Девять ключевых моментов проектирования и строительства заводских зданий из стальных конструкций

Заводские здания из стальных конструкцийполучили широкое признание в строительном машиностроении, поскольку их можно быстро возводить, они легкие по собственному весу, обладают хорошими сейсмическими характеристиками и экологически безопасны. В проектировании промышленных зданий они постепенно вытеснили более тяжелые железобетонные конструкции.

Стальные конструкции в Китае уже давно не используются, а технология их детального проектирования и строительства все еще находится в стадии разработки. Хотя промышленные здания со стальными конструкциями имеют множество преимуществ, сталь как материал также имеет и недостатки, например, низкую огнестойкость и склонность к коррозии. Эти факторы необходимо учитывать как на этапе проектирования, так и на этапе строительства.

I. Основные преимущества заводских зданий из стальных конструкций

Как уже говорилось в резюме, основные преимуществастальные конструкции промышленных зданийзаключаются в следующем. Во-первых, с точки зрения скорости строительства: стальные компоненты могут производиться серийно на заводе; конструкция проста, а монтаж осуществляется быстро, что значительно сокращает период строительства. Во-вторых, по собственному весу: вес конструкции здания можно уменьшить примерно на 30%; это особенно экономично на объектах с низкой несущей способностью фундамента или высокой сейсмической интенсивностью укреплений, где общая экономичность лучше, чем у железобетонных конструктивных систем. Наконец, с точки зрения защиты окружающей среды: стальные конструкции относятся к семейству экологически чистых систем зеленого строительства; Сталь сама по себе является высокопрочным, высокоэффективным материалом с высокой перерабатываемостью и не требует опалубки во время строительства.

II. Важность рисования дизайна

Чертежи – это основа построения любого проекта. На этапе проектирования промышленного здания со стальной конструкцией профессиональные технические специалисты строительного подразделения должны быть организованы для проведения совместного анализа чертежей, проверки чертежей на наличие «ошибок, упущений, коллизий и недостатков», чтобы проблемы были решены до начала строительства и влияние проблем с чертежами на качество и график было сведено к минимуму. Для проекта металлоконструкции должны быть подготовлены отдельные проекты строительной организации для стадии изготовления и стадии монтажа; документ о процессе производства должен охватывать стандарты качества и технические требования каждого процесса и подпункта на этапе изготовления, а также конкретные меры, принятые для обеспечения качества продукции.

III. Принципы проектирования каркасной системы

Чтобы обеспечить пространственное поведение здания, улучшить его общую жесткость, противостоять и передавать продольные горизонтальные силы, предотвратить чрезмерную деформацию элементов, избежать коробления сжимающих элементов и гарантировать общую устойчивость конструкции, следует устроить надежную систему связей в соответствии с конструктивной формой здания, расположением крана, вибрационным оборудованием, пролетом и высотой цеха, длиной каждой температурной зоны. Каждая температурная зона должна быть обеспечена устойчивой межколонной системой связей, расположенной согласованно с боковыми горизонтальными связями кровли. Положение раскосов нижней колонны является ключевым фактором, определяющим направление продольной деформации и влияющим на величину термического напряжения; распорку нижней колонны следует располагать как можно ближе к середине температурной зоны, чтобы лонжероны, такие как подкрановые балки, могли свободно расширяться и сжиматься к обоим концам при изменении температуры. Когда температурная зона короткая, один комплект распорок нижних колонн обычно размещают посередине. Однако при длине температурной зоны более 150 м внутри зоны следует установить два комплекта распорок нижних колонн для обеспечения продольной жесткости; их следует размещать, насколько это возможно, в средней трети температурной зоны, а межцентровое расстояние между двумя комплектами не должно превышать 72 м, чтобы избежать чрезмерных термических напряжений.

IV. Ключевые моменты сейсмического проектирования

При выполнении сейсмического проектирования промышленного здания со стальной конструкцией следует учитывать следующие моменты. Во-первых, с точки зрения генеральной планировки масса и жесткость конструкции должны быть распределены равномерно, чтобы здание нагружалось равномерно и согласованно деформировалось; Следует избегать неравномерной жесткости, поскольку она оказывает неблагоприятное влияние на сейсмические характеристики. Для поперечной конструкции следует принять жесткую раму или раму, в которой ферма крыши жестко соединена с колоннами, чтобы в полной мере использовать несущую способность стали и уменьшить поперечную деформацию. Во-вторых, здания со стальными конструкциями обычно выходят из строя не потому, что прочность элементов недостаточна, а потому, что они прогибаются; поэтому особенно важна правильно организованная система связей, гарантирующая общую устойчивость здания. Наконец, при воздействии землетрясения возникает малоцикловая усталость, и ее влияние на здание необходимо учитывать при проектировании. Проектирование соединений конструкций должно обеспечивать, чтобы разрушение соединения не произошло до полной деформации элементов конструкции; членам необходимо позволить войти в пластическую стадию, чтобы они могли полностью поглотить сейсмическую энергию и развить свою сейсмическую способность.

