Εννέα Βασικά Σημεία για τη Μελέτη και την Κατασκευή Κτιρίων Εργοστασίων Μεταλλικών Κατασκευών

Κτίρια εργοστασίων μεταλλικών κατασκευώνέχουν αναγνωριστεί ευρέως στη μηχανική των κατασκευών επειδή είναι γρήγορα στην κατασκευή, ελαφριά σε βάρος, έχουν καλή σεισμική απόδοση και είναι φιλικά προς το περιβάλλον. Στο σχεδιασμό των βιομηχανικών κτιρίων, έχουν αντικαταστήσει σταδιακά τη βαρύτερη κατασκευή από οπλισμένο σκυρόδεμα.

Οι μεταλλικές κατασκευές δεν έχουν χρησιμοποιηθεί στην Κίνα εδώ και πολύ καιρό και οι λεπτομερείς τεχνικές σχεδιασμού και κατασκευής τους βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη. Αν και τα βιομηχανικά κτίρια από μεταλλικές κατασκευές προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα, ο χάλυβας ως υλικό έχει επίσης μειονεκτήματα - για παράδειγμα, κακή αντοχή στη φωτιά και τάση διάβρωσης. Αυτοί οι παράγοντες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τόσο κατά τα στάδια σχεδιασμού όσο και κατά τα στάδια κατασκευής.

I. Τα κύρια πλεονεκτήματα των κτιρίων εργοστασίων μεταλλικών κατασκευών

Όπως αναφέρθηκε στην περίληψη, τα κύρια πλεονεκτήματα τουβιομηχανικά κτίρια από χάλυβαέχουν ως εξής. Πρώτον, όσον αφορά την ταχύτητα κατασκευής: τα χαλύβδινα εξαρτήματα μπορούν να παραχθούν μαζικά σε ένα εργοστάσιο. η κατασκευή είναι απλή και η ανέγερση γρήγορη, γεγονός που μειώνει σημαντικά την περίοδο κατασκευής. Δεύτερον, όσον αφορά το αυτο-βάρος: το δομικό βάρος του κτιρίου μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 30%. Αυτό είναι ιδιαίτερα οικονομικό σε χώρους με χαμηλή φέρουσα ικανότητα θεμελίωσης ή υψηλή ένταση σεισμικής οχύρωσης, όπου η συνολική οικονομία είναι καλύτερη από αυτή των δομικών συστημάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα. Τέλος, όσον αφορά την προστασία του περιβάλλοντος: οι μεταλλικές κατασκευές ανήκουν στην οικογένεια των φιλικών προς το περιβάλλον πράσινων κτιριακών συστημάτων. Ο ίδιος ο χάλυβας είναι ένα υλικό υψηλής αντοχής, υψηλής απόδοσης με υψηλή αξία ανακύκλωσης και δεν απαιτεί ξυλότυπο κατά την κατασκευή.

II. Η σημασία του σχεδίου σχεδίου

Τα σχέδια αποτελούν τη βάση της κατασκευής σε κάθε έργο. Κατά τη φάση σχεδιασμού ενός βιομηχανικού κτιρίου από μεταλλικές κατασκευές, οι επαγγελματίες τεχνικοί της κατασκευαστικής μονάδας θα πρέπει να οργανωθούν για να πραγματοποιήσουν μια κοινή ανασκόπηση σχεδίων, ελέγχοντας τα σχέδια για «λάθη, παραλείψεις, συγκρούσεις και ελλείψεις», έτσι ώστε τα προβλήματα να λυθούν πριν ξεκινήσει η κατασκευή και να περιοριστεί στο ελάχιστο ο αντίκτυπος των ζητημάτων σχεδίασης στην ποιότητα και το χρονοδιάγραμμα. Για ένα έργο μεταλλικών κατασκευών, θα πρέπει να προετοιμαστούν ξεχωριστά σχέδια οργάνωσης κατασκευής για το στάδιο κατασκευής και το στάδιο ανέγερσης. το έγγραφο της διαδικασίας κατασκευής θα πρέπει να καλύπτει τα ποιοτικά πρότυπα και τις τεχνικές απαιτήσεις κάθε διεργασίας και υποστοιχείου στο στάδιο της κατασκευής, καθώς και τα συγκεκριμένα μέτρα που επιλέγονται για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος.

