鋼結構建築構件是鋼結構建築的基本結構部件,包括從承重核心筒到輔助防護構件等各種以鋼為基礎的構件,共同構成建築的結構框架與功能體系。這些鋼構件並非孤立地獨立使用,而是透過科學的組合構成穩定的結構體系,能夠承受建築自重、人員和設備的荷載,並抵抗風、地震等外力作用。

與傳統建築構件相比,鋼結構建築構件最顯著的特點是大部分零件可以在工廠進行精密預製,然後運送到施工現場快速組裝,大大縮短了施工週期。從單層工業廠房的門式鋼架到用於建築的框架體系,鋼結構建築構件的製造流程和性能都顯著提升了。 多層鋼結構建築除大跨距桁架外,不同類型的鋼構件透過靈活搭配,可以適應幾乎所有施工場景的需求,這也是其在現代工業建築中廣泛應用的原因。

無論是承受關鍵荷載的鋼柱、鋼樑,或是輔助結構穩定的支撐構件,每一個鋼結構建築構件在確保結構安全和實現功能要求方面發揮著不可或缺的作用。

典型鋼結構建築構件簡介

要理解鋼結構建築的構成,首先要先明確常見鋼結構構件的關鍵功能與特性。接下來,我們將這些構件細分為主要結構構件和次要結構構件兩大類,並闡述每個關鍵構件的功能作用和技術屬性,旨在建立清晰專業的鋼結構工業建築構件分類,重點關注不同類型的鋼結構構件如何相互作用形成整體結構。

鋼結構的主要組成:

  • 鋼柱:鋼柱是鋼結構建築構件中的核心承重構件,承擔廠房整體的豎向荷載,包括屋頂、樓面重量、設備壓力等,並將這些荷載傳遞到基礎。工業廠房常用的鋼柱多採用焊接H型鋼製成。 H型鋼受力性能穩定,加工方便,能適應不同廠房的荷載需求,是鋼結構建築中重要的主構件。
  • 鋼樑 :鋼樑(也稱為鋼框架梁)與鋼柱共同構成廠房的承重系統,是重要的鋼結構構件,負責將來自屋頂的垂直荷載(例如積雪和屋頂自重)傳遞到鋼柱上。鋼樑主要由H型鋼製成,具有足夠的強度和均勻的受力分佈,能夠有效滿足廠房的承重需求,並確保主要鋼結構構件系統的完整性。
  • 抗風柱:抗風柱是一種專用於側向穩定性的結構鋼構件,主要傳遞來自屋頂的風荷載和水平力,並將屋頂結構與牆體連接起來。這可以防止廠房側牆在強風下變形。抗風柱通常由H型鋼製成,與鋼柱和鋼樑具有良好的兼容性,確保結構連接穩定,並增強鋼結構系統的整體抗風能力。
  • 檁條(屋頂檁條和牆檁條):屋頂檁條是位於主要構件下方的次要傳力鋼結構構件,架設在鋼樑上,牆面檁條則固定在牆柱上。其核心作用是將屋頂和牆體的荷載(例如風雨衝擊、板材自重等)均勻地傳遞到樑柱上。檁條比鋼樑尺寸小,通常採用C型鋼或Z型鋼製造,具有重量輕、受力合理、安裝靈活等特點,是高效的輔助鋼結構構件。
  • 天溝:鋼板簷槽是鋼結構建築的功能性構件,安裝在屋簷或高低跨交界處,用於收集屋頂雨水,並經由排水管排至室外。它可以防止雨水在屋頂縫隙中積聚,避免其他鋼結構部件的腐蝕,並防止雨水滲入廠房內部,從而保護屋頂及整個鋼結構的耐久性。
  • 起重機梁:對於需要安裝起重機的廠房來說,起重機梁是不可或缺的鋼結構構件。它們是鋪設起重機軌道的基礎,不僅承受起重機本身的重量,還承受起重機運作過程中產生的垂直和水平負荷。這確保了起重機在軌道上移動和吊運貨物時的穩定性,使其成為需要起重作業的工業廠房專用的主要鋼結構構件。

二次結構輔助構件(鋼結構建築輔助構件):

