Ne preskočite popularizacije znanja o industrijskih stavbah z jeklenim okvirjem Portal
Na splošno je industrijska stavba z jeklenim okvirjem portala industrijska zgradba z jekleno konstrukcijo kot glavnim nosilnim sistemom. Njegovo jedro zasnove je uporaba portalnega jeklenega okvirja kot glavnega nosilnega sistema – v obliki dnevnih vrat je preprost, a dovolj stabilen, da nosi težo glavne konstrukcije stavbe. Je tudi pogost lahek tip, z glavnimi nosilnimi komponentami, vključno z jeklenimi nosilci in jeklenimi stebri, kar predstavlja splošno postavitev v obliki "vrat", ki je značilna za industrijske stavbe s portalnim jeklenim okvirjem.
Konstrukcijsko obliko industrijskih stavb z jeklenim okvirjem je mogoče prilagodljivo prilagoditi dejanskim potrebam. Predvsem so lahke industrijske stavbe z jeklenim okvirjem idealne za jeklene delavnicebrez proizvodnih žerjavov, medtem ko so težka žerjava nujna za tiste, ki potrebujejo žerjave za prevoz težkih materialov/opreme. Glede postavitve ponujajo enojno, dvojno in večrazponsko različico ter so lahko opremljena z napušči, prizidki ali celo nadgrajena na ...večnadstropne jeklene stavbeGlede na zahteve projekta. Zanje je mogoče prilagoditi tudi personalizirane modifikacije (npr. napušči, odporni proti dežju, majhni pomožni prizidki).
Zaradi teh prednosti so portalne industrijske stavbe z jeklenim okvirjem zelo primerne za potrebe gradbeništva. Brez prekomernih podpornih stebrov se izognejo oviram pri postavljanju tovarniške opreme, skladiščenju skladiščnega blaga ali olajšanju dela delavcev. Poleg tega je mogoče njihove ključne komponente predhodno izdelati v tovarnah in jih sestaviti na gradbišču – to ne le skrajša gradbeni cikel portalnih industrijskih stavb z jeklenim okvirjem, temveč zagotavlja tudi dosledno kakovost. Prav tako so odporne na močan veter, sneg in potres, kar zagotavlja dolgoročno stabilnost.
Dandanes so industrijske stavbe s portalnim jeklenim okvirjem ne le prva izbira za tovarniške delavnice in velika skladišča, temveč tudi zanesljive za poslovne prizorišča ter kulturne in zabaviščne ustanove. Pravzaprav vsi projekti, ki potrebujejo odprt notranji prostor, dajejo prednost montažnim industrijskim stavbam s portalnim jeklenim okvirjem, saj uravnotežijo funkcionalnost, učinkovitost in vzdržljivost – ključne razloge za njihovo priljubljenost v sodobni gradnji.
Preprosto razumevanje komponent in strukturnih podrobnosti industrijskih stavb z jeklenim okvirjem
V glavnih konstrukcijskih elementih industrijskih stavb z jeklenim okvirjem so lahko stebri in strešni nosilci zasnovani kot elementi v obliki črke H ali rešetkasti elementi s polnimi rebri. Za zmanjšanje porabe jekla lahko ti elementi sprejmejo tudi spremenljiv prečni prerez, ki temelji na porazdelitvi diagrama upogibnih momentov. Čeprav elementi s polnimi rebri porabijo nekoliko več jekla, jih je enostavno izdelati in se pogosto uporabljajo v praktičnih projektih industrijskih stavb z jeklenim okvirjem.
Za sekundarno konstrukcijo industrijskih stavb z jeklenim okvirjem se za strešne in stenske nosilce daje prednost hladno oblikovanemu tankostenskemu jeklu; če razmik med stebri v obratu presega 12 m, so rešetkaste nosilce bolj ekonomične. Kot upogibni elementi se sekundarna konstrukcija z glavnim togim okvirjem povezuje z vijaki – prenaša obremenitve iz sistema ograj na glavno konstrukcijo in zagotavlja stransko oporo za izboljšanje splošne stabilnosti glavne konstrukcije v industrijskih stavbah z jeklenim okvirjem.