III. Αρχές σχεδίασης για το σύστημα στήριξης

Για να εξασφαλιστεί η χωρική συμπεριφορά του κτιρίου, να βελτιωθεί η συνολική ακαμψία του, να αντισταθεί και να μεταδοθεί διαμήκεις οριζόντιες δυνάμεις, να αποφευχθεί η υπερβολική παραμόρφωση των μελών, να αποφευχθεί ο λυγισμός των μελών συμπίεσης και να εξασφαλιστεί η συνολική σταθερότητα της κατασκευής. Κάθε ζώνη θερμοκρασίας πρέπει να είναι εφοδιασμένη με ένα σταθερό σύστημα στήριξης μεταξύ των στηλών, διατεταγμένο σε συντονισμό με το πλευρικό οριζόντιο στήριγμα της οροφής. Η θέση του στηρίγματος της κάτω κολόνας είναι ένας βασικός παράγοντας που καθορίζει την κατεύθυνση της διαμήκους παραμόρφωσης και επηρεάζει την ποσότητα της θερμικής τάσης. το στήριγμα του κάτω υποστυλώματος θα πρέπει να τοποθετείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο μέσο της ζώνης θερμοκρασίας, έτσι ώστε τα διαμήκη μέλη όπως οι δοκοί γερανού να μπορούν να διαστέλλονται και να συστέλλονται ελεύθερα προς τα δύο άκρα καθώς αλλάζει η θερμοκρασία. Όταν η ζώνη θερμοκρασίας είναι μικρή, ένα ενιαίο σύνολο στηριγμάτων κάτω στήλης τοποθετείται γενικά στη μέση. Ωστόσο, όταν η ζώνη θερμοκρασίας είναι μεγαλύτερη από 150 m, πρέπει να εγκατασταθούν δύο σετ στηριγμάτων κάτω στηλών εντός της ζώνης για να διασφαλιστεί η διαμήκης ακαμψία. Θα πρέπει να τοποθετούνται στο μεσαίο τρίτο της ζώνης θερμοκρασίας όσο το δυνατόν περισσότερο και η απόσταση από το κέντρο προς το κέντρο μεταξύ των δύο σετ δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 72 m, ώστε να αποφεύγεται η υπερβολική θερμική καταπόνηση.

IV. Βασικά Σημεία Αντισεισμικού Σχεδιασμού

Κατά την εκτέλεση του αντισεισμικού σχεδιασμού ενός βιομηχανικού κτιρίου από μεταλλικές κατασκευές, πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα σημεία. Πρώτον, όσον αφορά τη γενική διάταξη, η μάζα και η ακαμψία της κατασκευής πρέπει να κατανέμονται ομοιόμορφα έτσι ώστε το κτίριο να φορτίζεται ομοιόμορφα και να παραμορφώνεται με συντονισμένο τρόπο. Η ανομοιόμορφη ακαμψία πρέπει να αποφεύγεται, καθώς έχει δυσμενή επίδραση στη σεισμική απόδοση. Για την εγκάρσια κατασκευή, θα πρέπει να υιοθετηθεί ένα άκαμπτο πλαίσιο ή ένα πλαίσιο στο οποίο το δοκάρι οροφής είναι άκαμπτα συνδεδεμένο με τις κολώνες, έτσι ώστε να αξιοποιείται πλήρως η φέρουσα απόδοση του χάλυβα και να μειωθεί η εγκάρσια παραμόρφωση. Δεύτερον, τα κτίρια από μεταλλικές κατασκευές συνήθως αποτυγχάνουν όχι επειδή η αντοχή των μελών είναι ανεπαρκής, αλλά επειδή τα μέλη λυγίζουν. Ως εκ τούτου, ένα καλά τοποθετημένο σύστημα στήριξης που εγγυάται τη συνολική σταθερότητα του κτιρίου είναι ιδιαίτερα σημαντικό. Τέλος, υπό τη σεισμική δράση, εμφανίζεται κόπωση χαμηλού κύκλου και η επίδρασή της στο κτίριο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό. Ο σχεδιασμός των δομικών συνδέσεων θα πρέπει να διασφαλίζει ότι η αστοχία της άρθρωσης δεν θα συμβεί πριν από την πλήρη υποχώρηση των δομικών μελών. θα πρέπει να επιτρέπεται στα μέλη να εισέλθουν στο πλαστικό στάδιο, ώστε να μπορούν να απορροφούν πλήρως τη σεισμική ενέργεια και να αναπτύξουν τη σεισμική τους ικανότητα.

