Pod tłem szybkiego rozwoju nowoczesnego przemysłu i logistyki magazyny i warsztaty są głównymi przewoźnikami produkcji i przechowywania, a ich konstrukcja musi uwzględniać wydajność, bezpieczeństwo i gospodarkę. Struktura stalowa stała się preferowanym rozwiązaniem dla takich budynków ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne i wydajność konstrukcji. Jako główne elementy obciążenia, projekt i wybór stalowych kolumn i stalowych wiązek bezpośrednio wpływają na stabilność i żywotność usług ogólnej konstrukcji. Ten artykuł systematycznie analizuje zastosowanie stalowych kolumn i stalowych wiązek w magazynach/warsztatach z właściwości materiału, specyfikacje projektowe do rzeczywistych przypadków.
Podstawowe zalety stalowej konstrukcji
Właściwości materialne
Wysoka wytrzymałość (granica plastyczności może osiągnąć ponad 345 MPa), a lekkie właściwości stali mogą znacznie zmniejszyć rozmiar przekroju komponentów i uwolnić więcej przestrzeni budowlanej. Na przykład moment odcinka bezwładności stalowych kolumn w kształcie litery H jest lepszy niż w betonowych kolumnach, a pojemność ściskająca zwiększa się o ponad 30%. Ponadto wydajność sejsmiczna stali (współczynnik ciągliwości ≥3) i powłoki oporne na korozję oporne na fabrykę (takie jak galwanizacja na gorąco) dodatkowo rozszerzają żywotność struktury.
Ekonomia i wydajność
Modułowa konstrukcja konstrukcji stalowej umożliwia szybką instalację. Biorąc przykład jako przykładowe warsztaty produkcyjne samochodowe, przyjmuje prefabrykowany system stalowej kolumny wiązki, a okres budowy jest skrócony o 40% w porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami betonowymi. Jednocześnie szybkość recyklingu stali przekracza 90%, a koszt cyklu życia jest obniżony o 20%-30%.
Zrównoważony rozwój
Zgodnie z zielonymi standardami budynków (takimi jak Certyfikacja LEED), emisja dwutlenku węgla budynków konstrukcji stalowej jest o 35% niższa niż w przypadku betonu, a odpady budowlane można poddać recyklingowi, co jest zgodne z trendem gospodarki o niskiej zawartości węgla.
Projektowanie i zastosowanie stalowych kolumn
Wybór typu i odpowiednie scenariusze
Kolumny stalowe w kształcie litery H: odpowiednie do magazynów o średnim rozpiętości (takich jak rozpiętość 24 m), z silną odpornością na ścinanie i łatwym połączenie ze stalowymi śrubami wiązki.
Kolumny typu pudełko: najczęściej używane w warsztatach o dużych lub wysokiej lub wieżowcach (takich jak hangary konserwacyjne samolotu), o doskonałych charakterystykach przekrojowych zamknięcia i odporności skrętu.
Kolumny rurowe okrągłe: odpowiednie do odsłoniętych wzorów (takich jak hale wystawowe sztuki), o niskim współczynniku odporności na wiatr i prostym wyglądowi.
Kluczowe parametry projektowe
Analiza obciążenia osiowego i wyboczenia: Obciążenie krytyczne należy obliczyć zgodnie z wzorem Eulera i należy wziąć pod uwagę ograniczenia stopy kolumnowej (takie jak połączenia zawiasowe lub ustalone).
Konstrukcja węzłów: Grubość płyty podstawowej musi spełniać odporność na śrubę kotwiczącej (obliczoną zgodnie ze specyfikacją AISC) i zarezerwować 15% redundancji, aby poradzić sobie z obciążeniami dynamicznymi.
Wymagania dotyczące specyfikacji
Postępuj zgodnie ze standardem AISC 360 (USA) lub GB 50017 (Chiny), współczynnik smukania kolumn (λ) musi być kontrolowany w ciągu 200, aby zapobiec ryzyko niestabilności.
Projektowanie i zastosowanie stalowych wiązek
Strategia selekcji
I-BEAMS: Niski, łatwy przetwarzanie, odpowiednie do lekkich warsztatów (takich jak elektroniczne linie montażowe).
Belki kratownicy: znaczące korzyści ekonomiczne, gdy rozpiętość przekracza 30 m (takie jak magazyny logistyczne), a martwka jest zmniejszona o 50%.
