Ứng dụng toàn diện và phân tích kỹ thuật về cấu trúc thép Hệ thống cột chùm tia trong các hội thảo kho hiện đại, các tòa nhà đúc sẵn và xây dựng nhà gia cầm
Cấu trúc thép , với những lợi thế nổi bật của họ về sức mạnh cao, trọng lượng bản thân nhẹ, tính dẻo và độ bền tuyệt vời, mức độ công nghiệp hóa cao, tốc độ xây dựng nhanh chóng, lợi ích toàn diện đáng kể và sự liên kết với các nguyên tắc phát triển bền vững, đã trở thành một trong những hình thức cấu trúc thống trị trong xây dựng công nghiệp và dân dụng hiện đại. Trong số đó, hệ thống cột chùm cấu trúc thép, đóng vai trò là "bộ xương" và "xương sống" của toàn bộ khung cấu trúc, đóng vai trò cốt lõi không thể thiếu trong các loại xây dựng cụ thể như công việc kho hàng hiện đại, các công trình gia súc/gia cầm. Bài viết này đi sâu vào các kịch bản ứng dụng toàn diện, các điểm kỹ thuật chính, phương pháp tối ưu hóa thiết kế và xu hướng phát triển trong tương lai của các hệ thống cột thép trong ba loại tòa nhà này, cung cấp phân tích chi tiết các tài liệu tham khảo trường hợp thực tế.
I. Ưu điểm cốt lõi và cơ sở ứng dụng của hệ thống cột thép thép
-
Hiệu suất cơ học đặc biệt:
- Chịu tải trọng cao: So với các cấu trúc bê tông cốt thép truyền thống, thép có tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng rất cao (ví dụ: cường độ năng suất thép Q355B ≥ 345 MPa, gấp khoảng 10 lần cường độ nén dọc trục của bê tông C30). Điều này cho phép các hệ thống cột thép thép mang tải trọng lớn hơn với các mặt cắt nhỏ hơn, giảm đáng kể kích thước thành viên và giải phóng không gian xây dựng có giá trị.
- Độ dẻo và độ bền tuyệt vời: Độ dẻo và độ bền tốt của thép cho phép nó hấp thụ năng lượng đáng kể thông qua biến dạng dẻo dưới tải trọng cực độ như động đất hoặc bão, ngăn chặn hiệu quả sự cố cấu trúc giòn. Điều này giúp tăng cường hiệu suất kháng địa chấn và gió tổng thể của tòa nhà, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của mã GB 50011 "cho thiết kế địa chấn của các tòa nhà".
- Tính chất vật liệu thống nhất: Thép là đồng nhất và đẳng hướng, cung cấp các tính chất cơ học ổn định và đáng tin cậy. Hành vi của nó phù hợp tốt với các mô hình tính toán, đảm bảo độ chính xác thiết kế cao.
-
Công nghiệp hóa và Tiền chế:
- Sản xuất chính xác của nhà máy: Các cột thép, dầm (bao gồm các chùm H rắn, dầm giàn, v.v.), và các nút kết nối của chúng có thể được sản xuất với độ chính xác cao (độ chính xác ở mức độ milimet tuân thủ mã GB 50755 "để xây dựng cấu trúc thép") trong các nhà máy hiện đại dựa trên bản vẽ thiết kế chi tiết. Các quá trình bao gồm cắt, khoan, hàn, duỗi thẳng và xử lý bề mặt (ví dụ: bắn nổ, phủ chống ăn mòn). Điều này đảm bảo chất lượng ổn định, được kiểm soát và loại bỏ các biến động chất lượng và tác động môi trường liên quan đến công việc ẩm ướt tại chỗ.
- Tiêu chuẩn hóa và mô đun hóa: Tạo điều kiện thiết kế tiêu chuẩn và tuần tự hóa các phần thành phần, thông số kỹ thuật và phương pháp kết nối, cho phép sản xuất lô quy mô lớn. Hỗ trợ chế tạo trước của nhà máy các mô-đun hoặc đơn vị lớn (ví dụ: lắp ráp khung chùm cột, toàn bộ mô-đun phòng), tăng cường đáng kể hiệu quả xây dựng và rút ngắn lịch trình.
-
Tốc độ xây dựng nhanh:
- Lắp ráp nhanh, nhanh: Các thành phần đúc sẵn được lắp ráp tại chỗ chủ yếu bằng cách sử dụng các bu lông cường độ cao (ví dụ: bu lông đầu HEX cấp 10,9) hoặc hàn (ví dụ: hàn bằng khí). Điều này giúp loại bỏ thời gian chờ đợi để chữa bệnh cụ thể (thường là 28 ngày) và giảm thiểu sự gián đoạn từ thời tiết bất lợi (ví dụ: nhiệt độ thấp, mưa nhẹ).
- Công việc thương mại song song: Việc cài đặt nhanh chóng cấu trúc chính cho phép các công việc sớm cho các giao dịch khác (lắp đặt tấm tấm - tấm thép màu, tấm bánh sandwich; MEP thô; hoàn thiện nội thất), cho phép xây dựng song song cao. Tổng thời gian dự án có thể giảm 30%-50%.
-
Tính linh hoạt không gian cao:
- Khả năng kéo dài: Các hệ thống cột chùm thép (đặc biệt là khi kết hợp với các vì kèo hoặc lưới không gian) có thể dễ dàng đạt được các nhịp không có cột của hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm mét. Điều này giúp loại bỏ các vật cản cột nội thất (ví dụ: đối với giao thông xe nâng, bố trí dây chuyền sản xuất, sắp xếp thiết bị gia cầm), tối đa hóa việc sử dụng không gian.
- Bố cục lưới cột linh hoạt: Khoảng cách cột (thường là 6-12m, hoặc lớn hơn) có thể được điều chỉnh linh hoạt theo nhu cầu chức năng (ví dụ: chiều rộng hậu duệ hậu cần, vị trí thiết bị, bố trí lồng trong nhà của gia cầm), cung cấp sự tự do tuyệt vời cho tổ chức kế hoạch sàn.
