Là nhà sản xuất nhà thép chuyên nghiệp, chúng tôi cam kết cung cấp các giải pháp kết cấu thép hiệu suất cao và linh hoạt trong lĩnh vực Sản xuất kết cấu thép . Điểm chung cốt lõi của loại sản phẩm này nằm ở khả năng chịu tải tuyệt vời, đặc tính thi công nhanh và ưu điểm bền vững, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp, trung tâm kho bãi, cơ sở thương mại và công trình công cộng. Điểm nổi bật của Sản xuất Kết Cấu Thép bao gồm: sử dụng thép cường độ cao để đạt được thiết kế nhẹ, giúp giảm đáng kể chi phí móng; các cấu kiện đúc sẵn đảm bảo lắp ráp chính xác và rút ngắn thời gian thi công hơn 50%; thông qua lớp phủ chống ăn mòn và thiết kế kết cấu địa chấn, nó đảm bảo tuổi thọ sử dụng hơn 50 năm. Là nhà sản xuất nhà thép hàng đầu, chúng tôi tích hợp mô hình kỹ thuật số và công nghệ sản xuất tự động để cung cấp cho khách hàng các dịch vụ tùy chỉnh trọn gói từ thiết kế đến lắp đặt, đáp ứng nhu cầu đa dạng về phòng cháy chữa cháy, tiết kiệm năng lượng, nhịp lớn, v.v., đồng thời xác định lại tiêu chuẩn hiệu quả và độ tin cậy của các tòa nhà hiện đại.
Kết cấu thép là một hệ thống kết cấu kỹ thuật bao gồm thép (chủ yếu là thép tấm, thép hình, v.v.) thông qua hàn, bắt vít, v.v. Nó là một trong những công nghệ hỗ trợ cốt lõi trong các tòa nhà, cầu cống, cơ sở công nghiệp hiện đại và các lĩnh vực khác.
1. Đặc tính vật liệu cốt lõi: tính năng tuyệt vời của thép
Độ bền cao và trọng lượng nhẹ:
Thép có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cực cao, nghĩa là khi chịu cùng một tải trọng, các bộ phận kết cấu thép có tiết diện nhỏ hơn và trọng lượng nhẹ hơn. Điều này cho phép các kết cấu thép dễ dàng vượt qua các không gian lớn hơn, giảm gánh nặng cho nền móng và giảm chi phí vận chuyển và nâng hạ.
Các chỉ số điển hình: Cường độ chảy của thép kết cấu xây dựng thông thường (như Q355) thường trên 345MPa, cao hơn nhiều so với bê tông.
Độ dẻo và độ dẻo dai tuyệt vời:
Thép có thể trải qua biến dạng dẻo đáng kể mà không bị gãy ngay lập tức sau khi đạt đến điểm chảy dẻo và có độ dẻo tốt.
Dưới nhiệt độ thấp hoặc tải trọng va đập, thép chất lượng cao vẫn có thể duy trì khả năng chống gãy, tức là có độ bền cao (chẳng hạn như được đảm bảo bằng các thử nghiệm va đập). Hai điểm này là chìa khóa cho hiệu suất kháng chấn vượt trội của kết cấu thép.
Chất liệu đồng nhất, hiệu suất ổn định và đáng tin cậy:
Thép được sản xuất bởi ngành thép hiện đại có vật liệu đồng đều cao và tính chất cơ học ổn định, có thể đáp ứng tốt hơn các giả định tính toán và làm cho kết quả thiết kế trở nên đáng tin cậy hơn.
Nhà xưởng tiền chế hiệu quả:
Các bộ phận chủ yếu được cắt, đục lỗ và hàn chính xác trong các nhà máy có mức độ tự động hóa cao (đúc sẵn tại nhà máy), dễ dàng kiểm soát chất lượng, hiệu quả cao và ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Tiềm năng mô-đun lớn, dễ dàng tháo rời và lắp ráp các cấu trúc phức tạp.
Khả năng tái chế và tính bền vững:
Thép là vật liệu có thể tái chế 100% với tỷ lệ tái chế cao mà không làm giảm hiệu suất của vật liệu, phù hợp với khái niệm công trình xanh và nền kinh tế tuần hoàn.
2. Các dạng cấu trúc chính và kịch bản ứng dụng
Cấu trúc khung:
Kết cấu: Dầm (chịu lực ngang) và cột (chịu lực dọc) được nối với nhau bằng các nút cứng (hàn, bu lông).
Đặc điểm: Bố trí không gian linh hoạt và khả năng dịch chuyển chống ngang mạnh mẽ.