Jedro sistema ograj za industrijske stavbe z jeklenim okvirjem so obložne plošče, ki so običajno izdelane iz valjanih tankih kovinskih plošč ali drugih lahkih kompozitnih materialov. Te plošče so s sekundarno konstrukcijo povezane s posebnimi metodami, da prenesejo zunanje obremenitve, kot so veter, sneg in gradbene obremenitve. Omeniti velja, da obložne plošče niso le podprte s sekundarno konstrukcijo, temveč lahko zagotavljajo tudi stransko oporo za sekundarno konstrukcijo, kar do neke mere poveča njeno stabilnost.
Poleg tega po priključitvi obložnih plošč na sekundarno konstrukcijo tvorijo v svoji ravnini močno strižno togost – pojav, splošno znan kot »diafragmalni učinek«. Ta učinek omogoča, da imajo ravninsko obremenjene industrijske stavbe z jeklenim okvirjem določene prostorske konstrukcijske lastnosti.
Poleg tega so strešne in medstebrne oporo portalnih jeklenih industrijskih stavb običajno zasnovane kot natezni elementi, pri čemer so prednostna izbira zategnjene prečno okrogle jeklene oporo. Če konstrukcija vključuje žerjave z nosilnostjo nad 5 ton, je treba medstebrne oporo zamenjati z kotnimi jeklenimi ali drugimi profilnimi jeklenimi oporo. Za medstebrne oporo v medetažni konstrukciji portalnih jeklenih industrijskih stavb je treba izbrati tudi kotne jeklene ali druge profilne jeklene oporo.
Glede na dejanske arhitekturne zahteve je mogoče elemente portalnega jeklenega okvirja različnih velikosti razporediti in kombinirati v različne konstrukcijske oblike, ki ustrezajo potrebam uporabe različnih enonadstropnih stavb. Pogoste oblike vključujejo tiste z delnimi medetažami, z ventilatorji ali parapeti, s pritličji in s previsi nad napušči. Lahko so zasnovani tudi kot enokapni, večrazponski z enim slemenom in dvojnimi nakloni, večrazponski z več slemeni in več nakloni ter kombinirani visoki in nizki razponi. Poleg tega se v nekaterih scenarijih uporabljajo tudi portalni jekleni okvirji okvirnega tipa.
▪ Osnovne oblike Portalne jeklene okvirne stavbe,war
▪ Lokalni spoji v drugem nadstropju Glejte večnadstropne okvirne sisteme
V izpeljanih strukturnih oblikah portalnih jeklenih okvirjev je mogoče opremo žerjava prilagodljivo razporediti glede na dejanske potrebe, hkrati pa je mogoče dodati delne prostore v drugem nadstropju.
V bistvu tudi dvokapni portalni okvirji spadajo v kategorijo večrazponskih portalnih okvirjev; glavna razlika je v njihovih vmesnih stebrih, katerih orientacija prereza je zasukana za 90 stopinj v primerjavi s stebri običajnih portalnih okvirjev.
Izbira jekla za industrijske stavbe z jeklenimi okvirji na podlagi standardov in običajnih razredov
Izbira jekla za industrijske stavbe s portalnimi okvirji mora temeljiti na kitajskih nacionalnih standardih. Koda za projektiranje jeklenih konstrukcij (GB 50017) in Tehnična specifikacija za jeklene konstrukcije lahkih portalnih ogrodnih stavb (GB 51022). Pogosto uporabljene vrste jekla in njihovi scenariji uporabe so naslednji:
Jeklo Q235, kot najpogosteje uporabljena in ekonomična izbira, ima mejo tečenja 235 N/mm² ter dobro trdnost, duktilnost in varivost. Izpolnjuje zahteve večine stavb s portalnimi okvirji brez žerjavov ali z žerjavi majhne tonaže; ni le najprimernejši material za glavne okvirje (nosilci, stebri), temveč tudi jeklo, ki se običajno uporablja za sekundarne konstrukcije (letve, stenski nosilci);
Jeklo Q355 (prej označeno kot Q345) je primerno za bolj kritične komponente, z mejo tečenja 355 N/mm². Njegova trdnost je približno 36 % višja od trdnosti jekla Q235. Kadar ima konstrukcija velik razpon, veliko obremenitev (na primer pri žerjavih z veliko tonažo) ali velik razmik med stebri, lahko uporaba jekla Q355 učinkovito zmanjša velikost prečnega prereza komponent in prihrani porabo jekla. Čeprav je njegova cena na enoto nekoliko višja, ponuja boljšo splošno ekonomičnost in se pogosto uporablja za glavne okvirje (nosilci, stebri), ki so izpostavljeni velikim obremenitvam.