- Tạo điều kiện sửa đổi và mở rộng: Hệ thống cấu trúc rõ ràng và đường dẫn tải thực hiện các bổ sung tiếp theo (sàn, phần mở rộng) hoặc bố cục bên trong thay đổi tương đối đơn giản với tác động tối thiểu đến cấu trúc hiện có.
-
Tính bền vững xanh:
- Khả năng tái chế cao: Thép tự hào có tỷ lệ tái chế vượt quá 90%, phù hợp với các nguyên tắc kinh tế tuần hoàn. Thép phế liệu có thể được làm lại, giảm áp lực chất thải xây dựng đối với môi trường.
- Hiệu quả tài nguyên: Bản chất nhẹ làm giảm các yêu cầu vật liệu nền tảng; Sản xuất nhà máy giảm thiểu công việc ướt tại chỗ, giảm tiêu thụ nước và sản xuất chất thải xây dựng; Tốc độ xây dựng nhanh chóng rút ngắn chu kỳ tiêu thụ năng lượng và tác động môi trường tại chỗ.
- Người điều khiển công nghiệp hóa xây dựng: Hoạt động như một công nghệ cốt lõi hỗ trợ công nghiệp hóa xây dựng (các tòa nhà đúc sẵn), phù hợp với các chiến lược quốc gia thúc đẩy xây dựng xanh và xây dựng thông minh.
Ii. Phân tích chuyên sâu về các kịch bản ứng dụng & sự cố kỹ thuật
(A) Các hội thảo kho hàng hiện đại (trung tâm hậu cần, nhà máy, kho lớn)
Các hệ thống cột bằng thép thống trị kho lưu trữ hiện đại, cung cấp đảm bảo cấu trúc cốt lõi cho các hoạt động hậu cần hiệu quả và lưu trữ quy mô lớn.
-
Nhu cầu ứng dụng cốt lõi & trọng tâm kỹ thuật:
- Không gian không có cột lớn:
- Thực hiện kỹ thuật: Hệ thống cấu trúc khung cổng được sử dụng rộng rãi. Hệ thống này bao gồm các cột phần H thon (được tối ưu hóa mặt cắt dựa trên các sơ đồ mô men uốn-lớn hơn ở gốc, nhỏ hơn ở trên cùng) và các máy bay phần H thon (nhỏ hơn ở sườn núi, lớn hơn ở mái hiên) được kết nối bởi các khớp cứng (thường là các tấm kết thúc với các bu-lông có chiều dài cao) để tạo hình. Các cơ sở cột thường được thiết kế như được ghim để phát hành khoảnh khắc và giảm chi phí nền tảng.
- Khả năng nhịp: Phạm vi kinh tế dao động từ 18-36m cho các khung cổng tiêu chuẩn. Tối ưu hóa hoặc sử dụng các dầm/cột mạng cho phép các nhịp vượt quá 50m.
- Lợi ích không gian: Loại bỏ các cột bên trong, cung cấp không gian không bị cản trở để lưu trữ giá đỡ vịnh cao dày đặc (ví dụ: giá đỡ VNA), hoạt động trơn tru của thiết bị hậu cần hiệu quả (xe nâng cao, AGVS) và cài đặt/chạy các hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS).
- Khả năng chịu tải nặng:
- Các loại tải: Phải chịu được trọng lượng hệ thống mái/tường đáng kể (bao gồm cả cách nhiệt, tấm PV), tải trọng gió (đặc biệt là nâng lên), tải tuyết, tải cần cẩu (cần cẩu, cần cẩu trên cao), tải trọng sàn từ giá đỡ dày đặc (trong các tòa nhà nhiều tầng) và tải trọng thiết bị tiềm năng.
- Thiết kế các điểm chính: Tính chính xác tất cả các tải và kết hợp trên mỗi GB 50009 "Mã tải cho thiết kế cấu trúc tòa nhà". Thiết kế các phần cột/chùm tia chính xác dựa trên phong bì thời điểm, cắt và lực trục để đảm bảo sự đầy đủ cho sức mạnh và sự ổn định (tổng thể và khóa cục bộ) trên mỗi GB 50017 "tiêu chuẩn thiết kế cấu trúc thép". Tiến hành xác minh phân tích phần tử hữu hạn chi tiết (FEA) của các nút quan trọng (ví dụ: giá đỡ cần cẩu, hỗ trợ chùm tia cần cẩu).
- Nhu cầu ánh sáng & thông gió:
- Tích hợp kỹ thuật: Thiết kế đèn mái khu vực lớn (sử dụng các tấm FRP hoặc PC) xen kẽ với các tấm mái bằng thép để giới thiệu đồng đều với ánh sáng tự nhiên, làm giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng chiếu sáng. Sử dụng các máy thở tự nhiên gắn trên sườn núi (tuabin hoặc cowl tĩnh) hoặc kết hợp với các cửa sổ bên hông để tạo ra thông gió hiệu ứng ngăn xếp, cải thiện môi trường bên trong.
- Khả năng thích ứng mái nhà:
- Photovoltaics tích hợp xây dựng (BIPV): Mái thép cung cấp một lý tưởng cơ bản bằng phẳng, mạnh mẽ cho các hệ thống PV phân tán. Thiết kế phải bao gồm các tải bổ sung từ các bảng PV (~ 0,15 kN/m2), tải gió và tải bảo trì. Các đầu nối đường ray gắn PV PV.
- Cài đặt thiết bị lớn: Cấu trúc mái phải chứa các điều kiện lắp và tải cho các đơn vị thông gió lớn, tháp làm mát và hỗ trợ đường ống.
- Không gian không có cột lớn:
-
Phân tích chi tiết kỹ thuật chính:
- Tối ưu hóa phần: Sử dụng rộng rãi các phần H thon, tối ưu hóa độ sâu web và chiều rộng mặt bích dựa trên phân phối mô men để sử dụng vật liệu tối thiểu. Sử dụng niềng răng bị kìm hãm (BRBS) hoặc khung giằng lập dị (EBF) để tăng cường độ cứng bên.