  • 水平支撐:水平支撐應用於廠房面,是增強屋頂整體剛度的輔助鋼結構構件。它縮短了弦桿(桁架構件)的平面外計算長度,不僅節省了鋼材用量,還能防止弦桿在受力時發生側向變形。水平支撐多採用圓鋼製成,成本低廉,安裝簡便,是經濟高效的輔助結構鋼構件。
  • 柱間支撐:作為鋼結構建築中重要的抗側剛度構件,它們主要增強結構的橫向剛度。與水平支撐配合使用,它們共同增強縱向剛度/穩定性—這對於抗風/抗震以及減少搖擺至關重要。常見類型:梯形支撐(常規荷載)和鋼管支撐(重載/對鋼結構構件穩定性要求較高)。
  • 拉桿: 拉桿採用圓鋼製成,與直拉桿、斜拉桿配合使用,是小型鋼結構輔助構件,其作用是減少檁條的橫向變形和扭轉,提高檁條的承載能力,防止檁條因變形而過早損壞,有效延長該次要鋼結構構件的使用壽命。
  • 拉力帶拉桿多採用圓形鋼管加工而成,材質輕巧,但剛性充足。其主要功能是提升廠房整體剛度,將分散的構件整合成一個協同的空間體系,確保結構的幾何穩定性,防止受壓構件側傾。
  • 屋頂板和牆板: 大多為薄金屬板或夾層複合板,固定在檁條上。作為鋼結構建築的防護構件,它們可以遮風擋雨、承受荷載,有些複合板還能有隔熱作用。
  • ​​預埋錨栓和螺栓:鋼結構建築構件的關鍵連接件。錨栓將柱子固定在地基上;其他螺栓連接梁、柱/檁條和梁。它們確保牢固的荷載傳遞——這對於結構的完整性和安全性至關重要。
  • 角撐板:安裝在柱樑連接處的注重細節的輔助鋼結構構件,增強了節點的剛度。這可以防止在應力(例如水平力)作用下發生局部變形,從而保障結構中關鍵連接的穩定性。

柱間支撐(鋼結構建築的關鍵構件)在預製鋼結構建築中扮演什麼角色?

柱間支撐是鋼結構建築中鋼結構構件中至關重要的組成部分,其功能價值不容小覷。

首先,柱間支撐有效提升了組裝式鋼結構建築的整體穩定性。作為承重結構鋼構件,柱子承受著來自屋面和外牆的各種荷載;柱間支撐則充當著這些柱子之間的“連接紐帶​​”,形成了一個穩固的支撐體系。該系統能夠有效地分配和傳遞荷載,例如來自屋頂的垂直壓力或風力產生的橫向力,防止鋼結構在外部衝擊下變形或倒塌。

其次,柱間支撐對提升組裝式鋼結構建築的抗震性能至關重要。地震等天災常對鋼結構設施構成嚴重威脅。然而,精心設計的柱間支撐——一種重要的鋼結構構件——可以吸收和分散地震活動產生的能量。透過降低建築物在地震期間的振動幅度,它可以保護結構完整性,並最大限度地減少整個鋼框架的損壞。

此外,柱間支撐對空間佈局和功能效用有正面的影響 預製鋼結構建築透過合理的設計,柱間支撐可以優化內部結構佈置,消除不必要的阻礙,提高空間利用率。同時,柱間支撐還能為工業設備、管線等輔助設施提供穩定的支撐點,確保這些設施的有序安裝和運行,進一步凸顯其作為兼顧結構安全性和功能靈活性的重要預製鋼結構構件的實用價值。

臨時支撐架在鋼結構建築構件安裝中的關鍵作用

臨時支撐架是鋼結構建築安裝過程中重要的輔助結構,其核心作用是確保鋼結構構件安裝的安全性、精度和穩定性,具體作用如下:

首先,它們能夠維持構件的暫時穩定性。鋼結構構件吊起後,尚未與其他永久構件形成穩定的連接,僅依靠自身強度難以抵抗自重、風力或施工碰撞,容易發生傾倒或移位。臨時支撐架可提供垂直或水平支撐,並與構件、地面或已安裝的穩定結構連接,有效防止構件失穩。

二是輔助構件精準定位。鋼結構安裝對構件標高和垂直度要求嚴格。臨時支撐架大多採用可調式結構,施工人員可透過調整其高度和角度,校準鋼柱的垂直度、鋼樑的水平度等參數,確保安裝精度符合設計要求,為後續的永久連接奠定基礎。

第三,分擔臨時荷載。在安裝階段,構件不僅要承受自身重量,還要承受施工人員和設備的重量。尤其對於大跨距或薄壁構件,在與整體體系融合之前,局部區域容易發生過載、變形或開裂。臨時支撐架透過多點支撐,將荷載均勻傳遞到基礎,保護構件的完整性。

最後,確保整體施工安全。在永久連接完成前,吊掛構件較為分散,整體抗側移能力較弱。臨時支撐架可連接這些構件,形成臨時空間承重體系,增強抗風抗震能力,避免整體失穩。

需要注意的是,臨時支撐架的設計、搭建必須經過承載力驗收;永久性結構驗收合格後,應依規範順序拆除。

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