Nouă puncte cheie pentru proiectarea și construcția clădirilor fabricii de construcții din oțel

Clădiri fabrici de structuri de oțelau fost recunoscute pe scară largă în ingineria construcțiilor, deoarece sunt rapid de construit, ușoare în greutate proprie, au performanțe seismice bune și sunt ecologice. În proiectarea clădirilor industriale, acestea au înlocuit treptat structura mai grea din beton armat.

Structurile din oțel nu au fost folosite în China de mult timp, iar tehnicile lor detaliate de proiectare și construcție sunt încă în curs de dezvoltare. Deși clădirile industriale cu structură de oțel oferă multe avantaje, oțelul ca material are și dezavantaje - de exemplu, rezistență slabă la foc și tendința de a se coroda. Acești factori trebuie luați în considerare atât în ​​faza de proiectare, cât și în faza de construcție.

I. Principalele avantaje ale clădirilor fabricii de construcții de oțel

După cum sa menționat în rezumat, principalele avantaje alecladiri industriale cu structura metalicasunt după cum urmează. În primul rând, în ceea ce privește viteza de construcție: componentele din oțel pot fi produse în serie într-o fabrică; construcția este simplă și ridicarea rapidă, ceea ce scurtează foarte mult perioada de construcție. În al doilea rând, în ceea ce privește greutatea proprie: greutatea structurală a clădirii poate fi redusă cu aproximativ 30%; acest lucru este mai ales economic pe site-urile cu capacitate portantă scăzută a fundației sau cu intensitate mare de fortificare seismică, unde economia generală este mai bună decât cea a sistemelor structurale din beton armat. În sfârșit, în ceea ce privește protecția mediului: structurile din oțel aparțin familiei de sisteme ecologice de construcție ecologice; oțelul în sine este un material de înaltă rezistență, de înaltă eficiență, cu valoare de reciclare ridicată și nu necesită cofraj în timpul construcției.

II. Importanța designului desenului

Desenele stau la baza constructiei in orice proiect. În faza de proiectare a unei clădiri industriale cu structură de oțel, tehnicienii profesioniști ai unității de construcții ar trebui să fie organizați pentru a efectua o revizuire comună a desenelor, verificând desenele pentru „erori, omisiuni, coliziuni și deficiențe”, astfel încât problemele să fie rezolvate înainte de începerea construcției și impactul problemelor de desen asupra calității și programului să fie menținut la minimum. Pentru un proiect de structură din oțel, trebuie pregătite proiecte separate de organizare a construcțiilor pentru etapa de fabricație și etapa de montaj; documentul procesului de fabricație trebuie să acopere standardele de calitate și cerințele tehnice ale fiecărui proces și subarticol din etapa de fabricație, precum și măsurile specifice adoptate pentru a asigura calitatea produsului.

III. Principii de proiectare pentru sistemul de contravântuire

Pentru a asigura comportamentul spațial al clădirii, pentru a îmbunătăți rigiditatea generală a acesteia, pentru a rezista și transmite forțe orizontale longitudinale, pentru a preveni deformarea excesivă a elementelor, pentru a evita flambajul elementelor de compresie și pentru a garanta stabilitatea generală a structurii, un sistem de contravântuire fiabil trebuie aranjat în funcție de forma structurală a clădirii, structura macaralei, echipamentul vibrator, lungimea și înălțimea atelierului și lungimea fiecărei zone de temperatură. Fiecare zonă de temperatură trebuie să fie prevăzută cu un sistem stabil de contravântuiri inter-coloană, aranjat în coordonare cu contravântuirea orizontală laterală a acoperișului. Poziția contravântuirii coloanei inferioare este un factor cheie care determină direcția deformarii longitudinale și afectează cantitatea de solicitare termică; contravântuirea coloanei inferioare trebuie plasată cât mai aproape de mijlocul zonei de temperatură, astfel încât elementele longitudinale, cum ar fi grinzile macaralei, să se poată extinde și contracta liber spre ambele capete pe măsură ce temperatura se schimbă. Când zona de temperatură este scurtă, un singur set de contravântuiri pentru coloana inferioară este în general plasat în mijloc. Cu toate acestea, atunci când zona de temperatură este mai lungă de 150 m, în zonă trebuie instalate două seturi de contravântuiri pentru stâlpi inferioare pentru a asigura rigiditatea longitudinală; acestea ar trebui plasate în treimea mijlocie a zonei de temperatură pe cât posibil, iar distanța centru-centru dintre cele două seturi nu trebuie să depășească 72 m, pentru a evita stresul termic excesiv.

