Hoppa inte över kunskapspopulariseringen om industribyggnader med portalstålram
Generellt sett är en industribyggnad med portalkonstruktion i stål en industribyggnad med en stålkonstruktion som huvudsakligt lastbärande system. Dess designkärna ligger i att använda portalstålramen som huvudsakligt lastbärande stöd – formad som dagliga dörrar är den enkel men ändå tillräckligt stabil för att bära byggnadens huvudsakliga vikt. Det är också en vanlig lättviktstyp, med huvudsakliga lastbärande komponenter inklusive stålbalkar och stålpelare, vilket ger en övergripande "dörr"-formad layout som kännetecknar industribyggnader med portalstålram.
Den strukturella formen hos industribyggnader med portalstålram kan flexibelt anpassas till faktiska behov. Specifikt är lätta industribyggnader med portalstålram idealiska för verkstadsbyggnader i stålutan produktionskranar, medan kraftigare kranar är ett måste för de som behöver kranar för att transportera tunga material/utrustning. När det gäller layout erbjuder de alternativ med ett spann, två spann och flera spann, och kan utrustas med takfotsutsprång, annex eller till och med uppgraderas tillflervåningshus i stålenligt projektets krav. Personliga modifieringar (t.ex. regntäta takfotsöverhäng, små extra annex) kan också skräddarsys för dem.
Dessa fördelar gör industribyggnader med portalram i stål väl lämpade för byggbranschens behov. Utan alltför stora stödpelare undviker de hinder vid placering av fabriksutrustning, lagring av lagervaror eller underlättande av arbetarnas arbete. Dessutom kan deras nyckelkomponenter prefabriceras i fabriker och monteras på plats – detta förkortar inte bara byggcykeln för industribyggnader med portalram i stål utan säkerställer också en jämn kvalitet. De har också stark motståndskraft mot vind, snö och jordbävningar, vilket säkerställer långsiktig stabilitet.
Numera är industribyggnader med portalkonstruktion i stål inte bara förstahandsvalet för fabriksverkstäder och stora lagerlokaler, utan även tillförlitliga för kommersiella lokaler samt kultur- och nöjesanläggningar. Faktum är att alla projekt som behöver öppna interna utrymmen prioriterar prefabricerade industribyggnader med portalkonstruktion i stål, eftersom de balanserar funktionalitet, effektivitet och hållbarhet – viktiga skäl till deras popularitet inom modern konstruktion.
Förstå enkelt komponenterna och strukturella detaljerna i industribyggnader med portalstålram
I de huvudsakliga strukturkomponenterna i industribyggnader med portalstålram kan pelare och takbjälkar utformas som H-formade eller gitterformade delar med massivt liv. För att minska stålförbrukningen kan dessa delar också anta ett variabelt tvärsnitt baserat på böjmomentdiagrammets fördelning. Även om delar med massivt liv använder något mer stål är de enkla att tillverka och används i stor utsträckning i praktiska projekt av industribyggnader med portalstålram.
För sekundärkonstruktionen i industribyggnader med portalstålsram föredras kallformat tunnväggigt stål för takåsar och vägggjutningar; om anläggningens pelaravstånd överstiger 12 m är åsar av fackverkstyp mer ekonomiska. Som böjbara element ansluts sekundärkonstruktionen till den styva huvudramen via bultar – den bär laster från inkapslingssystemet, överför dem till huvudkonstruktionen och ger sidostöd för att förbättra huvudkonstruktionens övergripande stabilitet i industribyggnader med portalstålsram.
Kärnan i inkapslingssystemet för industribyggnader med portalstålram är beklädnadspaneler, som vanligtvis är tillverkade av rullformade tunna metallplåtar eller andra lätta kompositmaterial. Dessa paneler är anslutna till sekundärstrukturen genom specifika metoder för att bära externa belastningar som vind, snö och bygglaster. Det är värt att notera att beklädnadspaneler inte bara stöds av sekundärstrukturen utan också kan ge sidostöd för sekundärstrukturen, vilket i viss mån förbättrar stabiliteten hos sekundärstrukturen.
Dessutom, efter att beklädnadspanelerna är anslutna till den sekundära strukturen, bildar de stark skjuvstyvhet i sitt eget plan – ett fenomen som allmänt kallas "membraneffekten". Denna effekt gör det möjligt för industribyggnader med planbelastade portalstålramar att ha vissa rumsliga strukturella prestanda.
Dessutom är takstag och pelarstag i industribyggnader med portalstålsram vanligtvis utformade som dragbalkar, där åtdragna tvärgående stålstag är det föredragna valet. Om konstruktionen inkluderar kranar med en kapacitet på över 5 ton måste pelarstag ersättas med vinkelstål eller andra stålprofilstag. För pelarstag i mezzaninkonstruktionen i industribyggnader med portalstålsram bör även vinkelstål eller andra stålprofilstag väljas.