- Hệ thống đường băng cần cẩu: Các hội thảo hạng nặng yêu cầu dầm đường băng chuyên dụng (được hàn các phần H hoặc dầm hộp) để chịu được tải trọng bánh xe cần cẩu và lực phanh ngang. Thiết kế nghiêm ngặt mỗi lớp nhiệm vụ cần cẩu (A1-A8) để đảm bảo hiệu suất mệt mỏi. Độ chính xác cao cần thiết để lắp đặt đường sắt (độ thẳng, thước đo).
- Chi tiết kết nối: Các khớp cột khung cổng thông tin thường sử dụng các tấm cuối với bu lông cường độ cao (loại trượt hoặc ổ trục). Thiết kế phải đảm bảo độ cứng khớp đáp ứng nguyên tắc "khớp mạnh, thành phần yếu". Mối nối và kết nối giằng đòi hỏi thiết kế chi tiết.
- Bảo vệ hỏa hoạn & ăn mòn: Kho thường là các tòa nhà loại D/E yêu cầu khả năng chống cháy cấp 2 (cột: 2.0H, Rafters: 1.5H). Đạt được thông qua các lớp phủ chống cháy dày/mỏng, mã hóa chống cháy hoặc thép chống cháy trên mỗi GB 50016.
- Thiết kế nền tảng: Trọng lượng thép nhẹ làm giảm nhu cầu nền tảng; thường được sử dụng các chân bị cô lập (RC hoặc chất đống). Tính chính xác các phản ứng cơ sở cột (trục, cắt, khoảnh khắc), xem xét các hiệu ứng nâng gió.
(B) Các tòa nhà đúc sẵn (xây dựng mô -đun, tòa nhà container, nhà ở prefab)
Các hệ thống cột thép là trung tâm của công nghiệp hóa xây dựng, thể hiện những lợi thế độc đáo trong các tòa nhà đúc sẵn mô-đun cao.
-
Nhu cầu ứng dụng cốt lõi & trọng tâm kỹ thuật:
- Mô -đun cao & Tích hợp:
- Thực hiện kỹ thuật: Sử dụng bộ xương cột chùm, toàn bộ tòa nhà được phân hủy trong nhà máy thành các đơn vị mô-đun thể tích tiêu chuẩn, đặc trưng cho chức năng (ví dụ: nhà bếp, phòng tắm, phòng ngủ, mô-đun hành lang). Cấu trúc bên trong (cột, dầm, dầm, khung sàn), hệ thống phong bì (tường, mái), dịch vụ MEP và hoàn thiện nội thất được tích hợp cao trong mỗi mô -đun trong quá trình chế tạo của nhà máy.
- Giao thông vận tải & cương cứng: Kích thước mô -đun tuân thủ nghiêm ngặt kích thước container tiêu chuẩn (ví dụ: 12m x 3m x 3m) để vận chuyển đường/biển. Công việc tại chỗ chủ yếu liên quan đến các kết nối được bắt vít/hàn mô-đun, kết nối dịch vụ, niêm phong khớp và hoàn thiện bên ngoài tối thiểu.
- Tốc độ xây dựng & chất lượng:
- Lợi thế tốc độ: Tiền chế của nhà máy tiến hành đồng thời với công việc nền tảng trang web. Giao hàng sau, cương cứng mô-đun, kết nối và vận hành nhanh chóng. Một phong bì tòa nhà nhiều tầng có thể được đóng lại trong vòng vài tuần. Giảm lịch trình tổng thể có thể vượt quá 60% so với xây dựng truyền thống.
- Đảm bảo chất lượng: Môi trường nhà máy ổn định, cơ giới hóa/tự động hóa cao (ví dụ: hàn robot, gia công CNC), kiểm soát quá trình chính xác, độ chính xác kích thước cao và chất lượng vật liệu ổn định giúp tăng cường đáng kể chất lượng xây dựng, độ kín khí, độ bền và độ bền, giảm lỗi tại chỗ.
- Thiết kế linh hoạt & đa dạng tổ hợp:
- Tiêu chuẩn hóa & Tùy chỉnh: Dựa trên các lưới cột chùm tiêu chuẩn (ví dụ: giao diện 3M x 6M) và các giao diện mô-đun, các tòa nhà có bố cục, chiều cao và hình thức đa dạng (ví dụ: nhà bậc thang, khối căn hộ, ký túc xá sinh viên, đơn vị y tế, cấu trúc trại) có thể được lắp ráp linh hoạt. Các mô -đun xếp chồng và bù đắp tạo ra các tác phẩm kiến trúc phong phú.
- Hiệu suất cấu trúc vượt trội:
- Địa chấn & Kháng gió: Khung thép vốn đã có độ dẻo tốt. Trong các tòa nhà mô-đun, mỗi mô-đun hoạt động như một hộp cứng và các kết nối giữa các mô-đun đáng tin cậy (các khóa cắt của các bu lông) tạo thành một cấu trúc không gian tích hợp với độ cứng tổng thể tuyệt vời và hiệu suất địa chấn/gió, đặc biệt phù hợp với các khu vực địa chấn và vùng bão.
- Khả năng thích ứng với các trang web phức tạp: Nhẹ làm giảm các yêu cầu về nền tảng, lý tưởng cho các địa hình đầy thách thức như sườn đồi, khu vực sụt lún khai thác hoặc các trang web tạm thời bị ràng buộc.
-
- Mô -đun cao & Tích hợp:
-
Phân tích chi tiết kỹ thuật chính:
- Cấu trúc đơn vị mô -đun: Thông thường sử dụng các khung cột/chùm tia cách nhau gần nhau hoặc xây dựng bảng điều khiển (các bức tường thép hình thành lạnh). Các cột góc có chiều cao đầy đủ (SHS hoặc phần H) cung cấp các điểm chịu tải và nâng chính. Các chùm trên và dưới khung khung mô -đun. Các đinh tán tường kết nối an toàn với các cột/dầm (vít tự trí hoặc đinh tán mù).
