9 ключевых моментов проектирования и строительства стальных конструкций заводских зданий и складов
Стальные конструкции заводских зданий и складов получили широкое признание в строительных проектах благодаря высокой скорости строительства, малому собственному весу, отличным сейсмостойкости и экологичности. Они постепенно вытесняют тяжелый железобетон в проектировании промышленных зданий.
Применение стальных конструкций в строительстве заводов и складов — относительно новое явление, и конкретные методы проектирования и строительства все еще находятся в стадии развития. Хотя стальные конструкции промышленных зданий обладают многочисленными преимуществами, они также имеют присущие им ограничения по материалам, такие как низкая огнестойкость и подверженность коррозии. Эти факторы необходимо тщательно учитывать на протяжении всего процесса проектирования и строительства.
I. Краткое описание преимуществ стальных конструкций промышленных зданий и складов.
Как указано в аннотации, основные преимущества промышленных зданий и складов со стальными конструкциями заключаются в следующем:
Во-первых, с точки зрения скорости строительства: стальные конструктивные элементы могут производиться серийно на заводах, отличаются простотой конструкции и быстрой установкой, что значительно сокращает строительный цикл. Во-вторых, что касается собственного веса: стальные конструкции уменьшают несущую массу здания примерно на 30%. Это обеспечивает более высокую общую экономическую эффективность по сравнению с железобетонными системами, особенно в районах с низкой несущей способностью фундамента или высокой сейсмической активностью. Наконец, с экологической точки зрения: стальные конструкции представляют собой экологически чистую систему «зеленого» строительства. Сама сталь является высокопрочным, высокоэффективным материалом со значительной возможностью вторичной переработки и исключает необходимость в опалубке.
II. Важность проектной документации для стальных конструкций заводских зданий и складов.
Независимо от типа проекта, чертежи служат основой для строительства. На этапе проектирования промышленных зданий и складов из стальных конструкций необходимо организовать совместную проверку чертежей силами специализированного технического персонала строительного подразделения. Эта проверка должна выявить любые ошибки, упущения, противоречия или недостатки в строительных чертежах, стремясь устранить проблемы до начала строительства. Это минимизирует влияние проблем, связанных с чертежами, на качество и сроки проекта. Проекты стальных конструкций требуют отдельных проектных решений по организации строительства для этапов изготовления и монтажа. Раздел, описывающий процесс изготовления, должен подробно описывать стандарты качества и технические требования для каждого процесса и подпункта в ходе изготовления, а также конкретные меры, установленные для обеспечения качества продукции.
III. Принципы проектирования несущих систем в цехах и складах со стальными конструкциями.
Для обеспечения функциональности стальных конструкций цехов и складов, повышения их общей жесткости, способности выдерживать и передавать продольные горизонтальные нагрузки, предотвращения чрезмерной деформации элементов, избежания потери устойчивости сжатых элементов и обеспечения структурной стабильности, необходимо предусмотреть надежную систему опор, учитывающую тип конструкции цеха, расположение мостового крана, вибрационное оборудование, пролет, высоту и длину температурных зон. Каждая температурная зона в здании должна иметь устойчивую систему межколонных связей, согласованную с расположением поперечных связей крыши. Положение нижних колонных связей существенно определяет направление продольной деформации конструкции и влияет на величину термических напряжений. Такие связи должны располагаться как можно более центрально в каждой температурной зоне, позволяя продольным элементам, таким как балки крана, свободно расширяться и сжиматься в направлении обоих концов зоны в ответ на изменения температуры. При небольшой длине температурной зоны обычно устанавливается одна нижняя колонная опора в середине. Однако для зон длиной более 150 метров для обеспечения продольной жесткости конструкции следует установить две нижние колонные опоры. Эти опоры следует располагать в центральной трети температурной зоны. Для предотвращения чрезмерных термических напряжений расстояние между центрами двух опор не должно превышать 72 метра.
Четвертая статья. Ключевые аспекты сейсмического проектирования стальных конструкций заводских зданий и складов.
При сейсмическом проектировании стальных промышленных зданий и складов следует учитывать следующее: Во-первых, с точки зрения общей компоновки, масса и жесткость конструкции здания должны быть равномерно распределены для обеспечения сбалансированной нагрузки и скоординированной деформации. Это минимизирует негативное воздействие на сейсмостойкость, вызванное неравномерной жесткостью конструкции. Для боковых конструкций в зданиях и складах рекомендуется использовать жесткие рамы или каркасы с некоторой степенью соединения между кровельными фермами и колоннами. Такой подход позволяет в полной мере использовать несущие свойства стальных конструкций, одновременно уменьшая боковую деформацию конструкции. Во-вторых, разрушение стальных конструкций обычно происходит не из-за недостаточной прочности элементов, а из-за их потери устойчивости. Поэтому рациональное расположение систем связей для обеспечения общей устойчивости конструкции особенно важно для стальных конструкций. Наконец, при сейсмической нагрузке существуют эффекты низкоцикловой усталости, и их влияние на здания и склады необходимо учитывать при проектировании. Точки соединения конструкций должны быть спроектированы таким образом, чтобы предотвратить разрушение узлов до достижения полной текучести элементов конструкции. Это позволяет элементам конструкции входить в состояние пластической деформации, полностью поглощая сейсмическую энергию и максимизируя их сейсмостойкость.