Ứng dụng: Nhà cao tầng/siêu cao tầng (khung kết cấu thép ống lõi), cao ốc văn phòng, trung tâm mua sắm, nhà thi đấu, nhà máy công nghiệp (nhiều/một tầng), nhà chứa máy bay.
Kết cấu giàn:
Thành phần: Một hệ thống mặt phẳng hoặc mạng không gian bao gồm các thanh thẳng (dây, mạng) được gắn bản lề hoặc kết nối cứng nhắc ở hai đầu.
Đặc điểm: Lực chủ yếu là lực dọc trục (kéo / nén), hiệu suất sử dụng vật liệu cực cao và có thể kéo dài trên một nhịp lớn.
Ứng dụng: Mái nhịp lớn (nhà thi đấu, trung tâm triển lãm), cầu (cầu giàn), tháp (tháp truyền tải, cần cẩu), giá đỡ đèn sân khấu.
Cấu trúc lưới/vỏ lưới:
Cấu tạo: Một số lượng lớn các thanh (ống thép, tiết diện thép) được nối với nhau bằng các nút theo một quy tắc lưới cụ thể (lưới phẳng hoặc vỏ lưới cong).
Các tính năng: Hiệu suất lực không gian tuyệt vời, độ cứng tổng thể lớn, trọng lượng nhẹ, hình dạng phong phú và đẹp mắt.
Ứng dụng: Sân vận động lớn (mái vòm), nhà ga sân bay, mái che nhà ga đường sắt cao tốc, phòng triển lãm lớn, mái tòa nhà có hình dạng đặc biệt.
Kết cấu chịu lực (yêu cầu hỗ trợ kết cấu thép):
Kết cấu: Sử dụng cáp thép cường độ cao hoặc thanh căng để tạo ứng suất trước dưới sự hỗ trợ của khung kết cấu thép (cột, vòm, dầm vòng) để tạo thành hình dạng ổn định.
Đặc điểm: Cấu trúc cực kỳ hiệu quả, nhẹ và trong suốt, đồng thời có thể đạt được các hình dạng phức tạp với nhịp siêu lớn.
Ứng dụng: Vòm cáp, mái kết cấu cáp/dây văng lớn, hệ thống đỡ kết cấu màng.
Cấu trúc vòm:
Thành phần: Một cấu trúc cong chủ yếu chịu áp lực dọc trục.
Các tính năng: Nó có thể tận dụng tối đa các đặc tính nén của vật liệu, có khả năng kéo dài mạnh mẽ và hình thức đẹp.
Ứng dụng: Cầu, lối vào/sân trời của tòa nhà lớn, mặt bể chứa công nghiệp.
3. Quy trình thiết kế chính và các điểm chính
Sơ đồ và thiết kế ý tưởng:
Xác định hệ thống kết cấu (khung? giàn? lưới?), xem xét chức năng công trình, nhịp, tải trọng, tính kinh tế và tính khả thi của công trình.
Ước tính sơ bộ kích thước của các bộ phận chính.
Phân tích tải:
Tải trọng thường xuyên: trọng lượng kết cấu, trọng lượng của thiết bị cố định.
Tải trọng thay đổi: hoạt tải sàn, tải trọng mái (tải tuyết/tải bảo trì), tải trọng gió (cực kỳ quan trọng), tác động động đất (cực kỳ quan trọng), tải trọng cần cẩu, tác động nhiệt độ, v.v.
Tổ hợp tải trọng: Xem xét tổ hợp bất lợi nhất của nhiều tải trọng khác nhau xuất hiện cùng lúc theo yêu cầu của quy định kỹ thuật.
Phân tích và tính toán kết cấu:
Sử dụng các nguyên lý cơ học kết cấu và phần mềm phần tử hữu hạn (như SAP2000, ETABS, Midas, Tekla Structures, v.v.) để tính toán nội lực (mômen uốn, lực cắt, lực dọc trục) và biến dạng (chuyển vị).
Phân tích độ ổn định: Đặc biệt quan trọng! Chú ý đến độ ổn định oằn của kết cấu tổng thể (chuyển vị ngang) và các bộ phận (bộ phận nén dọc trục, bộ phận uốn) (phân tích đàn hồi bậc một, phân tích P-Δ bậc hai).
Thiết kế thành phần:
Thiết kế cường độ: Đảm bảo rằng dưới các tổ hợp nội lực khác nhau, ứng suất của phần thành phần (kéo, nén, uốn, cắt, xoắn và các tổ hợp của chúng) đáp ứng các yêu cầu của thông số kỹ thuật (chẳng hạn như phương pháp thiết kế trạng thái giới hạn).
Thiết kế độ cứng: Kiểm soát biến dạng kết cấu (như độ lệch của dầm và chuyển vị ngang của cột) trong phạm vi cho phép để đảm bảo sự thoải mái và an toàn cho các bộ phận phi kết cấu.