V. Η σημασία του σχεδιασμού αντοχής στη θερμότητα και στη φωτιά

Βιομηχανικά κτίρια από μεταλλικές κατασκευέςέχουν χαμηλή αντοχή στη φωτιά. Όταν ο χάλυβας θερμαίνεται πάνω από 100 °C, η αντοχή του σε εφελκυσμό μειώνεται και η πλαστικότητά του αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Γύρω στους 250 °C, η αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα αυξάνεται ελαφρά ενώ η πλαστικότητά του μειώνεται - ένα φαινόμενο γνωστό ως μπλε ευθραυστότητα. Πάνω από τους 250 °C, ο χάλυβας αρχίζει να σέρνεται. Σε περίπου 500 °C, η αντοχή του χάλυβα πέφτει τόσο χαμηλά που η χαλύβδινη δομή μπορεί να καταρρεύσει. Επομένως, κάθε φορά που η θερμοκρασία επιφάνειας μιας μεταλλικής κατασκευής υπερβαίνει τους 150 °C, πρέπει να παρέχεται θερμομόνωση και σχεδιασμός πυροπροστασίας (συνήθως επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ανθεκτικών στη θερμότητα, πυροπροστασίας επιστρώσεων).

Στην κατασκευή τουβιομηχανικά κτίρια από χάλυβα, προκύπτουν πολλά πρακτικά προβλήματα. εδώ αναλύουμε μόνο τα πιο εξέχοντα.

VI. Ενσωμάτωση μπουλονιών αγκύρωσης κατά την κατασκευή

Μπορεί να ειπωθεί ότι το αν τα μπουλόνια αγκύρωσης είναι σταθερά τοποθετημένα είναι θεμελιώδους σημασίας για τη σταθερότητα ενός βιομηχανικού κτιρίου από χάλυβα. Η ακρίβεια των μπουλονιών αγκύρωσης επηρεάζει άμεσα την τοποθέτηση της μεταλλικής κατασκευής. Τα μπουλόνια αγκύρωσης πρέπει να είναι ενσωματωμένα με αυστηρή ακρίβεια: απόκλιση άξονα ±2,0 mm και ανύψωση ±5,0 mm. Πριν τοποθετήσετε τα μπουλόνια αγκύρωσης στήλης, προβάλετε κάθε άξονα του οριζόντιου δικτύου ελέγχου στην επάνω επιφάνεια της θεμελίωσης της στήλης και κλείστε τον βρόχο, έτσι ώστε να διασφαλιστεί η ακρίβεια τοποθέτησης των μπουλονιών. στη συνέχεια σημειώστε τα εξωτερικά άκρα των στηλών σύμφωνα με τους άξονες. Μόλις ανεγερθεί το πλαίσιο στήριξης (στήριγμα) για τα μπουλόνια αγκύρωσης της στήλης, μεταφέρετε την απαιτούμενη ανύψωση στο πλαίσιο χαλύβδινου σωλήνα. 

VII. Προφυλάξεις κατά την ανύψωση

Οι κύριες προφυλάξεις είναι οι εξής. Πρώτα, σημειώστε τις εγκάρσιες κεντρικές γραμμές στην πλάκα βάσης του ποδιού της στήλης και τις κεντρικές γραμμές των μπουλονιών αγκύρωσης και καθαρίστε τις οπές διάτμησης στη βάση της στήλης. αφού η χαλύβδινη στήλη είναι στη θέση της, ρυθμίστε την ανύψωσή της και σφίξτε τα παξιμάδια. Δεύτερον, αφού ανεγερθούν οι χαλύβδινες κολώνες σε μια περιοχή, τοποθετήστε τις ράβδους σύνδεσης (συνδετικά στοιχεία), έτσι ώστε να διασφαλιστεί η συνολική σταθερότητα των υποστυλωμάτων και να αποτραπεί η παραμόρφωσή τους κατά την ανύψωση των χαλύβδινων δοκών. Τέλος, ανυψώστε τις χαλύβδινες δοκούς: συνδέστε ζεύγη δοκών στον αέρα και εκτελέστε το αρχικό σφίξιμο των μπουλονιών υψηλής αντοχής. η πρώτη δοκός θα πρέπει να στερεωθεί με τέσσερα καλώδια για να αποφευχθεί η κλίση της προς τη μία πλευρά.