Beroende på de faktiska arkitektoniska kraven kan portalkonstruktionselement i olika storlekar arrangeras och kombineras för att bilda en mängd olika strukturella former, som möter användningsbehoven hos olika envåningsbyggnader. Vanliga former inkluderar de med delvisa mezzaniner, med ventiler eller bröstvärn, med vindskydd och med takfotsöverhäng. De kan också utformas som enkellutande, flerspannskonstruktioner med enkel nock och dubbla lutningar, flerspannskonstruktioner med flera nockar och flera lutningar, och kombinerade höga och låga spann. Dessutom används även portalkonstruktioner av ramtyp i vissa scenarier.
▪ Grundläggande former av Portalbyggnader i stålramâ € <
▪ Lokala fogar i andra våningen avser flervåningsramsystem
I de derivativa konstruktionsformerna av portalstålramar kan kranutrustning också flexibelt arrangeras efter faktiska behov, och samtidigt kan delvisa utrymmen på andra våningen läggas till.
I huvudsak tillhör gavelportaler också kategorin flerspannsportaler; den största skillnaden ligger i deras mellanliggande pelare, vars sektionsorientering är roterad 90 grader jämfört med konventionella portalpelare.
Stålval för industribyggnader med portalstålram baserat på standarder och vanliga stålkvaliteter
Stålvalet för industribyggnader med portalram ska baseras på kinesiska nationella standarder Kod för dimensionering av stålkonstruktioner (GB 50017) och Teknisk specifikation för stålkonstruktioner i lätta portalbyggnader (GB 51022). De vanligast förekommande stålsorterna och deras tillämpningsscenarier är följande:
Q235-stål, som det vanligaste och mest ekonomiska valet, har en sträckgräns på 235 N/mm² och har god hållfasthet, duktilitet och svetsbarhet. Det uppfyller kraven för de flesta portalbyggnader utan kranar eller med kranar med små tonnage; det är inte bara det föredragna materialet för huvudramar (balkar, pelare) utan även det stål som vanligtvis används för sekundärkonstruktioner (åsar, vägggjutningar);
Q355-stål (tidigare betecknat Q345) är lämpligt för mer kritiska komponenter, med en sträckgräns på 355 N/mm². Dess hållfasthet är cirka 36 % högre än för Q235-stål. När konstruktionen har ett stort spann, tung belastning (t.ex. med kranar med stora tonnage) eller stort pelaravstånd, kan användningen av Q355-stål effektivt minska komponenternas tvärsnittsstorlek och spara stålförbrukning. Även om dess enhetspris är något högre, erbjuder det bättre totalekonomi och används ofta för huvudramar (balkar, pelare) som utsätts för stora belastningar.
Höghållfasta stål som Q390, Q420 och Q460 används sällan i portalramar och beaktas endast i superstora projekt med speciella tunga kranar eller extrema belastningsförhållanden. Sammantaget används Q235B eller Q355B vanligtvis för huvudramar (balkar, pelare), medan Q235-stål vanligtvis används för sekundära konstruktioner (åsbalkar, väggbalkar).
Praktiska layoutprinciper för industribyggnader med portalkonstruktion i stål
Utformningen av industribyggnader med portalstålram följer en systematisk planeringslogik med fokus på styva ramar i sidled, längsgående avstivningar, inkapslingssystem och sekundära konstruktioner. Detaljerna är följande:
- Lateral stel ramlayout (huvudsystem för kraftmotstånd i sidled): Som "skelettet" i industribyggnader med portalstålram bär laterala styva ramar alla vertikala laster och laterala laster. Spännvidder bör bestämmas utifrån processkrav som produktionslinjebredd, utrustningslayout och logistikpassager. Det vanliga ekonomiska spännvidden varierar från 18 m till 36 m; större spännvidder (t.ex. över 45 m) är tekniskt genomförbara men kräver ekonomiska jämförelser – ibland är det mer kostnadseffektivt att använda fackverk eller konsoler. Laterala styva ramar kan arrangeras som enspanns-, tvåspanns- eller flerspanns-layouter. I flerspanns-layouter antar mellanliggande pelare vanligtvis formen av pelare med stiftändar, vilka är gångjärnsfästa vid balkar för att förenkla konstruktionen och spara material. Pelaravstånd (dvs. avståndet mellan styva ramar) är en nyckelfaktor som påverkar stålförbrukning och ekonomi; det vanliga ekonomiska pelaravståndet är 6 m till 9 m, och 7.5 m eller 8 m används ofta i scenarier utan kranar eller med kranar med små tonnage. Att öka pelaravståndet (t.ex. till 12 m) kommer att öka stålförbrukningen avsevärt för styva rambalkar och kranbalkar, men det minskar antalet styva ramar och fundament – omfattande avvägningar behövs, och stålförbrukningen för åsar och vägggördar kommer också att öka i enlighet därmed. Takfotshöjden bestäms av servicehöjd, kranräckets topphöjd och takkonstruktionens höjd; taklutningen är vanligtvis 5 % till 10 % (ungefär 1/20 till 1/10) – en för liten lutning är ogynnsam för dränering, medan en för stor lutning ökar byggnadsvolymen och stålförbrukningen.