Thiết kế nút: Điều quan trọng nhất! Các nút là bộ phận quan trọng để truyền nội lực. Thiết kế phải xác định rõ đường truyền mô men uốn, lực cắt và lực dọc trục để đáp ứng các yêu cầu về cường độ, độ cứng và độ dẻo. Các dạng nút phổ biến: nút hàn (kết nối cứng), nút bulông cường độ cao (kết nối bản lề hoặc bán cứng), nút hỗn hợp hàn bulông. Thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu về tiêu chuẩn xây dựng.
Thiết kế kết nối: Là sự mở rộng của thiết kế thành phần nhằm đảm bảo kết nối đáng tin cậy giữa các thành phần. Tính toán kích thước các mối hàn hoặc số lượng, thông số kỹ thuật và cách bố trí các bu lông.
Thiết kế chống cháy: Thép có khả năng chống cháy kém (nhiệt độ tới hạn ~ 550oC). Phải thực hiện các biện pháp bảo vệ (lớp phủ chống cháy, tấm phủ chống cháy, bọc bê tông, hệ thống làm mát bằng nước, v.v.) để đảm bảo các bộ phận đáp ứng yêu cầu giới hạn chịu lửa quy định.
Thiết kế chống ăn mòn: Thép dễ bị rỉ sét khi tiếp xúc với không khí hoặc môi trường ẩm ướt. Các giải pháp chống ăn mòn lâu dài nên được lựa chọn theo mức độ ăn mòn của môi trường: mạ kẽm nhúng nóng, phun sơn chống ăn mòn (sơn lót, sơn trung gian, sơn phủ ngoài), phun hồ quang kẽm/nhôm, v.v.
Bản vẽ thi công thiết kế chuyên sâu (ứng dụng BIM):
Dựa trên các bản vẽ thiết kế, việc phân tách thành phần chi tiết, thiết kế chi tiết nút và thống kê danh sách vật liệu được thực hiện.
Công nghệ BIM (như Tekla Structures) là công cụ cốt lõi cho thiết kế chuyên sâu hiện đại, giúp hiện thực hóa mô hình 3D, phát hiện va chạm, vẽ tự động và xuất dữ liệu xử lý CNC, cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu quả.
4. Những điểm chính trong sản xuất và lắp đặt
Nhà máy sản xuất:
Kiểm định vật liệu: Thép, vật liệu hàn, bu lông,… phải có giấy chứng nhận hợp quy và tái kiểm định khi cần thiết.
Lofting và cắt: Cắt CNC được sử dụng để đảm bảo độ chính xác.
Tạo lỗ: Máy khoan CNC được sử dụng để xử lý các lỗ bu lông có độ chính xác cao.
Lắp ráp và hàn: Được thực hiện trên khung lốp đặc biệt và việc hàn được thực hiện nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn kỹ thuật quy trình hàn (WPS) để kiểm soát biến dạng hàn. Sau khi hàn, tiến hành kiểm tra không phá hủy (UT/RT/MT/PT) theo yêu cầu.
Hiệu chỉnh: Hiệu chỉnh cơ học hoặc ngọn lửa của biến dạng hàn.
Xử lý bề mặt và sơn: Loại bỏ rỉ sét (đạt mức Sa2.5 hoặc St3) theo yêu cầu, phun sơn chống ăn mòn.
Lắp ráp trước: Lắp ráp trước tại nhà máy các nút phức tạp hoặc đơn vị vận chuyển để xác minh kích thước và độ chính xác phù hợp.
Lắp đặt tận nơi:
Nghiệm thu nền móng: Đảm bảo độ chính xác về vị trí và độ cao của các bu lông neo hoặc trụ đỡ được nhúng vào.
Nâng: Chọn thiết bị nâng thích hợp (cần cẩu tháp, cần cẩu xe tải, cần cẩu bánh xích) và các phương pháp (cẩu mảnh, nâng tổng thể, trượt, kích) theo kích thước, trọng lượng và điều kiện vị trí của các bộ phận.
Đo lường và hiệu chỉnh: Kiểm soát độ thẳng đứng của cột, độ ngang, độ cao và kích thước trục tổng thể của dầm trong suốt quá trình. Sử dụng các dụng cụ chính xác như máy toàn đạc, máy kinh vĩ và máy đo mức.
Kết nối và cố định:
Liên kết bu lông cường độ cao: Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về siết ban đầu và siết chặt cuối cùng (phương pháp mô-men xoắn hoặc phương pháp góc) để đảm bảo lực căng trước đạt tiêu chuẩn. Xử lý và bảo vệ bề mặt ma sát là rất cần thiết.
