Чотири основні системи сталевих конструкцій
Сталеві конструкції класифікуються за структурною системою та стійкістю до-навантажень на чотири основні типи: портальні рамні конструкції, каркасні конструкції, фермові конструкції та просторові каркасні конструкції. Кожна система має відмінні характеристики щодо здатності прольоту, поведінки навантаження, вартості та швидкості будівництва. У цьому посібнику описано кожен тип і надано-критерії відбору для інженерних підрядників, проектних фірм і власників проектів.
Структура каркаса порталу
Портальна рама – це низька-система вертикальних колон і похилих крокв даху, з’єднаних жорсткими, стійкими до моменту-з’єднаннями, що усуває внутрішні колони та створює широкі прозорі-проміжки. Ключовими компонентами є колони, крокви, кронштейни карнизів, прогони та прогони, а також поздовжні розкоси. Шляхи навантаження прості та прямі, і система зазвичай налаштована як однопролітна-або багато-прольотна із закріпленими або фіксованими базами колон. Він підходить для одноповерхових складів, фабрик, гаражів і виставкових залів, характеризується швидкістю будівництва та низькою вартістю.
Рамкова (моментна) структура
Сталева каркасна конструкція — це скелетна система вертикальних колон і горизонтальних балок I-подібної форми, з’єднаних жорсткими або шпильковими з’єднаннями, утворюючи просторову-систему опору вертикальним навантаженням (власна-вага, навантаження на підлогу) і бічним навантаженням (вітровим, сейсмічним). Він пропонує гнучке планування, високий рівень використання простору та міцну загальну цілісність і є основною конструкційною системою для багато-поверхових і висотних-промислових будівель, офісів, торгових центрів, готелів і опорних каркасів обладнання.
Кроквяна конструкція
Кроквяна конструкція являє собою каркас із прямих елементів, розташованих трикутними блоками, які витримують навантаження через осьовий розтяг і стиснення. Він має невелику власну-вагу, велику здатність охоплення та високу жорсткість, що робить його ідеальним-для дахів з великим-прольотом спортивних арен, виставкових центрів і терміналів аеропортів, а також для мостів і стріл кранів.
Космічна каркасна структура
Об’ємна рама – це-тривимірна жорстка система ферм із з’єднаних між собою лінійних елементів і вузлових з’єднань, таких як зварні порожнисті сферичні з’єднання, болтові сферичні з’єднання та з’єднання сталевих пластин. Він розподіляє навантаження в усіх напрямках по всій геометричній матриці, досягаючи величезних колон-вільних прольотів із сильним сейсмічним та вітровим опором. Він використовується для театрів, нататоріїв, куполів, навісів платних-станцій і залів очікування.
Як вибрати правильну систему сталевих конструкцій
За висотою будівлі та поверховістю
Для одно-поверхових промислових будівель, складів і простих цехів портальні рамні конструкції пропонують гнучке планування та нижчу загальну вартість. Для багато-поверхових будинків жорсткі-з’єднані сталеві рами забезпечують загальну стабільність і відповідають вертикальним і сейсмічним вимогам для середнього-поверхового будівництва.
За прольотом даху і вимогам до простору
Портальні рами є економними для звичайних середніх прольотів в одно-поверхових будинках. Кроквяні конструкції обслуговують великі громадські будівлі, яким потрібен-вільний простір для колон із більшим прольотом, а просторові рами вибираються для над-великих прольотів, неправильної вигнутої геометрії та три-розподілу навантаження.
За типом навантаження та умовами роботи
Звичайні статичні -будинки добре витримують портальні або сталеві рами. Важкі-будівлі млинів з мостовими кранами потребують посилених каркасів із підвищеною жорсткістю елементів і з’єднань. За умов високої сейсмічності, сильного тиску вітру або низьких-температур просторові рами пропонують більш рівномірний розподіл навантаження та вищу загальну безпеку.
За бюджетом та графіком проекту
Портальні рами мають менше елементів і мають високий ступінь попереднього виготовлення, що забезпечує найкоротший термін будівництва та найбільш економічну вартість. Сталеві ферми та багато-поверхові каркаси збалансовують якість і ефективність для більшості громадських і комерційних проектів. Космічні каркаси потребують спеціального виготовлення та спеціальної установки, і зазвичай зарезервовані для визначних будівель.
Шляхом майбутнього обслуговування та розширення
Багато{0}}поверхові сталеві рами з гнучким плануванням найкраще адаптуються до майбутніх вертикальних доповнень і просторових модифікацій. Конструкції кроквяних і просторових каркасів, з їх високою загальною стійкістю, підходять для громадських будівель, які вимагають тривалого терміну служби і невибагливого обслуговування.
Таблиця рекомендацій щодо вибору
| Сценарій проекту | Рекомендована система | Основна причина |
|---|---|---|
| Одноповерхова-фабрика та склад | Структура каркаса порталу | Проста конструкція, невелика кількість компонентів, низька вартість, швидке виготовлення та встановлення |
| Багато{0}}поверхова офісно-комерційна будівля | Багато{0}}поверхова каркасна конструкція | Жорсткі з'єднання, сильна сейсмостійкість, зручна поверховість |
| Великий-дах і громадське місце | Кроквяна конструкція | Легка вага, висока жорсткість, відмінні характеристики прольоту для відкритих дахів |
| Над-великий проліт і знакова будівля | Космічна рамка / просторова сітка | Три{0}}вимірна система напружень, рівномірний розподіл навантаження, що адаптується до складних форм |
| Важка-фабрика з краном | Посилений портальний каркас / каркас | Підвищена жорсткість елементів і з’єднань для важких кранів і динамічних навантажень |
Ці рекомендації стосуються звичайних інженерних сценаріїв. Екстремальні погодні умови, над-високі прольоти, спеціальні навантаження або персоналізовані архітектурні форми вимагають індивідуального структурного проектування та оптимізації.
Часті запитання
Чому в сталевих фермах використовуються трикутники?Трикутні конструкції не змінюють форму під навантаженням: кожен елемент відчуває лише осьовий натяг або стиснення, що робить ферму за своєю суттю стабільною та високоефективною у використанні матеріалу.
Яка різниця між фреймом і пробілом?рама витримує навантаження переважно в площині, через колони та балки в дво-вимірному плануванні. Просторова рама — це тривимірна сітка, яка розподіляє навантаження в усіх напрямках, що підходить для дуже великих відкритих дахів і складних геометричних форм.
Чи є сталеві конструкції збірними?так Більшість компонентів виготовляються та покриваються на заводі, потім транспортуються та з’єднуються на місці, що скорочує період будівництва та покращує контроль якості.
Чому для висотних-будинків використовуються каркасні конструкції?Сталеві рами забезпечують високе співвідношення міцності-до-ваги, тому конструкція ефективно витримує власну вагу, протистоячи вітру та сейсмічним силам; жорсткі з'єднання розподіляють бічні навантаження по всій системі.
Як кроквяні конструкції економлять витрати на матеріал?Оскільки елементи працюють у режимі чистого розтягування або стиснення, повний перетин використовується ефективно, зменшуючи загальну масу сталі, необхідну для підтримки великих відкритих прольотів, у порівнянні з альтернативами суцільного-полотна.