IV. Puncte cheie pentru proiectarea seismică

Atunci când se realizează proiectarea seismică a unei clădiri industriale cu structură de oțel, trebuie reținute următoarele puncte. În primul rând, în ceea ce privește aspectul general, masa și rigiditatea structurii ar trebui să fie distribuite uniform, astfel încât clădirea să fie încărcată uniform și să se deformeze într-un mod coordonat; trebuie evitată rigiditatea neuniformă, deoarece are un efect nefavorabil asupra performanței seismice. Pentru structura transversală, ar trebui să se adopte un cadru rigid sau un cadru în care armatura acoperișului este conectată rigid la stâlpi, astfel încât să se utilizeze pe deplin performanța portantă a oțelului și să se reducă deformarea transversală. În al doilea rând, clădirile cu structură de oțel eșuează, de obicei, nu pentru că rezistența membrilor este insuficientă, ci pentru că elementele se cedează; prin urmare, un sistem de contravântuire bine aranjat care să garanteze stabilitatea generală a clădirii este deosebit de important. În cele din urmă, sub acțiunea cutremurului, apare oboseala cu ciclu scăzut, iar efectul acesteia asupra clădirii trebuie luat în considerare în proiectare. Proiectarea conexiunilor structurale ar trebui să asigure că ruperea îmbinării nu are loc înainte de cedarea completă a elementelor structurale; membrelor ar trebui să li se permită să intre în stadiul plastic, astfel încât să poată absorbi pe deplin energia seismică și să-și dezvolte capacitatea seismică.

V. Importanța proiectării rezistenței la căldură și la foc

Clădiri industriale cu structură de oțelau o rezistență scăzută la foc. Când oțelul este încălzit peste 100 °C, rezistența sa la tracțiune scade și plasticitatea crește pe măsură ce temperatura crește. În jurul valorii de 250 °C, rezistența la tracțiune a oțelului crește ușor, în timp ce plasticitatea acestuia scade - un fenomen cunoscut sub numele de fragilitate albastră. Peste 250 °C, oțelul începe să se strecoare. La aproximativ 500 °C, rezistența oțelului scade atât de scăzut încât structura de oțel se poate prăbuși. Prin urmare, ori de câte ori temperatura suprafeței unei structuri de oțel depășește 150 °C, trebuie asigurată izolația termică și proiectarea de protecție împotriva incendiilor (realizat de obicei prin aplicarea de acoperiri rezistente la căldură, de protecție împotriva incendiilor).

În construcția decladiri industriale cu structura metalica, apar multe probleme practice; aici le analizăm doar pe cele mai proeminente.

VI. Încorporarea șuruburilor de ancorare în timpul construcției

Se poate spune că dacă șuruburile de ancorare sunt bine instalate este fundamental pentru stabilitatea unei clădiri industriale cu structură de oțel. Precizia șuruburilor de ancorare afectează direct poziționarea structurii de oțel. Șuruburile de ancorare trebuie încorporate cu o precizie strictă: abaterea axei ±2,0 mm și elevație ±5,0 mm. Înainte de a instala șuruburile de ancorare a coloanei, proiectați fiecare axă a rețelei orizontale de control pe suprafața superioară a fundației coloanei și închideți bucla, pentru a garanta precizia de instalare a șuruburilor; apoi marcați marginile exterioare ale stâlpilor în funcție de axe. Odată montat cadrul de susținere (aparatul) pentru șuruburile de ancorare a coloanei, transferați elevația necesară pe cadrul din țevi de oțel. 