- Layout för längsgående avstagssystem (säkerställer övergripande stabilitet): Det längsgående avstagssystemet fungerar som "ligament" i industribyggnader med portalstålram och förbinder enskilda laterala styva ramar till en stabil rumslig helhet för att motstå längsgående belastningar (såsom längsgående vindbelastningar, seismiska krafter och längsgående kranbromskrafter) och säkerställa stabilitet under installationen. Beträffande layoutpositioner är tak horisontell avstag vanligtvis anordnad i ändfacken (första eller andra) och mittfacken i temperatursektionerna med vissa intervall (t.ex. ≤60 m); för långa verkstäder måste temperaturexpansionsfogar placeras, med avstag installerat på båda sidor av fogarna. Avstag mellan pelare bör anordnas i samma facken som tak horisontell avstag för att bilda ett starkt lateralt kraftmotståndande fackverkssystem som överför laster till grunden. För layoutformer används vanligtvis korsformade rundstål (spänns med spännskruvar) eller vinkelformade ståltvärstycken – rundstålsavstag är lätt och ekonomiskt och bär endast spänning (utformade som dragdelar), vilket gör det till den vanligaste formen. När korsavstag inte kan installeras på platser med stora dörröppningar eller passager kan portalavstag användas istället. Dess kärnfunktioner inkluderar att tillhandahålla stödpunkter utanför planet för styva rampelare för att minska deras effektiva längd, överföra och motstå längsgående horisontella krafter och säkerställa konstruktionens övergripande stabilitet under installationen.
- Kapslingssystem och sekundär strukturlayout: Avståndet mellan åsar och väggbalkar i portalbyggnader med stålstomme bestäms huvudsakligen av takpanelernas och väggpanelernas hållfasthet och styvhet, med ett gemensamt avstånd på 1.5 m. För att minska den effektiva längden ur planet för åsar och väggbalkar och förbättra bärförmågan bör ett dragstångs- och stagsystem (vanligtvis tillverkat av rundstål) installeras för att bilda ett stabilt kraftbärande system. Vindpelare är anordnade vid gavlar för att bära vindlaster som överförs av gavelväggspanelerna; deras övre ändar är gångjärnsfästa vid styva rambalkar via ändplattor, vilket möjliggör överföring av både horisontella och vertikala krafter.
- Sammanfattning av kärnlayoutprocessen: Kärnlayoutprocessen för portalbyggnader med stålram följer logiken "efterfrågeorienterad → preliminär planering → systematisk layout → beräkning och optimering". Först bestäms spännvidd, höjd, krantonnage och dörrpositioner baserat på processkrav; sedan bekräftas inledningsvis det ekonomiskt rimliga pelaravståndet (t.ex. 7.5 m) och taklutningen (t.ex. 1/10); därefter arrangeras laterala styva ramar för att bilda det huvudsakliga lastbärande systemet; installeras sedan längsgående avstivningar, takavstivningar och avstivningar mellan pelarna placeras i ändfacken och mitten av temperatursektionerna för att bygga en stabil rumslig struktur; därefter arrangeras rimligt sekundära strukturer såsom åsar, väggbalkar och deras dragstångssystem; slutligen monteras gavelsystemet och vindstolpar arrangeras. Slutligen måste alla layouter modelleras, beräknas och optimeras med hjälp av strukturell beräkningsprogramvara (t.ex. PKPM, YJK) för att säkerställa att alla layoutprinciper uppfylls.
Designpunkter för industribyggnader med portalstålram: Seismisk motståndskraft och brandskydd
Vid utformning av industribyggnader med stålram i portalform för seismisk motståndskraft är det första man bör fokusera på den övergripande utformningens rationalitet: verkstadskonstruktionens massa och styvhet måste vara jämnt fördelade. Detta säkerställer att verkstaden bär kraften jämnt och deformeras koordinerat under seismisk påverkan, vilket minimerar risken för lokal överbelastning och efterföljande strukturella skador orsakade av ojämn styvhet. För tvärgående konstruktionsdesign är styva ramar mer lämpliga, eller ramar där takstolar och pelare bildar en viss grad av konsolidering – denna design utnyttjar stålkonstruktionens bärförmåga fullt ut, minskar tvärgående strukturell deformation och förbättrar ytterligare seismisk kapacitet.