Пять. Важность проектирования с учетом теплостойкости стальных конструкций промышленных зданий и складов.
Промышленные здания и склады со стальными конструкциями обладают низкой огнестойкостью. При нагреве стали выше 100°C её прочность на растяжение снижается, а пластичность увеличивается с повышением температуры. Приблизительно при 250°C прочность на растяжение немного повышается, но пластичность снижается, что приводит к синей хрупкости. Выше 250°C сталь проявляет ползучесть. При 500°C прочность стали падает до критически низкого уровня, вызывая разрушение конструкции. Поэтому, когда температура поверхности превышает 150°C, необходимы меры теплоизоляции и огнезащиты (обычно применяемые с помощью термостойких покрытий).
Строительство промышленных зданий и складов с металлическим каркасом сопряжено с многочисленными сложными задачами. В данном исследовании мы сосредоточимся на анализе нескольких особенно важных проблем.
Восьмая статья: Анализ проблем установки анкерных болтов во время строительства.
Надежность анкерных болтов имеет основополагающее значение для устойчивости стальных конструкций промышленных зданий и складских помещений. Точность установки анкерных болтов напрямую влияет на позиционирование стальных конструкций, что требует строгого соблюдения точности монтажа:
- Смещение оси: ±2,0 мм
- Высота: ±5,0 мм
Перед установкой анкерных болтов колонн необходимо спроецировать каждую осевую линию из системы плоскостного контроля на поверхность фундамента колонны, обеспечив полное совпадение линий для гарантии точности установки болтов. Затем отметьте внешние кромки колонн по осевым линиям. После возведения кессонных лесов для установки стальных анкерных болтов колонн перенесите необходимые высотные точки на стальные трубчатые леса.
2. Краткое изложение мер предосторожности при подъеме стальных конструкций.
В число необходимых мер предосторожности входят: Во-первых, отметьте перекрестия на опорной плите колонны и осевые линии анкерных болтов. Тщательно очистите отверстия для среза в основании колонны. После установки стальной колонны отрегулируйте высоту и затяните гайки. Во-вторых, после завершения монтажа колонн в одном месте установите стяжные стержни, чтобы обеспечить общую устойчивость колонны и предотвратить деформацию во время подъема балок. Наконец, поднимите стальные балки, выровняв две пары в воздухе и выполнив первоначальную затяжку высокопрочных болтов. Закрепите первую балку четырьмя оттяжками, чтобы предотвратить боковой наклон.
Восьмое, Анализ проблем монтажа балочных систем кранов
При строительстве цехов со стальными конструкциями крановые балки должны устанавливаться строго в соответствии со спецификациями, начиная с пролетов, поддерживаемых колоннами. После установки и соединения опор колонн они образуют относительно устойчивую пространственную жесткую единицу. Установка с этого момента обеспечивает безопасность и гарантирует, что установка крановой балки не повлияет на вертикальность колонн. Во время установки под нижнюю полку крановых балок со значительными отклонениями торцевого сечения следует устанавливать прокладки. Эти прокладки должны быть приварены на место после регулировки всей системы крановых балок. Точное центрирование должно быть достигнуто с использованием предварительно размеченных линий выравнивания. Соединения тормозной системы должны быть формально выполнены только после регулировки и фиксации крановых балок. При соединении тормозной пластины с крановой балкой с помощью высокопрочных болтов и ее приваривании к вспомогательной ферме необходимо предотвратить воздействие непрерывной сварки на высокопрочные болты, предварительно соединив тормозную пластину с крановой балкой высокопрочными болтами и выполнив первоначальную затяжку. Затем отрегулируйте вспомогательную балку, приварите ее точечной сваркой к тормозной пластине и, наконец, полностью затяните высокопрочные болты. После этого завершите сварку между тормозной пластиной и вспомогательной балкой. Как затяжка высокопрочных болтов, так и сварка тормозной пластины должны выполняться по порядку, начиная с центра каждой пластины и продвигаясь наружу, чтобы минимизировать внутренние напряжения внутри пластин.
Хранение компонентов стальных конструкций
Для облегчения монтажа компоненты стальных конструкций должны быть надлежащим образом размещены по прибытии на площадку. Принцип следующий: компоненты, срочно необходимые для монтажа на месте, должны быть размещены непосредственно на месте установки. Компоненты, которые будут подниматься первыми в соответствии с последовательностью подъема, должны быть уложены сверху, а те, которые будут подниматься позже, — снизу. Компоненты, не требующие немедленного подъема, должны быть временно размещены вне площадки. Во время укладки колонны и балки должны быть разделены и рассортированы по осям. Площадка хранения должна управляться назначенным персоналом, инвентаризация должна проводиться в соответствии с потребностями в материалах и накладными, а документация должна быть заархивирована. При укладке компонентов Н-образные элементы должны храниться вертикально, а не горизонтально. Каждый компонент должен поддерживаться не менее чем двумя точками опоры. В идеале опорные точки должны располагаться на расстоянии одной седьмой части пролета от концов компонентов. Укладка не должна превышать трех слоев, для правильной укладки и выравнивания штабеля используются деревянные бруски. Точки опоры должны быть выровнены по вертикали.
