Будівництво цеху сталевих конструкцій: базові знання та порівняння

1. Визначення та основні характеристики цехів сталевих конструкцій

Майстерня зі сталевих конструкцій - це будівельна форма, яка використовує сталь як основний несучий матеріал. Основний каркас складається зі сталевих колон, сталевих балок, сталевих ферм даху та інших компонентів, які попередньо виготовляються на заводах і збираються на місці за допомогою зварювання або високоміцних болтів.

Основні переваги:

1. Легкий, високоміцний, великий проліт

Сталь забезпечує високу міцність із малою власною вагою, що дозволяє створювати конструкції з великим прольотом із невеликою кількістю внутрішніх колон або без них. Він забезпечує відкритий простір, ідеальний для розміщення обладнання та оптимізації виробництва. Сейсмічні характеристики можуть досягати 8 класу (за китайською шкалою інтенсивності), з чудовою міцністю та пластичністю.

2. Короткий термін будівництва

Сталеві компоненти попередньо виготовляються на заводах і просто піднімаються та збираються на місці. Термін будівництва може бути на 40–50% коротшим, ніж у традиційних споруд. Рівень попереднього виготовлення може досягати 85%, а цех площею 10 000 м² може бути доставлений лише за 45 днів.

3. Високе використання простору

Сталеві колони мають набагато менший поперечний переріз, ніж бетонні колони, що збільшує корисну площу підлоги приблизно на 30% за тієї самої площі.

4. Екологічний і підлягає переробці

Понад 90% будівельних матеріалів можна переробити, а кількість будівельних відходів зменшується більш ніж на 70%.

5. Широка застосовність

Підходить для заводів, складів, офісних будівель, спортивних залів, ангарів для літаків і т.д., як для одноповерхових великопролітних будівель, так і для багатоповерхових цехів.

2. Компоненти та структурні системи

2.1 Основні компоненти

Цех одноповерхової сталевої конструкції зазвичай складається з наступних компонентів, які утворюють просторовий жорсткий каркас:

2.2 Класифікація структурних систем

Серед них портальна рама є найпоширенішим типом для промислових цехів завдяки своїй простій траєкторії навантаження, швидкій конструкції та економному прольоту 24–30 м.

3. Легкі сталеві конструкції проти важких сталевих конструкцій

Національні кодекси не містять чіткого визначення «важкої сталі». Розрізнення ґрунтується на практичному досвіді.

Легкі сталеві конструкції, як правило, стосуються одноповерхових портальних рам із суцільної перегородки, побудованих відповідно до Технічного кодексу для сталевих конструкцій легких будівель із двосхилими рамами. 'Світло' відноситься в основному до матеріалу конверта.

Практичні довідкові показники:

Примітка. Основна відмінність полягає у вазі конверта, а не в самій структурній вазі.

4. Норми проектування та процес будівництва

4.1 Код дизайну

Майстерні сталевих конструкцій у Китаї повинні відповідати стандарту GB 50017-2017 для проектування сталевих конструкцій (чинний з 1 липня 2018 р., замінюючи GB 50017-2003). Основний зміст включає: основні вимоги до конструкції, вибір матеріалу, структурний аналіз і проектування стабільності, гнучкі елементи, осьові елементи, комбіновані згинальні та осьові елементи, з’єднання та з’єднання, запобігання втомі та крихкому руйнуванню, проектування на основі сейсмічних характеристик та захист від корозії та вогнезахисту.

Стандарт передбачає, що несуча сталь повинна мати гарантовану межу текучості, міцність на розрив, подовження, вміст сірки та фосфору; зварні конструкції додатково потребують гарантованого вуглецевого еквівалента.

4.2 Хід процесу будівництва

Контроль якості зосереджується на: конструктивних відхиленнях у межах допуску, належному затягуванні високоміцних болтів та гідроізоляції даху (перекриття та герметик).

5. Комплексне порівняння типів структури цеху

5.1 Порівняння продуктивності та параметрів

5.2 Придатність за типом конструкції

Цехи зі сталевими конструкціями найкраще підходять для: логістичних складів (чиста висота 12 м, стелажі для піддонів), автомобільного виробництва (простір без колон з великим прольотом, 5-тонна вантажопідйомність крана), харчової/фармацевтичної промисловості (швидка модернізація чистих приміщень), експортно-орієнтованого виробництва (стислі терміни).

Бетонна рама більше підходить для: складання електроніки, харчової промисловості, легкого текстилю – малих і середніх виробничих ліній без важкого обладнання; економічний для будинків до 7 поверхів.

Залізобетон є основою важкої промисловості: машинобудування (вібрація), хімічне виробництво (корозійна стійкість), точні прилади (контроль вібрації).

Цегла-бетон підходить лише для малоповерхових тимчасових будівель без кранів або важкого обладнання – найнижчі конструктивні характеристики та погана сейсмічна поведінка.

5.3 Обмеження та міркування щодо сталевих конструкцій

1. Захист від корозії та вогнезахисту: у корозійних середовищах (хімікати, гальванічне покриття) потрібне додаткове цинкування або вогнезахисне покриття. При правильній обробці термін служби досягає 50 років.

2. Чутливість до температури: теплопровідність сталі приблизно в 40 разів перевищує теплопровідність бетону. В екстремальних кліматичних умовах може знадобитися додаткова ізоляція (наприклад, сендвіч-панелі з мінеральної вати товщиною 150 мм).

3. Періодичне технічне обслуговування: звичайний огляд на наявність ослаблених або корозійних компонентів; Гідроізоляція даху потребує уваги.

4. Нестабільність цін на сталь: якісні сталеві матеріали дорожчі за бетон, але коротший період будівництва часто компенсує це.

6. Настанови щодо прийняття рішень

Сталь і бетон не виключають один одного; поширені гібридні конструкції (бетонний сердечник + сталевий каркас). Приймаючи рішення, враховуйте:

· Якщо ефективність, гнучкість простору та короткий графік є пріоритетними→ сталева конструкція часто краща.

· Якщо функція будівлі може змінитися→ сталь легше модифікувати.

· Якщо функція фіксована і бажано довгострокове мінімальне технічне обслуговування→ бетон більш міцний.

· В екологічно регульованих зонах→ можливість переробки сталі та екологічне будівництво допомагають отримати дозволи та рейтинги екологічного будівництва.

· На м’яких ґрунтах→ мала вага сталі значно знижує витрати на фундамент.

Рекомендується замовити професійне технічне порівняння з кількома параметрами, перш ніж прийняти остаточне рішення, збалансувати початкові інвестиції, експлуатаційні вимоги та продуктивність життєвого циклу.

Ключові слова: майстерня сталевих конструкцій, легка сталева будівля, важка сталева конструкція, портальна рама, норми проектування промислових будівель, процес будівництва, сейсмічні характеристики, сталь проти бетону, велика пролітна будівля, збірна сталева будівля.