- Công nghệ kết nối giữa các mô-đun:
- Kết nối dọc: Dải trên cùng mô-đun thấp hơn kết nối với chùm dưới mô-đun trên thông qua các bu lông cường độ cao (ví dụ: M20/M24) thông qua các kết nối hoặc tấm kết thúc. Khóa cắt (tấm thép, phần) chuyển cắt ngang.
- Kết nối ngang: Các cột cạnh mô-đun liền kề kết nối thông qua các tấm nối và bu lông cường độ cao. Khoảng cách chung chứa đầy chất trám được đánh giá bằng lửa (ví dụ: Rockwool, Firestop Caulk).
- Các khớp quan trọng: Kết nối góc, liên kết hành lang, giao diện cầu thang yêu cầu thiết kế gia cố đặc biệt đảm bảo chuyển tải đáng tin cậy.
- Tích hợp MEP & giao diện:
- Nhà máy tích hợp trước: Tất cả nguồn cung cấp nước, thoát nước, điện (điện/dữ liệu), dịch vụ HVAC được đặt trước chính xác, định tuyến, kết nối và thử nghiệm trong các bức tường mô-đun/khoang/trần nhà.
- Trang web kết nối nhanh: Các mô-đun có các cuống tiện ích được trang bị sẵn được tiêu chuẩn hóa (nước, năng lượng, không khí) với các phụ kiện kết nối nhanh (khớp nối Cam-lock, phích cắm hàng không) để kết nối trường nhanh, giảm thiểu thời gian cài đặt và lỗi.
- Tiện nghi & Hiệu quả năng lượng:
- Cách điện: Tường, mái, sàn chứa đầy vật liệu cách nhiệt hiệu suất cao (rockwool, sợi thủy tinh, bọt pur/pir, dày 100-200mm), đảm bảo hiệu suất nhiệt cao (giá trị U-giá trị ≤0,3 W/(m² · k)). Chi tiết phá vỡ nhiệt là rất quan trọng.
- Khả năng kín: Sản xuất nhà máy và niêm phong chính xác đạt được độ kín khí vượt trội hơn nhiều so với các bản dựng truyền thống, giảm bắc cầu nhiệt và mất năng lượng, tăng cường sự thoải mái và giảm năng lượng hoạt động.
- Tách lửa & âm thanh: Các ngăn lửa nghiêm ngặt trên mỗi GB 50016. Các tổ hợp tường/sàn nhiều lớp kết hợp với tấm thạch cao được đánh giá bằng lửa, lớp phủ và cách nhiệt Rockwool đạt được xếp hạng lửa cần thiết (ví dụ, các bức tường chịu tải 1-2h). Kết nối xây dựng nhiều lớp và kết nối kiên cường tăng cường khả năng cách nhiệt trong không khí và tác động (RW ≥ 50 dB).
(C) Nhà gia cầm hiện đại (cơ sở canh tác chuyên sâu)
Các nhà gia cầm hiện đại đòi hỏi kiểm soát môi trường nghiêm ngặt, an toàn sinh học, độ bền, xây dựng nhanh chóng và hiệu quả chi phí, làm cho các hệ thống cột thép thép trở thành giải pháp tối ưu.
-
Nhu cầu ứng dụng cốt lõi & trọng tâm kỹ thuật:
- Không gian dài và cao:
- Thực hiện kỹ thuật: Khung cổng thông tin nhẹ (kéo dài 12-24m) hoặc khung cột chùm là phổ biến. Eave Heights thường 3-5m trở lên (ví dụ: đối với các hệ thống lồng nhiều tầng) để phù hợp với thiết bị, lưu thông không khí và truy cập công nhân.
- Lợi ích không gian: Không gian không có cột tạo điều kiện cho việc lắp đặt, vận hành và bảo trì các hệ thống tự động lớn (đường cho ăn, đường tưới nước, thắt lưng thu thập trứng, hệ thống loại bỏ phân, kiểm soát môi trường).
- Kiểm soát môi trường nghiêm ngặt:
- Cách nhiệt nhiệt: Kiểm soát chính xác nhiệt độ bên trong (gà con: 35 ° C, người lớn: 18-24 ° C) và độ ẩm (50-70%) là rất quan trọng. Các tấm bánh sandwich tổng hợp (lõi EPS/PU/PIR, dày 75-150mm) hoặc các hệ thống da đôi với lớp cách nhiệt, được hỗ trợ bởi khung thép, cung cấp hiệu suất nhiệt vượt trội (giá trị U-giá trị ≤0,4 W/(mét vuông · k)), giảm chi phí năng lượng.
- Độ kín & thông gió: Yêu cầu độ kín của tòa nhà cao (ngăn chặn các bản nháp, xâm nhập chim/gặm nhấm) kết hợp với thông gió cơ học mạnh mẽ (thông gió đường hầm, thông gió chéo). Bộ xương thép cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho quạt lớn (đường kính> 1,4m), miếng làm mát bay hơi và lỗ thông hơi đầu vào. Thiết kế kết cấu phải giải thích cho rung động của quạt và bảo vệ an toàn.
- Khả năng chống ăn mòn & khả năng làm sạch:
- Môi trường ăn mòn cao: Nồng độ cao của amoniac (NH₃), hydro sunfua (H₂S), carbon dioxide (Co₂), kết hợp với nhiệt độ và độ ẩm cao, tạo ra một bầu không khí cực kỳ ăn mòn.
- Chiến lược bảo vệ ăn mòn: Tất cả các thành phần bằng thép (cột, dầm, purlins, girts) yêu cầu bảo vệ lớp cao nhất:
- Phương pháp chính: Galvanizing nhúng nóng (HDG) đầy đủ (lớp phủ kẽm trung bình ≥85μm, ISO 1461) để bảo vệ hy sinh vượt trội.
- Bảo vệ nâng cao: Áp dụng các lớp phủ chống thời tiết (ví dụ, polyurethane, fluoropolyme) trên HDG cho các khu vực quan trọng hoặc vùng ăn mòn cao (cơ sở cột mặt đất, dầm/cột bên trong).
