Здание мастерской стальных конструкций: базовые знания и сравнение

1. Определение и основные характеристики цехов по производству стальных конструкций.

Мастерская стальной конструкции представляет собой строительную форму, в которой в качестве основного несущего материала используется сталь. Основная конструкция состоит из стальных колонн, стальных балок, стальных ферм крыши и других компонентов, которые изготавливаются на заводе и собираются на месте с помощью сварки или высокопрочных болтов.

Основные преимущества включают в себя:

1. Легкий, высокопрочный, большой пролет.

Сталь обеспечивает высокую прочность при низком собственном весе, что позволяет создавать конструкции с большими пролетами с небольшим количеством внутренних колонн или без них. Это идеальное открытое пространство для размещения оборудования и оптимизации производства. Сейсмические характеристики могут достигать 8-го класса (по китайской шкале интенсивности) с превосходной прочностью и пластичностью.

2. Короткий период строительства

Стальные компоненты изготавливаются на заводах, их просто поднимают и собирают на месте. Срок строительства может быть на 40–50% короче, чем у традиционных сооружений. Уровень заводской сборки может достигать 85%, а цех площадью 10 000 м² может быть сдан всего за 45 дней.

3. Высокое использование пространства

Стальные колонны имеют гораздо меньшее поперечное сечение, чем бетонные колонны, что увеличивает полезную площадь пола примерно на 30% при той же площади.

4. Экологичный и пригодный для вторичной переработки

Более 90% строительных материалов могут быть переработаны, а количество строительных отходов сокращается более чем на 70%.

5. Широкая применимость

Подходит для заводов, складов, офисных зданий, спортивных залов, авиационных ангаров и т. д., как для одноэтажных большепролетных зданий, так и для многоэтажных цехов.

2. Компоненты и структурные системы

2.1 Основные компоненты

Цех одноэтажной металлоконструкции обычно состоит из следующих компонентов, образующих пространственный жесткий каркас:

2.2 Классификация конструктивных систем

Среди них портальная рама является наиболее распространенным типом для промышленных цехов благодаря простоте пути загрузки, быстрому возведению и экономичному пролету 24–30 м.

3. Легкая сталь против тяжелой стальной конструкции

Национальные кодексы не дают строгого определения «тяжелой стали». Это различие основано на практическом опыте.

К легким стальным конструкциям обычно относятся одноэтажные портальные рамы со сплошными перемычками, построенные в соответствии с Техническими нормами для стальных конструкций легких зданий с остроконечными рамами. «Свет» относится главным образом к материалу конверта.

Практические эталонные показатели:

Примечание. Основное различие заключается в весе конверта, а не в весе самой конструкции.

4. Нормы проектирования и процесс строительства

4.1 Проектный код

Мастерские по изготовлению стальных конструкций в Китае должны соответствовать стандарту GB 50017-2017 по проектированию стальных конструкций (вступает в силу с 1 июля 2018 г., заменяет GB 50017-2003). Основное содержание включает в себя: основные требования к проектированию, выбор материалов, структурный анализ и расчет устойчивости, изгибаемые элементы, осевые элементы, комбинированные изгибающиеся и осевые элементы, соединения и соединения, предотвращение усталости и хрупкого разрушения, проектирование с учетом сейсмических характеристик и защиту от коррозии / огня.

Стандарт требует, чтобы несущая сталь имела гарантированный предел текучести, предел прочности, удлинение, содержание серы и фосфора; сварные конструкции дополнительно требуют гарантированного углеродного эквивалента.

4.2 Ход процесса строительства

Контроль качества направлен на: конструктивные отклонения в пределах допуска, правильную затяжку высокопрочных болтов, гидроизоляцию кровли (перекрытия и герметик).

5. Комплексное сравнение типов конструкций мастерских.

5.1 Сравнение производительности и параметров

5.2 Пригодность по типу конструкции

Цеха со стальными конструкциями лучше всего подходят для: логистических складов (высота в свету 12 м, стеллажи для поддонов), автомобилестроения (большие пролеты без колонн, грузоподъемность крана 5 тонн), пищевой/фармацевтической промышленности (быстрая модернизация чистых помещений), экспортно-ориентированного производства (сжатые сроки).

Бетонный каркас больше подходит для: сборки электроники, пищевой промышленности, легкой текстильной промышленности – малых и средних производственных линий без тяжелого оборудования; экономичен для зданий до 7 этажей.

Железобетон является основой тяжелой промышленности: машиностроения (вибрация), химического производства (коррозионная стойкость), прецизионных приборов (виброконтроль).

Кирпич-бетон подходит только для малоэтажных временных зданий без кранов и тяжелого оборудования – самые низкие конструктивные характеристики и плохая сейсмичность.

5.3 Ограничения и соображения по поводу стальных конструкций

1. Защита от коррозии и пожара: В агрессивных средах (химические вещества, гальваника) требуются дополнительные гальванические или огнезащитные покрытия. Правильный уход обеспечивает срок службы 50 лет.

2. Чувствительность к температуре. Теплопроводность стали примерно в 40 раз выше, чем у бетона. В экстремальных климатических условиях может потребоваться дополнительная изоляция (например, сэндвич-панели из минеральной ваты толщиной 150 мм).

3. Периодическое техническое обслуживание: плановая проверка на предмет незакрепленных или корродированных компонентов; Гидроизоляция крыши требует внимания.

4. Волатильность цен на сталь. Качественные стальные материалы стоят дороже, чем бетон, но более короткий период строительства часто компенсирует это.

6. Руководство по принятию решений

Сталь и бетон не исключают друг друга; Гибридные конструкции (бетонное ядро ​​+ стальной каркас) распространены. Принимая решение, учитывайте:

· Если эффективность, гибкость пространства и сжатые сроки являются приоритетами, то зачастую лучше использовать стальную конструкцию.

· Если функция здания может измениться → сталь легче модифицировать.

· Если функция фиксирована и требуется минимальное долгосрочное обслуживание, бетон становится более прочным.

· В экологически регулируемых областях → возможность вторичной переработки стали и экологичное строительство помогают получить разрешения и получить рейтинг «зеленого» строительства.

· На участках с мягким грунтом→ легкий вес стали значительно снижает затраты на фундамент.

Перед принятием окончательного решения рекомендуется заказать профессиональное техническое сравнение нескольких вариантов, сопоставив первоначальные инвестиции, эксплуатационные требования и характеристики жизненного цикла.

Ключевые слова: цех стальных конструкций, легкое стальное здание, тяжелая стальная конструкция, портальная рама, нормы проектирования промышленных зданий, процесс строительства, сейсмичность, сталь против бетона, большепролетное здание, сборное стальное здание.