Sob os antecedentes do rápido desenvolvimento da indústria e da logística modernas, os armazéns e as oficinas são os principais portadores de produção e armazenamento, e seu design estrutural precisa levar em consideração a eficiência, a segurança e a economia. A estrutura de aço tornou -se a solução preferida para esses edifícios devido às suas excelentes propriedades mecânicas e eficiência da construção. Como os principais componentes da carga, o design e a seleção de colunas de aço e feixes de aço afetam diretamente a estabilidade e a vida útil da estrutura geral. Este artigo analisará sistematicamente a aplicação de colunas de aço e feixes de aço em armazéns/workshops de propriedades do material, especificações de projeto para casos reais.
Vantagens principais da estrutura de aço
Propriedades do material
A alta resistência (a resistência de escoamento pode atingir mais de 345MPa) e as características leves do aço podem reduzir bastante o tamanho da seção transversal dos componentes e liberar mais espaço de construção. Por exemplo, o momento de seção de inércia das colunas de aço em forma de H é melhor que o das colunas de concreto, e a capacidade de compressão é aumentada em mais de 30%. Além disso, o desempenho sísmico do aço (coeficiente de ductilidade ≥3) e revestimentos resistentes à corrosão prefeitivos da fábrica (como galvanização a quente) prolongam ainda mais a vida útil da estrutura.
Economia e eficiência
O projeto modular da estrutura de aço permite uma instalação rápida. Tomando um certo workshop de fabricação de automóveis como exemplo, adota um sistema de coluna de feixe de aço pré-fabricado e o período de construção é reduzido em 40% em comparação com as estruturas de concreto tradicionais. Ao mesmo tempo, a taxa de reciclagem de aço excede 90%e o custo do ciclo de vida é reduzido em 20%a 30%.
Sustentabilidade
De acordo com os padrões de construção verde (como a certificação LEED), as emissões de carbono dos edifícios da estrutura de aço são 35% menores que as do concreto, e os resíduos de construção podem ser reciclados, o que está de acordo com a tendência de economia de baixo carbono.
Projeto e aplicação de colunas de aço
Seleção de tipo e cenários aplicáveis
Colunas de aço em forma de H: Adequado para armazéns de médio porte (como o intervalo de 24m), com forte resistência ao cisalhamento da web e fácil conexão com parafusos de feixe de aço.
Colunas do tipo caixa: principalmente usadas em oficinas de grande span ou arranha-céus (como hangares de manutenção de aeronaves), com excelentes características de fechamento transversal e resistência à torção.
Colunas de tubo circular: Adequado para projetos expostos (como salas de exposições de arte), com baixo coeficiente de resistência ao vento e aparência simples.
Parâmetros de design -chave
Análise de carga e flambagem axial: a carga crítica precisa ser calculada de acordo com a fórmula Euler, e as restrições do pé da coluna (como conexões articuladas ou fixas) precisam ser consideradas.
Projeto do nó: A espessura da placa de base deve atender à resistência de tração do parafuso de ancoragem (calculado de acordo com a especificação do AISC) e reservar 15% de redundância para lidar com cargas dinâmicas.
Requisitos de especificação
Siga o padrão AISC 360 (EUA) ou GB 50017 (China), a taxa de esbelta da coluna (λ) deve ser controlada dentro de 200 para impedir o risco de instabilidade.
Projeto e aplicação de vigas de aço
Estratégia de seleção
Irteiros I: Baixo custo, processamento fácil, adequado para oficinas leves (como linhas de montagem eletrônica).
Vigas de treliça: benefícios econômicos significativos quando a extensão excede 30m (como armazéns de logística) e o peso morto é reduzido em 50%.
Vigas compostas (feixes de aço lajes de concreto): melhorar a rigidez do piso, adequado para oficinas de equipamentos pesados.
Tecnologia de conexão
Conexões de parafuso de alta resistência (como grau 10.9): capacidade de rolamento de alto cisalhamento, adequado para oficinas com desmontagem frequente.
Nós soldados: transmissão de força direta, mas a detecção de falhas da UT é necessária para detectar a qualidade da solda.
Pontos -chave do projeto de estrutura de armazém/workshop
Otimização do espaço
A distância da coluna econômica é geralmente de 8 a 12 milhões, e a taxa de utilização do espaço pode ser aumentada em 30% quando combinada com o sistema de prateleira suspensa.
Resposta de carga especial
Projeto de feixe de guindaste: o coeficiente de carga dinâmica é de 1,5 e o cálculo da fadiga é baseado no critério de mineiro de dano cumulativo ≤1.
Clima regional: as cargas de neve (≥0,7kn/m²) precisam ser consideradas para armazéns no norte, e as cargas de vento nas áreas costeiras são calculadas com base em uma velocidade do vento de 50 anos.
Medidas de proteção
Proteção de incêndio: pulverização de revestimentos retardadores de incêndio intumescente (limite de resistência ao incêndio ≥2 horas) ou usando concreto para embrulhar componentes de aço.
Proteção à corrosão: o aço intemperativo S355J2W é preferido em ambientes marinhos para reduzir a frequência de manutenção.
Construção e gerenciamento de custos
Pré -fabricação e instalação
Use a tecnologia BIM para otimizar a divisão de componentes e reduzir os pontos de soldagem no local em 50%. O posicionamento total da estação é necessário durante a elevação e o desvio da verticalidade é ≤H/1000.
Comparação de custos
O investimento inicial da estrutura do aço é 10% -15% maior que o do concreto, mas os benefícios operacionais trazidos pelo período de construção reduzidos podem compensar a diferença de preço. Tomando um armazém de cadeia fria como exemplo, a solução de estrutura de aço pode obter recuperação de custos dentro de 5 anos.
Estudo de caso: Prática da estrutura do aço do Amazon Logistics Center
Visão geral do projeto
O intervalo é de 40m, a distância da coluna é de 12m, o sistema de feixe de treliça de aço em forma de aço em H é adotado e a carga do piso é 5kn/m².
Inovação tecnológica
Use o software Tekla para otimizar o design do nó e reduzir o consumo de aço em 12%.
Introduzir um sistema de monitoramento inteligente para rastrear as alterações de tensão de vigas e colunas em tempo real.
Resumo da experiência
É necessário reservar canais de elevação de equipamentos no projeto e evitar conflitos espaciais entre vigas de aço e dutos de ventilação.
Tendências futuras
Inovação material
O aço de força ultra-alta S690 (força de escoamento 690MPA) pode reduzir o peso dos componentes em 25%e foi pilotada na Tesla Super Factory.
Digitalização e automação
A tecnologia BIM Robot Welding controla o erro dentro de ± 2mm e realiza a penetração de dados em todo o processo de construção de produção.
Caminho neutro de carbono
Promover o forno de arco elétrico Sideringe (emissões de carbono é 75% menor que os fornos de explosão tradicionais) e explore estruturas híbridas de madeira de aço para reduzir o carbono incorporado.
Colunas de aço e vigas tornou -se o esqueleto dos edifícios industriais modernos devido à sua alta resistência, flexibilidade e sustentabilidade. No futuro, através de design inteligente, inovação material e construção verde, as estruturas de aço promoverão ainda mais o desenvolvimento eficiente e de baixo carbono de armazéns e workshops.