Jekla višje trdnosti, kot so Q390, Q420 in Q460, se redko uporabljajo v portalnih okvirjih in se upoštevajo le pri zelo velikih projektih s posebnimi težkimi žerjavi ali ekstremnimi obremenitvami. Na splošno se za glavne okvirje (nosilci, stebri) običajno uporablja jeklo Q235B ali Q355B, medtem ko se jeklo Q235 običajno uporablja za sekundarne konstrukcije (letve, stenske nosilce).
Praktična načela postavitve za industrijske stavbe z jeklenim okvirjem
Razporeditev industrijskih stavb z jeklenimi okvirji sledi sistematični logiki načrtovanja, s poudarkom na stranskih togih okvirjih, vzdolžnih opornikih, sistemih ograj in sekundarnih konstrukcijah. Podrobnosti so naslednje:
- Razporeditev bočnega togega okvirja (glavni sistem za odpornost proti bočnim silam): Kot "okostje" industrijskih stavb z jeklenim okvirjem nosijo bočni togi okvirji vse navpične in bočne obremenitve. Razpone je treba določiti na podlagi procesnih zahtev, kot so širina proizvodne linije, razporeditev opreme in logistični prehodi. Običajni ekonomski razpon se giblje od 18 m do 36 m; večji razponi (npr. nad 45 m) so tehnično izvedljivi, vendar zahtevajo ekonomsko primerjavo – včasih je uporaba rešetk ali nosilcev stroškovno učinkovitejša. Bočni togi okvirji so lahko razporejeni kot enorazponski, dvorazponski ali večrazponski. Pri večrazponskih razporeditvah vmesni stebri običajno imajo obliko stebrov s čepi, ki so tečajno pritrjeni na nosilce, da se poenostavi konstrukcija in prihrani material. Razmik med stebri (tj. razdalja med togimi okvirji) je ključni dejavnik, ki vpliva na porabo jekla in ekonomičnost; običajni ekonomski razmik med stebri je od 6 m do 9 m, v scenarijih brez žerjavov ali z žerjavi majhne tonaže pa se pogosto uporablja 7.5 m ali 8 m. Povečanje razmika med stebri (npr. na 12 m) bo znatno povečalo porabo jekla za toge okvirne nosilce in nosilce žerjavov, vendar bo zmanjšalo število togih okvirjev in temeljev – potrebni so celoviti kompromisi, poraba jekla za lege in stenske nosilce pa se bo ustrezno povečala. Višino napušča določajo servisni odmik, višina vrha tirnice žerjava in višina strešne konstrukcije; naklon strehe je običajno od 5 % do 10 % (približno 1/20 do 1/10) – premajhen naklon je neugoden za odvodnjavanje, prevelik naklon pa poveča prostornino stavbe in porabo jekla.
- Razporeditev vzdolžnega opornega sistema (zagotavljanje splošne stabilnosti): Vzdolžni sistem ojačitev deluje kot "vez" industrijskih stavb z jeklenim okvirjem portala, ki povezuje posamezne stranske toge okvirje v stabilno prostorsko celoto, da prenesejo vzdolžne obremenitve (kot so vzdolžne obremenitve vetra, seizmične sile in vzdolžne sile zaviranja žerjava) in zagotavljajo stabilnost med montažo. Glede položajev postavitve so horizontalne ojačitve strehe običajno nameščene v končnih poljih (prvem ali drugem) in srednjih poljih temperaturnih odsekov v določenih intervalih (npr. ≤60 m); za dolge delavnice je treba namestiti temperaturne dilatacijske spoje, pri čemer so ojačitve nameščene na obeh straneh spojev. Medstebrne ojačitve je treba namestiti v istih poljih kot horizontalne ojačitve strehe, da se tvori močan sistem rešetk, ki je odporen na bočne sile in prenaša obremenitve na temelje. Za opaže postavitve se običajno uporabljajo prečne okrogle jeklene (zategnjene z napenjalnimi vijačniki) ali kotne jeklene prečne opaže – okrogle jeklene ojačitve so lahke in ekonomične, saj nosijo le napetost (zasnovane kot natezni elementi), zaradi česar so najpogostejša oblika. Kadar prečnih ojačitev ni mogoče namestiti na mestih z velikimi odprtinami vrat ali prehodi, se lahko namesto tega uporabijo portalne ojačitve. Njegove glavne funkcije vključujejo zagotavljanje opornih točk izven ravnine za toge stebre okvirja za zmanjšanje njihove efektivne dolžine, prenos in odpornost na vzdolžne horizontalne sile ter zagotavljanje splošne stabilnosti konstrukcije med namestitvijo.