- Lựa chọn vật chất: Sử dụng ưu tiên của thép phong hóa (ví dụ: Q355NH).
- Ốp nội bộ: Các bức tường bên trong nên sử dụng các vật liệu mịn, chống ăn mòn, dễ dàng có thể giặt/khử trùng (ví dụ, các tấm PVC, thép sơn sẵn, thép không gỉ) để giảm thiểu độ bám dính của các mảnh vụn và đảm bảo vệ sinh kỹ lưỡng cho an toàn sinh học.
- Xây dựng nhanh và kiểm soát chi phí: Tốc độ xây dựng công nghiệp của Steel rút ngắn thời gian xây dựng trang trại, tăng tốc lợi tức đầu tư. Thiết kế tiêu chuẩn và tối ưu hóa vật liệu giúp kiểm soát chi phí tổng thể.
- An toàn và độ tin cậy về cấu trúc: Phải chịu được tải trọng thiết bị nặng (lồng nhiều tầng), tải gió (đặc biệt là ở các khu vực mở), tải tuyết và tải thiết bị loại bỏ phân tiềm năng. Thiết kế kết cấu phải mạnh mẽ.
-
- Không gian dài và cao:
-
Phân tích chi tiết kỹ thuật chính:
- Thiết kế nhận biết ăn mòn: Đơn giản hóa các hình thức cấu trúc để giảm thiểu các khớp, kẽ hở và các khu vực khó khăn để phủ/bảo trì. Tránh các phần dễ bị bẫy độ ẩm/mảnh vụn. Nâng cao cơ sở cột trên bệ bê tông để ngăn tiếp xúc trực tiếp với sàn ẩm.
- Tích hợp hệ thống thông gió:
- Gắn quạt: Thiết kế miếng đệm bê tông mạnh mẽ hoặc khung thép trên tường hồi/cuối để hỗ trợ quạt trục lớn, xem xét độ rung và áp lực gió. Cài đặt màn hình chim trên mở quạt.
- Bức tường làm mát: Kết thúc pad làm mát đòi hỏi một cấu trúc khung mạnh để hỗ trợ các mô -đun pad và trọng lượng hệ thống nước. Đảm bảo chống thấm/niêm phong hiệu quả xung quanh các miếng đệm.
- Lỗ thông hơi đầu vào: Cung cấp các lỗ mở rộng trong mái/bên hông với các điểm lắp đáng tin cậy cho các cơ chế thông hơi có cơ giới/thủ công.
- Tính toán tải thiết bị chính xác: Chính xác là trọng lượng và tải trọng động từ các hệ thống cho ăn/tưới tự động, lồng nhiều tầng (bao gồm trọng lượng chăn nuôi), hệ thống thu thập trứng và hệ thống loại bỏ phân (phế liệu/băng tải). Phối hợp gần với các nhà cung cấp thiết bị là điều cần thiết.
- Thoát nước & chống thấm: Thiết kế độ dốc đầy đủ mái (≥5%) cho dòng nước mưa nhanh chóng. Sử dụng các hệ thống mái đường may đứng hoặc các tấm tập hợp lớn với lớp lót đáng tin cậy để đảm bảo độ kín nước dưới áp lực tiêu cực từ thông gió.
- Chi tiết an toàn sinh học: Niêm lại điểm nối giữa các đế cột thép và tấm sàn bê tông bên trong một cách tỉ mỉ (ví dụ: chất trám silicon) để ngăn chặn sự rò rỉ phân bên dưới. Hình thành các vịnh nhỏ (R≥50mm) tại các điểm nối trên tường để làm sạch dễ dàng, kỹ lưỡng mà không có các góc chết.
Iii. Điểm kỹ thuật quan trọng phổ biến trong thiết kế, chế tạo & xây dựng các hệ thống cột thép thép
-
Phân tích & thiết kế cấu trúc:
- Mô hình & Tính toán: Sử dụng phần mềm thiết kế thép chuyên nghiệp (ví dụ: PKPM, SAP2000, ETABS, STAAD.PRO, TEKLA Structures) để mô hình hóa 3D, phân tích tải (tĩnh, động, nhiệt), tính toán lực bên trong, thiết kế thành viên (độ cứng, độ cứng, ổn định) và thiết kế kết nối.
- Tuân thủ mã: Tuân thủ nghiêm ngặt các mã Trung Quốc: GB 50017, GB 50009, GB 50011, GB 50016, GB 50661 "Mã hàn các cấu trúc thép", JGJ 82 "Đặc điểm kỹ thuật cho kết nối bu -lông cường độ cao của cấu trúc thép", v.v.
- BIM thực hiện: Xây dựng mô hình thông tin (BIM) ngày càng không thể thiếu đối với các dự án thép, cho phép quản lý trực quan và thông tin trong suốt thiết kế, chi tiết, chế tạo và cương cứng, giải quyết hiệu quả các cuộc đụng độ và cải thiện độ chính xác/hiệu quả.
-
Chi tiết & Chế tạo:
- Chi tiết (Bản vẽ cửa hàng): Phát triển bản vẽ xây dựng chi tiết, chi tiết kết nối, làm tổ thành phần (xác định kích thước cắt, chuẩn bị mối hàn), danh sách vật liệu và bản vẽ chế tạo (bản vẽ một phần/lắp ráp/cương cứng) dựa trên các tài liệu thiết kế. Phải xem xét chính xác các quy trình chế tạo, giới hạn vận chuyển và trình tự cương cứng.
- Lựa chọn và kiểm tra vật chất: Sử dụng thép phù hợp với các tiêu chuẩn quốc gia (GB/T 700 "Thép cấu trúc carbon", GB/T 1591 "Thép cấu trúc hợp kim thấp cường độ cao") hoặc thông số kỹ thuật của dự án (Q235B, Q355B, Q390, Q420, v.v.). Yêu cầu chứng chỉ máy nghiền khi giao hàng và thực hiện lấy mẫu/thử nghiệm (tính chất cơ học, thành phần hóa học) theo quy định. Vật liệu bảo vệ ăn mòn phải đáp ứng các tiêu chuẩn liên quan.