Det är särskilt viktigt att notera att de flesta skadorna på industriella verkstäder med portaler av stålram orsakas av elementens instabilitet snarare än otillräcklig elementstyrka. Därför är ett rimligt arrangemang av förstärkningssystemet avgörande: vetenskaplig placering av komponenter som förstärkning mellan pelare och horisontell förstärkning av takstolar kan effektivt säkerställa verkstadskonstruktionens övergripande stabilitet och förhindra elementens instabilitet under seismisk påverkan. Dessutom måste utformningen av strukturella anslutningsnoder kontrolleras strikt – det är viktigt att säkerställa att noderna inte går sönder innan hela tvärsnittet av konstruktionselementen uppnått, vilket gör att elementen kan gå in i ett plastiskt arbetstillstånd och absorbera seismisk energi fullt ut, vilket maximerar byggnadens seismiska motståndskraft.
Kärnfördelar med industribyggnader med portalstålram: Effektivitet, egenvikt och utrymmesanpassningsförmåga
Populariteten för industribyggnader med portalstålram inom industrisektorn härrör från deras praktiska fördelar i flera aspekter. Med utgångspunkt i byggeffektivitet kan stålkonstruktionskomponenterna i dessa byggnader massproduceras i fabriker, vilket eliminerar behovet av komplexa gjutningsarbeten på plats. När byggnaden väl har transporterats till byggarbetsplatsen kan den färdigställas genom att bara montera komponenterna. Hela processen är enkel och effektiv, vilket avsevärt förkortar projektets byggcykel och hjälper företag att starta produktionen snabbare.
När det gäller byggnadens egenvikt är fördelen med industribyggnader med portalstålsram ännu mer anmärkningsvärd: de kan minska byggnadens strukturella massa med cirka 30 %. Denna egenskap är särskilt kritisk i två scenarier – det ena är områden med låg grundbärförmåga, där den lättare egenvikten minskar trycket på grunden och sänker kostnaden för grundförstärkning; det andra är områden med hög seismisk förstärkningsintensitet, där den lättare strukturen minskar tröghetskraften under seismisk påverkan, vilket resulterar i en mycket bättre totalekonomi jämfört med traditionella armerade betongkonstruktionssystem.
När det gäller utrymmesutnyttjande och funktionell anpassningsförmåga presterar även industribyggnader med portalformad stålram väl. Deras ekonomiska spännvidd varierar vanligtvis från 24 till 30 meter, vilket ger gott om utrymme för drift och möter de stora utrymmesbehoven för olika industriella aktiviteter såsom mekanisk bearbetning och logistiklagring. Samtidigt erbjuder den strukturella designen hög flexibilitet. Företag kan anpassa strukturen till flervånings- eller flerspannskonfigurationer baserat på sina faktiska produktionsbehov, och till och med installera speciell industriell utrustning som kranar, för att helt anpassa sig till produktionsscenarierna i olika branscher.
Brandskyddsdesign: Åtgärda bristerna i värmebeständighet hos stål och undvik risk för kollaps
Industribyggnader med portalformade stålstomme har en anmärkningsvärd svaghet: stålkonstruktionernas dåliga brandmotstånd. När stålets temperatur överstiger 100 ℃ förändras dess prestanda gradvis när temperaturen stiger: draghållfastheten minskar kontinuerligt, medan plasticiteten ökar; när temperaturen når 500 ℃ sjunker stålets hållfasthet till en extremt låg nivå och kan inte bära byggnadens vikt, vilket så småningom kan leda till att stålkonstruktionen kollapsar.
Därför föreskriver konstruktionsföreskrifter tydligt att om yttemperaturen på stålkonstruktionen kan vara i en miljö över 150 ℃, måste värmeisolerings- och brandskyddsåtgärder vidtas. För närvarande är den vanligaste lösningen i branschen att applicera värmebeständiga beläggningar på stålkonstruktionens yta – dessa beläggningar bildar ett värmeisoleringsskikt i högtemperaturmiljöer, vilket bromsar stålets temperaturökning, sparar tid för brandräddning och skyddar stålets prestanda från snabb nedbrytning, vilket effektivt undviker risken för byggnadskollaps.
Om författare: K-HOME
K-home Steel Structure Co., Ltd täcker en yta på 120,000 XNUMX kvadratmeter. Vi är engagerade i design, projektbudget, tillverkning och installation av PEB stålkonstruktioner och sandwichpaneler med andra klass allmänna entreprenadkvalifikationer. Våra produkter täcker lätta stålkonstruktioner, PEB byggnader, lågkostnad prefabricerade hus, containerhus, C/Z stål, olika modeller av färg stålplåt, PU sandwichpaneler, eps sandwichpaneler, stenullssandwichpaneler, kylrumspaneler, reningsplattor och andra konstruktionsmaterial.