VIII. Δυσκολίες στην εγκατάσταση του συστήματος δοκού γερανού

Κατά τη διάρκεια της κατασκευής, οι δοκοί γερανού πρέπει να τοποθετούνται αυστηρά από τον υποστυλωτό κόλπο, σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Μόλις εγκατασταθεί και συνδεθεί το στήριγμα μεταξύ των στηλών, σχηματίζει μια σχετικά σταθερή χωρική μονάδα ακαμψίας. Η εγκατάσταση από αυτόν τον κόλπο είναι ασφαλέστερη και επίσης διασφαλίζει ότι η ανέγερση των δοκών του γερανού δεν επηρεάζει την κατακόρυφοτητα των υποστυλωμάτων. Κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης, τα ελάσματα πρέπει να τοποθετούνται κάτω από δοκούς γερανού με μεγάλες αποκλίσεις στο τελικό τμήμα. αυτές οι ράβδοι πρέπει να συγκολληθούν στη θέση τους αφού έχει ρυθμιστεί το σύστημα δοκού γερανού και οι δοκοί πρέπει να ευθυγραμμιστούν ακριβώς με τις προκαθορισμένες γραμμές τοποθέτησης. Το σύστημα πέδησης πρέπει να συνδεθεί επίσημα μόνο αφού ρυθμιστούν και στερεωθούν οι δοκοί του γερανού. Όταν η πλάκα φρένων συνδέεται στη δοκό του γερανού με μπουλόνια υψηλής αντοχής και στο βοηθητικό δοκό με συγκόλληση, η σειρά έχει σημασία: πρώτα συνδέστε την πλάκα φρένων στη δοκό του γερανού με μπουλόνια υψηλής αντοχής και εκτελέστε το αρχικό σφίξιμο. στη συνέχεια προσαρμόστε το βοηθητικό δοκό, συγκολλήστε το στην πλάκα του φρένου και εκτελέστε το τελικό σφίξιμο των μπουλονιών υψηλής αντοχής. Τέλος, συγκολλήστε την πλάκα του φρένου στο βοηθητικό δοκό. Τόσο το σφίξιμο των μπουλονιών υψηλής αντοχής όσο και η συγκόλληση της πλάκας φρένων θα πρέπει να προχωρήσουν από το κέντρο κάθε πλάκας προς τις δύο άκρες, προκειμένου να μειωθεί η εσωτερική πίεση στην πλάκα.

IX. Στοίβαξη εξαρτημάτων από χάλυβα

Για να διευκολυνθεί η ανέγερση, τα χαλύβδινα εξαρτήματα θα πρέπει να στοιβάζονται με εύλογο τρόπο αφού φτάσουν στο εργοτάξιο. Οι αρχές είναι: τα εξαρτήματα που χρειάζονται επειγόντως για την ανέγερση πρέπει να στοιβάζονται απευθείας στο εργοτάξιο, ακολουθώντας τη σειρά ανύψωσης - αυτά που πρόκειται να ανυψωθούν πρώτα πηγαίνουν από πάνω και αυτά που πρόκειται να ανυψωθούν αργότερα πηγαίνουν παρακάτω. εξαρτήματα που δεν χρειάζονται επειγόντως θα πρέπει να αποθηκεύονται προσωρινά εκτός τοποθεσίας. Κατά τη στοίβαξη, κρατήστε χωριστά τις κολώνες και τις δοκούς και τοποθετήστε τις ανά άξονα. Η διαχείριση του αποθηκευτικού χώρου θα πρέπει να γίνεται από εξουσιοδοτημένο προσωπικό. Τα εξαρτήματα θα πρέπει να υπολογίζονται στις απαιτήσεις προμήθειας και στον κατάλογο παράδοσης και τα αρχεία θα πρέπει να αρχειοθετούνται. Τα μέλη του τμήματος H πρέπει να αποθηκεύονται όρθια, ποτέ επίπεδα. Κάθε εξάρτημα πρέπει να στηρίζεται σε τουλάχιστον δύο σημεία. τα σημεία στήριξης πρέπει να βρίσκονται στο ένα έβδομο περίπου του ανοίγματος από τα άκρα των μελών. Κατά τη στοίβαξη σε στρώσεις, δεν επιτρέπονται περισσότερες από τρεις στρώσεις. Τα ξύλινα τεμάχια πρέπει να τοποθετούνται σωστά μεταξύ των στρωμάτων για να διατηρούνται σε επίπεδο και τα σημεία στήριξης πρέπει να ευθυγραμμίζονται κατακόρυφα.