- Chế tạo nhà máy:
- Cắt: CNC Flame/Cắt huyết tương, cắt laser, cưa cho độ chính xác cao.
- Khoan: Máy khoan CNC, máy khoan 3 trục cho các lỗ bu lông (độ chính xác vị trí ± 0,5mm).
- Hội & Hàn: Máy móc lắp ráp tự động H chùm H, hàn hồ quang ngập nước đảm bảo chất lượng của các mối hàn chính (mối hàn mặt bích/mông). Hàn hoàn toàn theo thông số kỹ thuật quy trình hàn đủ điều kiện (WPS). Thợ hàn phải được chứng nhận.
- Làm thẳng: Cơ học (duỗi thẳng mặt bích) hoặc duỗi thẳng nhiệt để kiểm soát biến dạng.
- Surface Prep & Lớp phủ: Vụ nổ mài mòn/sạch đến SA 2.5 (GB/T 8923.1). Áp dụng hệ thống lớp phủ được chỉ định (mồi, trung gian, topcoat) và độ dày thông qua phun. Điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, điểm sương) phải tuân thủ.
- Hội nghị thử nghiệm: Tiến hành lắp ráp trước trong nhà máy cho các kết nối phức tạp hoặc các tổ hợp lớn để xác minh độ chính xác chế tạo.
-
Kỹ thuật lắp dựng hiện trường:
- Kiểm tra nền tảng: Xác minh chính xác các trục nền, độ cao, vị trí bu lông neo/kích thước (dung sai ± 2 mm). Hoàn thành chấp nhận bàn giao.
- Giao hàng và lưu trữ thành phần: Kế hoạch các tuyến đường vận chuyển và khu vực lưu trữ (cấp độ, rắn). Lưu trữ các thành phần theo trình tự cương cứng để ngăn ngừa thiệt hại/biến dạng. Xóa nhận dạng cần thiết.
- Kế hoạch nâng: Phát triển kế hoạch nâng chi tiết chỉ định trình tự, các điểm nâng (vấu chuyên dụng), lựa chọn cần cẩu, bán kính, biện pháp an toàn. Thực hiện kiểm tra thang máy cho các thành phần lớn/khó xử.
- Thủ tục cương cứng:
- Cột cương cứng: Định vị → giằng tạm thời (dây anh chàng, đạo cụ) → căn chỉnh thô (cấp, plumb) → siết bu lông neo → điều chỉnh tốt (cấp cao nhất, plumb) → cài đặt giằng → sửa chữa cuối cùng (vữa/siết).
- Tia cương cứng: Nâng vào vị trí → Kết nối tạm thời (chân trôi, bu lông) → điều chỉnh mức độ, căn chỉnh, khoảng cách → Bu lông cường độ cao siết chặt → Thắt chặt cuối cùng → Hàn (nếu cần).
- Khảo sát và căn chỉnh: Liên tục trong suốt sự cương cứng. Sử dụng các loại kolites chính xác, mức, tổng số trạm, giảm mạnh laser để giám sát/kiểm soát trục, độ cao, plumb (mỗi GB 50205 "để chấp nhận chất lượng xây dựng của cấu trúc thép").
- Bolting độ bền cao: Theo dõi nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật: Chuẩn bị bề mặt Faying (được làm sạch bằng Blast cho hệ số trơn, hệ số ma sát ≥0,45) → căn chỉnh lỗ → Sắp sáng ban đầu (50% mô-men xoắn cuối cùng) → Sắp chặt cuối cùng (phương pháp mô-men xoắn hoặc vòng quay). Sử dụng cờ lê mô -men xoắn hiệu chỉnh/công cụ điện. Duy trì hồ sơ.
- Hàn trường: Lắp đặt màn hình gió/thời tiết (quan trọng đối với hàn bằng khí). Mối hàn nghiêm ngặt trên mỗi WPS. Áp dụng làm nóng trước (tấm dày), giảm căng thẳng hoặc giảm căng thẳng (thép hợp kim thấp độ bền cao). Tiến hành kiểm tra trực quan và thử nghiệm không phá hủy (UT/RT). Đảm bảo các nền tảng truy cập an toàn, ổn định để hàn nâng cao.
- An toàn & dọn phòng: Thực thi nghiêm ngặt các quy định an toàn để làm việc ở độ cao, nâng và sức mạnh tạm thời. Cung cấp quyền truy cập an toàn, bảo vệ, lưới an toàn. Thực hiện các biện pháp phòng chống cháy và bảo vệ mùa thu. Duy trì sự sạch sẽ của trang web.
Iv. Công nghệ bảo vệ chống cháy & chống ăn mòn (lớp phủ) cho các hệ thống cột thép thép
Đây là những biện pháp bảo vệ cốt lõi cho sự an toàn và độ bền của các cấu trúc thép.
-
Phòng cháy chữa cháy (công nghệ chính):
- Đánh giá chống cháy (FRR) Yêu cầu: Được xác định bởi GB 50016 dựa trên loại xây dựng/công suất và yếu tố cấu trúc (cột, chùm tia, sàn). Ví dụ: Cấp 2 Công nghiệp: Cột 2.0H, dầm 1,5h; Cư dân cấp 1: Cột 3H, dầm 2H). Cường độ thép giảm nhanh theo nhiệt độ (mất 2/3 ở 600 ° C).
- Phương pháp bảo vệ chính:
- Lớp phủ chống cháy:
- Xi măng (Infumescent): Các chất kết dính vô cơ (xi măng, thạch cao, vermiculite). Lớp phủ dày (15-50mm). Hình thức lớp Char cách điện cứng. Frr> 3h có thể. Thánh, phù hợp ngoài trời/ẩm ướt. Thẩm mỹ nặng, nghèo.