- Razporeditev ohišja in sekundarne strukture: Razmik leg in stenskih pasov v portalnih jeklenih okvirnih stavbah je v glavnem določen s trdnostjo in togostjo strešnih in stenskih panelov, s skupnim razmikom 1.5 m. Za zmanjšanje efektivne dolžine leg in stenskih pasov izven ravnine ter izboljšanje nosilnosti je treba namestiti sistem veznih palic in opornikov (običajno iz okroglega jekla), da se tvori stabilen sistem za prenašanje sil. Vetrni stebri so nameščeni na zatrepih, da prenesejo obremenitve vetra, ki jih prenašajo zatrepni stenski paneli; njihovi zgornji konci so preko končnih plošč pritrjeni na toge nosilce okvirja, kar omogoča prenos tako horizontalnih kot vertikalnih sil.
- Povzetek osnovnega postopka postavitve: Osnovni postopek postavitve portalnih jeklenih okvirnih stavb sledi logiki »usmerjeno na povpraševanje → predhodno načrtovanje → sistematična postavitev → izračun in optimizacija«. Najprej je treba določiti razpon, višino, nosilnost žerjava in položaje vrat na podlagi procesnih zahtev; nato najprej potrditi ekonomsko upravičen razmik med stebri (npr. 7.5 m) in naklon strehe (npr. 1/10); nato razporediti stranske toge okvirje, ki tvorijo glavni nosilni sistem; nato namestiti vzdolžne opore, strešne opore in medstebrne opore v končnih odprtinah in na sredini temperaturnih odsekov, da se zgradi stabilna prostorska struktura; nato razumno razporediti sekundarne konstrukcije, kot so lege, stenski nosilci in njihovi sistemi veznih palic; nazadnje postaviti sistem dvokapnic in razporediti vetrne stebre. Na koncu je treba vse postavitve modelirati, izračunati in optimizirati z uporabo programske opreme za strukturni izračun (kot sta PKPM, YJK), da se zagotovi izpolnjevanje vseh načel postavitve.
Projektne točke za industrijske stavbe z jeklenim okvirjem: potresna odpornost in požarna zaščita
Pri načrtovanju industrijskih stavb z jeklenim okvirjem za portalno konstrukcijo glede potresne odpornosti je treba najprej upoštevati racionalnost celotne postavitve: masa in togost konstrukcije delavnice morata biti enakomerno porazdeljeni. To zagotavlja, da delavnica enakomerno prenaša sile in se usklajeno deformira pod vplivom potresa, s čimer se zmanjša tveganje za lokalno preobremenitev in posledično strukturno škodo zaradi neenakomerne togosti. Za prečno konstrukcijsko zasnovo so primernejši togi okvirji ali okvirji, pri katerih strešna ograja in stebri tvorijo določeno stopnjo konsolidacije – ta zasnova v celoti izkoristi nosilnost jeklene konstrukcije, zmanjša prečno strukturno deformacijo in dodatno poveča potresno zmogljivost.
Posebej pomembno je omeniti, da večino poškodb industrijskih delavnic z jeklenimi okvirji portalov povzroči nestabilnost elementov in ne nezadostna trdnost elementov. Zato je razumna razporeditev sistema ojačitev ključnega pomena: znanstvena razporeditev komponent, kot so ojačitve med stebri in horizontalne ojačitve strešnih nosilcev, lahko učinkovito zagotovi splošno stabilnost konstrukcije delavnice in prepreči nestabilnost elementov pri potresnem delovanju. Poleg tega je treba strogo nadzorovati zasnovo konstrukcijskih povezovalnih vozlišč – bistveno je zagotoviti, da se vozlišča ne porušijo pred polnim prerezom konstrukcijskih elementov, kar omogoča elementom, da preidejo v plastično delovno stanje in v celoti absorbirajo potresno energijo, s čimer se poveča potresna odpornost stavbe.