Belki kompozytowe (stalowe belki betonowe): Popraw sztywność podłogi, odpowiednia do warsztatów ciężkich sprzętu.
Technologia połączeń
Połączenia śrub o wysokiej wytrzymałości (takie jak klasa 10.9): wysoka pojemność łożyska ścinania, odpowiednia do warsztatów z częstym demontażem.
Węzły spawane: transmisja siły bezpośredniej, ale wykrywanie wady UT jest wymagane do wykrycia jakości spoiny.
Kluczowe punkty projektowania konstrukcji magazynu/warsztatów
Optymalizacja przestrzeni
Odległość kolumny ekonomicznej wynosi zwykle 8-12 m, a wskaźnik wykorzystania przestrzeni można zwiększyć o 30% w połączeniu z zawieszonym systemem półki.
Specjalna reakcja obciążenia
Projektowanie wiązki dźwigu: Współczynnik obciążenia dynamicznego wynosi 1,5, a obliczenie zmęczeniowe oparte jest na kryterium minerów skumulowanych uszkodzeń ≤1.
Klimat regionalny: obciążenia śniegu (≥0,7 kN/m²) należy wziąć pod uwagę w przypadku magazynów na północy, a obciążenia wiatru na obszarach przybrzeżnych obliczane są na podstawie 50-letniej prędkości wiatru.
Środki ochronne
Ochrona przeciwpożarowa: Spryskiwanie Inumencit Ofinatant Coatings (limit odporności na ogień ≥2 godziny) lub za pomocą betonu do owinięcia stalowych elementów.
Ochrona przed korozją: S355J2W Stalowa stal jest preferowana w środowiskach morskich w celu zmniejszenia częstotliwości konserwacji.
Zarządzanie budownictwem i kosztami
Prefabrykacja i instalacja
Użyj technologii BIM, aby zoptymalizować podział komponentów i zmniejszyć punkty spawania na miejscu o 50%. Podczas podniesienia wymagane jest całkowite pozycjonowanie stacji, a odchylenie pionowe wynosi ≤h/1000.
Porównanie kosztów
Początkowa inwestycja struktury stali jest o 10–15% wyższa niż w przypadku betonu, ale świadczenia operacyjne przynoszone przez skrócony okres budowy mogą zrównoważyć różnicę cen. Biorąc na przykład magazyn łańcucha chłodniczego, rozwiązanie struktury stalowej może osiągnąć odzyskanie kosztów w ciągu 5 lat.
Studium przypadku: praktyka struktury stalowej Amazon Logistics Center
Przegląd projektu
Rozpiętość wynosi 40 m, odległość kolumny wynosi 12 m, przyjmuje się stalowy system wiązki kratownicy kolumny w kształcie litery H, a obciążenie podłogi wynosi 5 kN/m².
Innowacja technologiczna
Użyj oprogramowania Tekla, aby zoptymalizować konstrukcję węzłów i zmniejszyć zużycie stali o 12%.
Wprowadź inteligentny system monitorowania, aby śledzić zmiany naprężeń wiązek i kolumn w czasie rzeczywistym.
Podsumowanie doświadczenia
Konieczne jest zarezerwowanie kanałów wyciągających sprzęt w projekcie i unikanie konfliktów przestrzennych między stalowymi wiązkami a kanałami wentylacyjnymi.
Przyszłe trendy
Innowacja materialna
S690 Ultra-wysoką stal wytrzymałwa (granica plastyczności 690MPA) może zmniejszyć wagę składników o 25%i została pilotowana w Tesla Super Factory.
Digitalizacja i automatyzacja
Technologia spawania robota BIM kontroluje błąd w obrębie ± 2 mm i realizuje penetrację danych w całym procesie projektowania projektowania.
Ścieżka neutralna węgla
Promowanie elektrycznego pieca stalowego pieca (emisja węgla jest o 75% niższa niż tradycyjne wielkie piece) i eksploruj hybrydowe struktury drewna stalowego, aby zmniejszyć wcielony węgiel.
Stalowe kolumny i wiązki stały się szkieletem współczesnych budynków przemysłowych ze względu na ich wysoką siłę, elastyczność i zrównoważony rozwój. W przyszłości, poprzez inteligentne projektowanie, innowacje materialne i zielone konstrukcje, konstrukcje stalowe będą dalej promować wydajny i niski rozwój magazynów i warsztatów.