- Phim mỏng/siêu mỏng (Infumescent): Nhựa hữu cơ mở rộng/định dạng char. Các lớp mỏng (3-7mm). Mở rộng 10-50 lần tạo thành bọt carbon cách điện. FRR thường ≤2,5h. Thẩm mỹ tốt, ứng dụng dễ dàng. Thời tiết/ổn định dài hạn đòi hỏi sự chú ý.
- Fireproof Board Encasement: Sử dụng bảng thạch cao, bảng silicat canxi, bảng vermiculite, bảng sợi gốm được gắn thông qua khung hoặc chất kết dính. Nhanh chóng, lắp đặt khô, bảo trì dễ dàng. Chiếm nhiều không gian hơn.
- Bê tông/Vữa vữa: Cast-in-Place Concrete hoặc các thành viên bao gồm vật liệu chống cháy (SFRM) được phun. Ổn định, bảo vệ bền. Xây dựng nặng, chậm.
- Kỹ thuật lửa kết cấu (làm mát/làm đầy nước): Lưu thông nước bên trong/làm mát được sử dụng trong các trường hợp hiếm hoi (ví dụ: cột lớn).
- Thép chống cháy (FR): Thép hợp kim (MO, CR, NB, v.v.) duy trì ≥ 2/3 cường độ năng suất nhiệt độ phòng ở 600 ° C. Giảm/loại bỏ bảo vệ ứng dụng nhưng tốn kém.
- Lớp phủ chống cháy:
- Lựa chọn & Ứng dụng: Yêu cầu FRR, hình dạng thành viên, sử dụng tòa nhà (ăn mòn), chi phí và tính thẩm mỹ phải được xem xét. Chất lượng ứng dụng là tối quan trọng: Độ dày lớp phủ/bảng phải đáp ứng thông số kỹ thuật, đồng đều và tuân thủ chắc chắn mà không có khoảng trống/phân tách.
-
Bảo vệ ăn mòn (Công nghệ chính):
- Cơ chế ăn mòn & môi trường: Thép trải qua sự ăn mòn điện hóa (rỉ sét) với sự hiện diện của độ ẩm, axit, kiềm, khí quyển công nghiệp hoặc biển. Nhà gia cầm, thực vật ven biển, cơ sở hóa học có tính ăn mòn cao.
- Nguyên tắc thiết kế bảo vệ: Thực hiện theo ISO 12944 "Sơn và vecni - Bảo vệ ăn mòn các cấu trúc thép bằng các hệ thống sơn bảo vệ" để phân loại độ ăn mòn (C2 nhẹ - C5 -I nghiêm trọng/C5 -M biển nghiêm trọng), xác định tuổi thọ đích (ví dụ: 15, 25 năm) và chọn hệ thống lớp phủ phù hợp.
- Phương pháp bảo vệ chính:
- Lớp phủ kim loại:
- Ga mặt nhúng nóng (HDG): Nhúng thép trong kẽm nóng chảy (~ 450 ° C) tạo thành các lớp hợp kim kẽm kẽm Lớp kẽm nguyên chất. Cung cấp rào cản tuyệt vời và bảo vệ catốt. Độ dày có thể kiểm soát (thường là ≥85μm). Tuổi thọ dài (ví dụ:> 20 năm C3). Bảo trì thấp. Ưa thích cho nhà của gia cầm, các yếu tố bên ngoài. Hiệu suất bị ảnh hưởng trên 200 ° C.
- Kẽm/nhôm phun nhiệt (TSZA): Vòng cung hoặc lửa phun dây Zn/Al tạo thành lớp phủ kim loại xốp, niêm phong. Cuộc sống lâu dài, ứng dụng hiện trường/có thể sửa chữa. Thích hợp cho các thành phần lớn/cánh đồng.
- Hệ thống sơn bảo vệ:
- Hệ thống lớp phủ hiệu suất cao: Hệ thống đa lớp: mồi (độ bám dính/bảo vệ catốt/thụ động - ví dụ, epoxy giàu kẽm, Zn≥80%), lớp trung gian (xây dựng hàng rào/độ dày - ví dụ, epoxy oxit sắt micaceous), Topcoat (Kháng thời tiết/Hóa học/Aestretics - ví dụ: Tổng độ dày màng khô (DFT) là rất quan trọng (ví dụ: ≥240μM đối với C4). Ứng dụng yêu cầu (Surface Prep SA 2.5, kiểm soát môi trường, khoảng thời gian tái tạo). Yêu cầu kiểm tra/bảo trì định kỳ.
- Thép phong hóa: Thép hợp kim thấp (Cu, P, CR, NI) tạo thành patina oxit bảo vệ ("rỉ sét") trong khí quyển phù hợp. Được sử dụng chủ yếu cho các yếu tố kiến trúc/cấu trúc tiếp xúc (cầu, mặt tiền). Không thích hợp cho môi trường giàu ướt, axit hoặc clorua liên tục. Chi phí ban đầu cao hơn.
- Bảo vệ catốt: Chủ yếu cho các cấu trúc ngập nước/chôn vùi (trụ, đường ống); Hiếm khi được sử dụng trong các tòa nhà.
- Lớp phủ kim loại:
- Bảo vệ khớp & kết nối: Xử lý các bề mặt faying cho các kết nối bắt vít ngay sau khi chuẩn bị. Các mối hàn sạch hoàn toàn sau khi uốn và recoat với mồi/trung gian/topcoat. Đặc biệt chú ý đến đầu bu lông, cạnh lỗ. Bảo vệ lớp phủ khỏi thiệt hại trong quá trình vận chuyển, xử lý và cương cứng.
V. Xu hướng phát triển & thách thức
-
Xu hướng:
- Áp dụng thép hiệu suất cao: Tăng sử dụng Q420, thép cường độ cao Q460, thép chống cháy (FR), thép phong hóa và thép chống ăn mòn (ví dụ, thép CR/Ni hợp kim thấp) để giảm cân, phần mỏng hơn, độ bền tăng cường và bảo vệ đơn giản hóa.