V. Важность проектирования тепло- и огнестойкости

Промышленные здания со стальными конструкциямиимеют плохую огнестойкость. При нагревании стали выше 100 °С с повышением температуры ее прочность на разрыв снижается, а пластичность увеличивается. При температуре около 250 °C прочность стали на разрыв немного увеличивается, а ее пластичность снижается — явление, известное как синеломкость. При температуре выше 250°С сталь начинает ползти. При температуре около 500 °C прочность стали падает настолько, что стальная конструкция может разрушиться. Поэтому всякий раз, когда температура поверхности стальной конструкции превышает 150 °С, необходимо предусмотреть теплоизоляцию и противопожарную защиту (обычно это достигается путем нанесения термостойких огнезащитных покрытий).

В строительствестальные конструкции промышленных зданийвозникает множество практических проблем; здесь мы анализируем только наиболее выдающиеся из них.

VI. Установка анкерных болтов во время строительства

Можно сказать, что надежность установки анкерных болтов имеет основополагающее значение для устойчивости промышленного здания со стальной конструкцией. Точность анкерных болтов напрямую влияет на расположение стальной конструкции. Анкерные болты должны быть заглублены со строгой точностью: отклонение оси ±2,0 мм и подъем ±5,0 мм. Перед установкой анкерных болтов колонны спроецируйте каждую ось горизонтальной контрольной сети на верхнюю поверхность фундамента колонны и замкните петлю, чтобы гарантировать точность установки болтов; затем разметьте внешние края колонн по осям. После установки опорной рамы (опоры) для анкерных болтов колонны перенесите необходимую высоту на раму из стальных труб. 

VII. Меры предосторожности при подъеме

Основные меры предосторожности заключаются в следующем. Сначала отметьте перекрестные осевые линии на опорной плите основания колонны и осевые линии анкерных болтов и очистите срезные отверстия в основании колонны; после установки стальной колонны на место отрегулируйте ее высоту и затяните гайки. Во-вторых, после возведения стальных колонн на одном участке установите стяжки (соединительные элементы), чтобы обеспечить общую устойчивость колонн и предотвратить их деформацию при подъеме стальных балок. Наконец, поднимите стальные балки: соедините пары балок в воздухе и выполните первоначальную затяжку высокопрочных болтов; первую балку следует закрепить четырьмя растяжками, чтобы предотвратить ее наклон в одну сторону.

VIII. Трудности при монтаже кран-балочной системы

При строительстве подкрановые балки должны устанавливаться строго от анкерного пролета, в соответствии с техническими условиями. После установки и соединения межколонной связи она образует относительно стабильный элемент пространственной жесткости; установка из этого пролета более безопасна, а также гарантирует, что монтаж подкрановых балок не повлияет на вертикальность колонн. При монтаже прокладки следует подкладывать под подкрановые балки с большими отклонениями концевых сечений; эти прокладки должны быть приварены на место после регулировки системы кран-балки, а балки должны быть точно выровнены по заранее заданным линиям позиционирования. Тормозную систему следует формально подключать только после того, как кран-балки будут отрегулированы и закреплены. При соединении тормозной пластины с подкрановой балкой высокопрочными болтами, а со вспомогательной фермой - сваркой, имеет значение последовательность: сначала соединить тормозную пластину с подкрановой балкой высокопрочными болтами и выполнить первоначальную затяжку; затем отрегулируйте вспомогательную ферму, приварите ее к тормозному диску и выполните окончательную затяжку высокопрочных болтов; наконец, приварите тормозной диск к вспомогательной ферме. Как затяжку высокопрочных болтов, так и сварку тормозной пластины следует проводить от центра каждой пластины к обоим краям, чтобы уменьшить внутренние напряжения в пластине.

IX. Укладка стальных компонентов

Чтобы облегчить монтаж, стальные компоненты следует укладывать разумным образом после их прибытия на площадку. Принципы таковы: компоненты, срочно необходимые для монтажа, должны штабелироваться непосредственно на площадке, соблюдая последовательность подъема: те, которые будут подняты первыми, располагаются сверху, а те, которые будут подняты позже, – внизу; компоненты, которые не нужны срочно, следует временно хранить за пределами площадки. При штабелировании держите колонны и балки отдельно и складывайте их по осям. Складским двором должен управлять назначенный персонал; компоненты должны быть учтены в соответствии с потребностями в поставках и списком поставки, а записи должны быть сохранены. Элементы Н-образного сечения следует хранить в вертикальном положении, а не в горизонтальном положении. Каждый компонент должен поддерживаться как минимум в двух точках; точки опоры должны располагаться примерно на расстоянии одной седьмой пролета от концов элемента. При укладке слоями допускается не более трех слоев; Деревянные блоки необходимо правильно размещать между слоями, чтобы они оставались ровными, а точки опоры должны располагаться вертикально.