VII. Precauții în timpul ridicării

Principalele precauții sunt următoarele. Mai întâi, marcați liniile centrale transversale pe placa de bază a piciorului stâlpului și liniile centrale ale șuruburilor de ancorare și curățați orificiile de forfecare din baza coloanei; după ce coloana de oțel este în poziție, reglați înălțimea acesteia și strângeți piulițele. În al doilea rând, după ce stâlpii de oțel dintr-o zonă sunt ridicați, instalați tiranții (elementele de legătură), astfel încât să asigurați stabilitatea generală a stâlpilor și să preveniți deformarea acestora atunci când grinzile de oțel sunt ridicate. În final, ridicați grinzile de oțel: conectați perechi de grinzi în aer și efectuați strângerea inițială a șuruburilor de mare rezistență; prima grindă ar trebui să fie asigurată cu patru fire de prindere pentru a preveni înclinarea într-o parte.

VIII. Dificultăți în instalarea sistemului de grinzi de macara

În timpul construcției, grinzile macaralei trebuie să fie instalate strict dinspre trag cu contravantuială, în conformitate cu specificațiile. Odată ce contravântuirea inter-coloană este instalată și conectată, formează o unitate de rigiditate spațială relativ stabilă; instalarea din acest golf este mai sigură și asigură, de asemenea, că ridicarea grinzilor macaralei nu afectează verticalitatea stâlpilor. În timpul instalării, plăcile de lame trebuie plasate sub grinzile macaralei cu abateri mari ale secțiunii de capăt; aceste lame trebuie sudate la locul lor după ce sistemul de grinzi macarale a fost reglat, iar grinzile trebuie aliniate cu precizie față de liniile de poziționare prestabilite. Sistemul de frânare trebuie conectat oficial numai după ce grinzile macaralei au fost reglate și fixate. Atunci când placa de frână este conectată la grinda macaralei prin șuruburi de mare rezistență și la sarpanta auxiliară prin sudare, succesiunea contează: mai întâi conectați placa de frână la grinda macaralei cu șuruburi de mare rezistență și efectuați strângerea inițială; apoi reglați fermă auxiliară, sudați-o pe placa de frână și executați strângerea finală a șuruburilor de înaltă rezistență; în cele din urmă, sudați placa de frână la fermă auxiliară. Atât strângerea șuruburilor de mare rezistență, cât și sudarea plăcii de frână trebuie să se desfășoare din centrul fiecărei plăci spre ambele margini, pentru a reduce solicitarea internă a plăcii.

IX. Stivuirea componentelor din oțel

Pentru a face montarea mai ușoară, componentele din oțel trebuie stivuite într-un mod rezonabil după ce ajung la fața locului. Principiile sunt: ​​componentele necesare de urgență pentru ridicare ar trebui să fie stivuite direct pe șantier, urmând secvența de ridicare – cele care urmează să fie ridicate mai întâi merg sus, iar cele care urmează să fie ridicate ulterior merg dedesubt; componentele care nu sunt necesare urgent trebuie depozitate temporar în afara amplasamentului. Când stivuiți, păstrați stâlpii și grinzile separate și stivuiți-le pe axe. Curtea de depozitare trebuie să fie administrată de personal desemnat; componentele trebuie socotite în raport cu cerințele de aprovizionare și lista de livrare, iar înregistrările trebuie arhivate. Elementele secțiunii H trebuie depozitate în poziție verticală, niciodată plate. Fiecare componentă trebuie să fie sprijinită pe cel puțin două puncte; punctele de sprijin ar trebui să fie situate la aproximativ o șapte din distanță de la capetele elementului. La stivuirea în straturi, nu sunt permise mai mult de trei straturi; blocurile de cherestea trebuie așezate corect între straturi pentru a le menține la nivel, iar punctele de sprijin trebuie să se alinieze vertical.