- Đổi mới kết nối: Phát triển các kết nối hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn, có thể cài đặt (ví dụ: bu lông mù, combo-weld cắt, bu lông tự khóa). Thúc đẩy hàn robot/kiểm tra tự động.
- Tối ưu hóa hệ thống kết cấu & lai hóa: Cấu trúc tổng hợp bằng thép (cột SRC, tấm composite), cột ống thép chứa đầy bê tông (CFT), tường cắt tấm thép (SPSW) để tận dụng cường độ vật liệu. Tích hợp các cấu trúc không gian rộng (vòm cáp, hệ thống kéo) với các khung cột chùm.
- Số lượng ngày càng sâu sắc và trí thông minh:
- Thiết kế điều khiển bim: BIM áp dụng từ giai đoạn thiết kế khái niệm cho sự hợp tác đa ngành.
- Chi tiết thông minh & chế tạo: Chi tiết tự động chạy bằng AI, thiết bị CNC được nối mạng, làm tổ/lập kế hoạch thông minh.
- Trang web xây dựng thông minh: Theo dõi mô hình RFID/BIM thành phần, kiểm tra máy bay không người lái, giám sát an toàn trực quan AI, cặp song sinh kỹ thuật số hướng dẫn cương cứng.
- Tính trung lập của Green & Carbon:
- Đánh giá vòng đời (LCA): Định lượng dấu chân carbon và tác động môi trường trong toàn bộ vòng đời (sản phẩm vật liệu, xây dựng, sử dụng, eol/tái chế).
- Thép xanh: Thúc đẩy thép lò hồ quang điện (EAF) bằng cách sử dụng phế liệu (CO2 thấp hơn so với BF-BOF), thăm dò các công nghệ sắt giảm trực tiếp dựa trên hydro (DRI).
- Tích hợp tái tạo: Tích hợp chặt chẽ hơn của mái thép với BIPV, biến các tòa nhà thành các máy phát điện năng lượng.
- Tăng mô -đun hóa & chế biến sẵn: Xây dựng mô -đun phát triển theo các tòa nhà cao hơn (> 10 tầng) và các chức năng phức tạp hơn. Mức độ tích hợp cao hơn (cấu trúc, phong bì, MEP, kết thúc).
-
Thử thách:
- Cân bằng hiệu suất chi phí phòng cháy chữa cháy: Chi phí chống cháy có thể cao, đặc biệt là đối với các cấu trúc lớn/phức tạp. Vật liệu hiệu suất cao/Giải pháp chữa cháy cấu trúc cần tối ưu hóa chi phí.
- Bảo vệ lâu dài trong ăn mòn nghiêm trọng: Đạt được cuộc sống dịch vụ rất dài (> 30 năm) với bảo trì thấp trong môi trường khắc nghiệt (cây hóa học, biển, gia cầm có sức khỏe cao) vẫn còn nhiều thách thức.
- Kỹ năng & Thiếu lao động: Nhu cầu về các nhà thiết kế thép kết cấu có tay nghề, chi tiết, thanh tra hàn, và xây dựng công suất đào tạo vượt trội.
- Cập nhật tiêu chuẩn & mã: Sửa đổi/phát triển kịp thời của thiết kế, chế tạo và mã/tiêu chuẩn cương cứng là cần thiết để phù hợp với các vật liệu, công nghệ và hệ thống mới.
- Nhận thức chi phí ban đầu: Vượt qua chủ sở hữu tập trung vào chi phí thép ban đầu (mặc dù chi phí vòng đời thấp hơn và lợi ích vượt trội) đòi hỏi phải thúc đẩy mạnh mẽ hơn các nguyên tắc chi phí vòng đời (LCC).
Cấu trúc thép hệ thống cột chùm tia, tận dụng các tính chất cơ học vượt trội vốn có của chúng, tiềm năng cao để chế tạo công nghiệp, tốc độ xây dựng đáng kinh ngạc, khả năng thích ứng không gian linh hoạt và tính bền vững màu xanh lá cây nổi bật, được nhúng sâu vào kết cấu của các xưởng sản xuất kho hàng hiện đại, các tòa nhà tiền chế. Chúng là động cơ cốt lõi thúc đẩy các lĩnh vực này hướng tới hiệu quả cao hơn, chất lượng cao hơn, chi phí thấp hơn và hiệu suất môi trường nâng cao. Trong kho, họ tạo ra không gian không có trụ cần thiết cho hậu cần hiệu quả; Trong việc chế tạo, họ dẫn đầu cuộc cách mạng công nghiệp hóa; Trong nông nghiệp gia cầm, họ củng cố chăn nuôi hiện đại, chuyên sâu, kiểm soát môi trường.
Nhìn về phía trước, những tiến bộ trong vật liệu hiệu suất cao, công nghệ kỹ thuật số (BIM, sản xuất thông minh, trang web thông minh), phương pháp kết nối mới và các nguyên tắc xanh sẽ tiếp tục mở khóa sức sống, khả năng thích ứng và lợi ích toàn diện đáng chú ý cho các hệ thống cột thép trong các lĩnh vực này. Các cấu trúc thép thể hiện các nguyên tắc "nhẹ, nhanh, chất lượng cao, kinh tế, xanh" sẽ liên tục tạo ra giá trị cốt lõi cho không gian sản xuất, sinh hoạt và sinh thái của xã hội hiện đại. Để giải quyết các thách thức như an toàn hỏa hoạn, bảo vệ ăn mòn, thiếu hụt lao động lành nghề và nhận thức về chi phí, những nỗ lực phối hợp từ ngành công nghiệp, học viện, nghiên cứu và người dùng được yêu cầu thúc đẩy đổi mới công nghệ, tinh chỉnh các tiêu chuẩn và cập nhật tư duy. Điều này sẽ hoàn toàn giải phóng tiềm năng của các hệ thống cột thép thép, đóng góp đáng kể vào việc tạo ra các tòa nhà trong tương lai an toàn hơn, hiệu quả hơn, thoải mái hơn và thực sự bền vững hơn. .