcje drugorzędne, takie jak płatwie, rygle ścienne i ich układy ściągów; na koniec ustawić system szczytowy i rozmieścić słupy wiatrowe. Ostatecznie wszystkie układy muszą zostać zamodelowane, obliczone i zoptymalizowane za pomocą oprogramowania do obliczeń konstrukcyjnych (takiego jak PKPM, YJK), aby zapewnić spełnienie wszystkich zasad projektowania.
Punkty projektowe dla budynków przemysłowych o konstrukcji szkieletowej ze stali portalowej: odporność sejsmiczna i ochrona przeciwpożarowa
Projektując stalowe ramy portalowe budynków przemysłowych pod kątem odporności sejsmicznej, należy przede wszystkim skupić się na racjonalnym rozmieszczeniu konstrukcji: masa i sztywność konstrukcji warsztatu muszą być równomiernie rozłożone. Zapewnia to równomierne obciążenie i skoordynowane odkształcenia warsztatu pod wpływem wstrząsów sejsmicznych, minimalizując ryzyko lokalnego przeciążenia i późniejszego uszkodzenia konstrukcji spowodowanego nierównomierną sztywnością. W przypadku konstrukcji poprzecznych bardziej odpowiednie są ramy sztywne lub ramy, w których kratownica dachowa i słupy tworzą pewien stopień konsolidacji – taka konstrukcja w pełni wykorzystuje nośność konstrukcji stalowej, zmniejsza poprzeczne odkształcenia konstrukcji i dodatkowo zwiększa nośność sejsmiczną.
Należy szczególnie zauważyć, że większość uszkodzeń hal przemysłowych o stalowych ramach portalowych jest spowodowana niestabilnością elementów konstrukcyjnych, a nie ich niewystarczającą wytrzymałością. Dlatego też kluczowe znaczenie ma rozsądne rozmieszczenie systemu stężeń: przemyślane rozmieszczenie elementów, takich jak stężenia międzysłupowe i poziome stężenia kratownicy dachowej, może skutecznie zapewnić ogólną stabilność konstrukcji hali i zapobiec niestabilności elementów konstrukcyjnych pod wpływem obciążeń sejsmicznych. Ponadto, projektowanie węzłów połączeń konstrukcyjnych musi być ściśle kontrolowane – kluczowe jest zapewnienie, że węzły nie ulegną uszkodzeniu przed osiągnięciem pełnego przekroju poprzecznego elementów konstrukcyjnych, umożliwiając im wejście w stan plastyczny i pełną absorpcję energii sejsmicznej, maksymalizując w ten sposób odporność budynku na wstrząsy sejsmiczne.
Główne zalety budynków przemysłowych o konstrukcji szkieletowej ze stali portalowej: wydajność, ciężar własny i możliwość adaptacji przestrzennej
Popularność portalowych budynków przemysłowych o stalowej konstrukcji szkieletowej w sektorze przemysłowym wynika z ich praktycznych zalet w wielu aspektach. Począwszy od efektywności budowy, stalowe elementy konstrukcyjne tych budynków mogą być produkowane masowo w fabrykach, eliminując potrzebę skomplikowanych prac betoniarskich na miejscu budowy; po przetransportowaniu na plac budowy, budynek można ukończyć jedynie poprzez montaż elementów. Cały proces jest prosty i wydajny, co znacznie skraca cykl budowy i pomaga przedsiębiorstwom szybciej rozpocząć produkcję.
Pod względem ciężaru własnego budynku, zaleta przemysłowych budynków o konstrukcji stalowej z portalem jest jeszcze bardziej znacząca: może ona zmniejszyć masę konstrukcyjną budynku o około 30%. Ta cecha jest szczególnie istotna w dwóch scenariuszach – po pierwsze, w obszarach o niskiej nośności fundamentów, gdzie lżejszy ciężar własny zmniejsza nacisk na fundament i obniża koszty zbrojenia fundamentów; po drugie, w obszarach o dużej intensywności umocnień sejsmicznych, gdzie lżejsza konstrukcja zmniejsza siły bezwładności pod wpływem wstrząsów sejsmicznych, co przekłada się na znacznie większą oszczędność w porównaniu z tradycyjnymi systemami konstrukcyjnymi z żelbetu.
Jeśli chodzi o wykorzystanie przestrzeni i funkcjonalną adaptowalność, hale przemysłowe o konstrukcji stalowej typu portalowego również sprawdzają się znakomicie. Ich ekonomiczna rozpiętość wynosi zazwyczaj od 24 do 30 metrów, zapewniając wystarczającą przestrzeń operacyjną i spełniając zapotrzebowanie na dużą przestrzeń w różnych gałęziach przemysłu, takich jak obróbka mechaniczna i magazynowanie logistyczne. Jednocześnie konstrukcja oferuje dużą elastyczność. Przedsiębiorstwa mogą dostosować konstrukcję do konfiguracji wielokondygnacyjnych lub wieloprzęsłowych, w zależności od rzeczywistych potrzeb produkcyjnych, a nawet zainstalować specjalistyczny sprzęt przemysłowy, taki jak dźwigi, w pełni dostosowując się do scenariuszy produkcyjnych w różnych branżach.
Projektowanie ochrony przeciwpożarowej: Rozwiąż problem niedoboru stali w odporności na ciepło i uniknij ryzyka zawalenia
Przemysłowe budynki o konstrukcji stalowej z portalami mają istotną wadę: niską odporność ogniową konstrukcji stalowych. Gdy temperatura stali przekroczy 100°C, jej właściwości stopniowo się zmieniają wraz ze wzrostem temperatury: wytrzymałość na rozciąganie stale spada, a plastyczność rośnie; gdy temperatura osiągnie 500°C, wytrzymałość stali spada do bardzo niskiego poziomu, uniemożliwiając utrzymanie ciężaru budynku, co może ostatecznie doprowadzić do jej zawalenia.
Dlatego przepisy projektowe wyraźnie stanowią, że jeśli temperatura powierzchni konstrukcji stalowej może przekroczyć 150°C, należy zastosować izolację termiczną i środki ochrony przeciwpożarowej. Obecnie najczęściej stosowanym rozwiązaniem w branży jest nakładanie powłok żaroodpornych na powierzchnię konstrukcji stalowej – powłoki te tworzą warstwę izolacji termicznej w środowiskach o wysokiej temperaturze, spowalniając wzrost temperatury stali, dając czas na akcję ratowniczą i chroniąc stal przed szybką degradacją, skutecznie zapobiegając ryzyku zawalenia się budynku.
O autorze: K-HOME
K-home Konstrukcja stalowa Co., Ltd zajmuje powierzchnię 120,000 XNUMX metrów kwadratowych. Zajmujemy się projektowaniem, budżetem projektu, produkcją i montaż konstrukcji stalowych PEB i płyt warstwowych z uprawnieniami generalnego wykonawstwa II stopnia. Nasze produkty obejmują lekkie konstrukcje stalowe, Budynki PEB, tanie domy prefabrykowane, domy kontenerowe, stal C/Z, różne modele kolorowych płyt stalowych, płyty warstwowe PU, płyty warstwowe styropianowe, płyty warstwowe z wełny mineralnej, panele chłodnicze, płyty oczyszczające i inne materiały budowlane.