Hàn tại chỗ: Việc hàn phải được thực hiện bởi thợ hàn có trình độ phù hợp với WPS trong môi trường thích hợp (chống gió, chống mưa và chống tuyết), đồng thời tiến hành kiểm tra không phá hủy theo yêu cầu sau khi hàn.
Sơn lại chống cháy/chống ăn mòn: Sửa chữa những phần sơn bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển và cẩu nâng. Việc thi công lớp phủ chống cháy được hoàn thành sau khi lắp đặt (nếu thi công tại chỗ).
5. Ưu điểm và thách thức
Ưu điểm cốt lõi:
Cường độ cao và trọng lượng nhẹ (giảm chi phí nền móng).
Gia công sẵn tại nhà máy, chất lượng được kiểm soát, tốc độ thi công nhanh (rút ngắn thời gian thi công).
Vật liệu có thể tái chế, xanh và thân thiện với môi trường.
Mặt cắt ngang nhỏ của các thành phần và không gian hiệu quả lớn.
Độ dẻo tốt và hiệu suất địa chấn tuyệt vời.
Thích hợp cho các tòa nhà có nhịp lớn, cao tầng, tải trọng nặng và hình dạng phức tạp.
Những thách thức:
Giá thành vật liệu: Đơn giá thép thường cao hơn bê tông (nhưng cần xem xét hiệu quả kết cấu tổng thể và tiết kiệm thời gian thi công).
Yêu cầu chống cháy: Phải đầu tư thêm chi phí cho công tác phòng cháy.
Yêu cầu chống ăn mòn: Lớp phủ chống ăn mòn cần được bảo trì thường xuyên.
Vấn đề về độ ổn định: Các bộ phận có thành mỏng dễ bị mất ổn định nên cần đặc biệt chú ý trong quá trình thiết kế.
Tiếng ồn và độ rung: Các vấn đề về tiếng ồn có thể xảy ra dưới một số tải trọng nhất định (chẳng hạn như cầu dành cho người đi bộ) và cần phải có thiết kế tiện nghi.
Yêu cầu chuyên môn cao: Cần có các chuyên gia chất lượng cao và quản lý chất lượng nghiêm ngặt trong tất cả các khía cạnh từ thiết kế, sản xuất và lắp đặt.
6. Ví dụ cổ điển
Công trình: Tháp Eiffel (Paris, Pháp), Tòa nhà Empire State (New York, Mỹ), Đài Bắc 101 (Đài Loan, Trung Quốc), Tòa nhà trụ sở CCTV (Bắc Kinh, Trung Quốc), Tháp Thượng Hải (Thượng Hải, Trung Quốc), Bird's Nest (Sân vận động quốc gia, Bắc Kinh, Trung Quốc), Nhà hát Opera Sydney (Sydney, Úc - kết cấu đỡ vỏ).
Cầu: Cầu Golden Gate (San Francisco, Mỹ - cầu treo), cầu Hồng Kông-Chu Hải-Macao (Trung Quốc - kết cấu thép chính), cầu sông Dương Tử Nam Kinh Dashengguan (Trung Quốc - cầu vòm giàn thép), cầu cạn Millau (Pháp - kết cấu thép tháp cầu và mặt cầu).
Công nghiệp: Nhà máy thép lớn, nhà chính/khung thép nồi hơi của nhà máy nhiệt điện, bể chứa lớn (bể dầu, bể LNG), dàn khoan dầu ngoài khơi.
Kết cấu thép đã trở thành một phần không thể thiếu và quan trọng của các công trình kỹ thuật hiện đại nhờ tính chất vật liệu tuyệt vời, hiệu quả kết cấu cao, tốc độ xây dựng nhanh và tính bền vững môi trường. Từ những tòa nhà chọc trời đến những cây cầu vượt biển, từ những địa điểm lớn đến những nhà máy chính xác, việc ứng dụng kết cấu thép có ở khắp mọi nơi, không ngừng mở rộng ranh giới và khả năng kiến trúc của con người. Các dự án kết cấu thép thành công dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về đặc tính vật liệu, lựa chọn kết cấu hợp lý, tính toán thiết kế chính xác (đặc biệt là các nút và độ ổn định), quản lý lắp đặt tinh tế và sản xuất chất lượng cao, cũng như kiểm soát chặt chẽ các liên kết chính như phòng cháy và chống ăn mòn. Với sự phát triển của các vật liệu mới, quy trình mới (chẳng hạn như ứng dụng thép cường độ cao, hàn robot, thăm dò in 3D và ứng dụng chuyên sâu về BIM) cũng như các lý thuyết thiết kế tiên tiến hơn, tiềm năng và tính biểu cảm của kết cấu thép sẽ tiếp tục được cải thiện.