Ključne prednosti industrijskih stavb z jeklenim okvirjem: učinkovitost, lastna teža in prilagodljivost prostoru
Priljubljenost industrijskih stavb z jeklenim okvirjem v industrijskem sektorju izhaja iz njihovih praktičnih prednosti v več vidikih. Začenši z učinkovitostjo gradnje, jeklene konstrukcijske komponente teh stavb je mogoče množično proizvajati v tovarnah, kar odpravlja potrebo po zapletenih delih livanja na kraju samem; ko so prepeljane na gradbišče, je stavba lahko dokončana zgolj s sestavljanjem komponent. Celoten postopek je preprost in učinkovit, kar znatno skrajša gradbeni cikel projekta in pomaga podjetjem hitreje začeti proizvodnjo.
Kar zadeva lastno težo stavbe, je prednost industrijskih stavb z jeklenim okvirjem v portalu še bolj opazna: lahko zmanjša konstrukcijsko maso stavbe za približno 30 %. Ta lastnost je še posebej pomembna v dveh scenarijih – prvič, na območjih z nizko nosilnostjo temeljev, kjer lažja lastna teža zmanjša pritisk na temelje in zniža stroške ojačitve temeljev; drugič, na območjih z visoko intenzivnostjo potresne utrditve, kjer lažja konstrukcija zmanjša vztrajnostno silo pri potresnem delovanju, kar ima za posledico veliko boljšo celovito ekonomičnost v primerjavi s tradicionalnimi armiranobetonskimi konstrukcijskimi sistemi.
Kar zadeva izkoriščenost prostora in funkcionalno prilagodljivost, se industrijske stavbe z jeklenim okvirjem iz portala prav tako dobro obnesejo. Njihov ekonomski razpon se običajno giblje od 24 do 30 metrov, kar zagotavlja dovolj prostora za delovanje in zadovoljuje potrebe po velikem prostoru za različne industrijske dejavnosti, kot sta mehanska obdelava in logistično skladiščenje; hkrati pa konstrukcijska zasnova ponuja visoko prilagodljivost. Podjetja lahko prilagodijo konstrukcijo v večnadstropno ali večrazponsko konfiguracijo glede na svoje dejanske proizvodne potrebe in celo namestijo posebno industrijsko opremo, kot so žerjavi, s čimer se popolnoma prilagodijo proizvodnim scenarijem različnih panog.
Zasnova protipožarne zaščite: Odpravite pomanjkljivost toplotne odpornosti jekla in se izognite tveganju porušitve
Industrijske stavbe z jeklenim okvirjem imajo pomembno slabost: slabo požarno odpornost jeklenih konstrukcij. Ko temperatura jekla preseže 100 ℃, se njegove lastnosti postopoma spreminjajo z naraščanjem temperature: natezna trdnost se nenehno zmanjšuje, plastičnost pa povečuje; ko temperatura doseže 500 ℃, trdnost jekla pade na izjemno nizko raven, zaradi česar ne more več podpirati teže stavbe, kar lahko sčasoma privede do porušitve jeklene konstrukcije.
Zato projektni predpisi jasno določajo, da je treba v primeru, da je temperatura površine jeklene konstrukcije v okolju nad 150 ℃, sprejeti ukrepe za toplotno izolacijo in protipožarno zaščito. Trenutno je v industriji najpogostejša rešitev nanašanje toplotno odpornih premazov na površino jeklene konstrukcije – ti premazi tvorijo toplotnoizolacijsko plast v okoljih z visokimi temperaturami, upočasnjujejo dvig temperature jekla, dajejo čas reševalcem in ščitijo jeklo pred hitro degradacijo, s čimer se učinkovito izognejo tveganju porušitve stavbe.
O avtorju: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd pokriva površino 120,000 kvadratnih metrov. Ukvarjamo se z načrtovanjem, proračunom projekta, izdelavo in montaža PEB jeklenih konstrukcij in sendvič plošče z drugorazredno splošno pogodbeno kvalifikacijo. Naši izdelki pokrivajo lahke jeklene konstrukcije, PEB zgradbe, nizkocenovne montažne hiše, kontejnerske hiše, C/Z jeklo, različni modeli barvne jeklene pločevine, PU sendvič plošče, eps sendvič plošče, sendvič plošče iz kamene volne, plošče za hladilne prostore, čistilne plošče in drugi gradbeni materiali.