Четирите основни системи от стоманена конструкция
Стоманените конструкции се класифицират по структурна система и устойчивост-на натоварване в четири основни типа: портални рамкови конструкции, рамкови конструкции, фермови конструкции и пространствени рамкови конструкции. Всяка система има различни характеристики по отношение на способност за обхват, поведение при натоварване, цена и скорост на строителство. Това ръководство описва всеки тип и предоставя-ориентирани към проекта критерии за подбор за инженерни изпълнители, дизайнерски фирми и собственици на проекти.
Структура на порталната рамка
Порталната рамка е ниско{0}}система от вертикални колони и наклонени греди на покрива, свързани чрез твърди, устойчиви на момент-фуги, което елиминира вътрешните колони и създава широки свободни-пространства. Ключови компоненти са колони, греди, скоби за стрехи, греди и обшивки и надлъжни скоби. Пътищата на натоварване са прости и директни и системата обикновено е конфигурирана като един-обхват или много-разпръскване със закрепени или фиксирани колонни основи. Подходящ е за едно-етажни складове, фабрики, гаражи и изложбени зали и се характеризира с бързо строителство и ниска цена.
Структура на рамка (моментна рамка).
Конструкцията на стоманена рамка е скелетна система от вертикални колони и хоризонтални I{0}}образни греди, свързани чрез твърди или щифтови съединения, образуващи пространствена{1}}устойчива система за вертикални натоварвания (собствено-тегло, натоварвания от пода) и странични натоварвания (вятър, сеизмични). Предлага гъвкаво оформление, високо използване на пространството и силна цялостност и е основната структурна система за много-етажни и високи-промишлени сгради, офиси, търговски центрове, хотели и опорни рамки за оборудване.
Конструкция на ферми
Конструкцията на фермата е рамка от прави елементи, подредени в триъгълни единици, издържащи натоварвания чрез аксиално напрежение и компресия. Отличава се с малко собствено -тегло, голяма способност за обхват и висока твърдост, което го прави идеален за покриви с-дълъг размах на спортни арени, изложбени центрове и летищни терминали, както и за мостове и стрели на кранове.
Структура на пространствената рамка
Пространствената рамка е три{0}}измерна твърда фермена система от взаимосвързани линейни елементи и съединители на възли, като например заварени кухи сферични съединения, болтови сферични съединения и съединения на стоманени плочи. Той разпределя натоварванията във всички посоки в геометричната матрица, постигайки огромни колони-свободни разстояния със силно сеизмично и вятърно съпротивление. Използва се за театри, водни зали, куполи, навеси на-станции за таксуване и чакащи.
Как да изберем правилната система от стоманени конструкции
По височина на сградата и етажност
За едно-етажни промишлени сгради, складове и обикновени работилници структурите с портални рамки предлагат гъвкаво оформление и по-ниски общи разходи. За много-етажни сгради твърдите-сглобени стоманени рамки осигуряват цялостна стабилност и отговарят на вертикалните и сеизмичните изисквания на средно-етажното строителство.
Според обхвата на покрива и пространствените изисквания
Порталните рамки са икономични за конвенционални средни разстояния в едно-етажни сгради. Конструкциите на фермите обслужват големи обществени сгради, които се нуждаят от свободно-пространство за колони с по-голям обхват, а пространствените рамки се избират за ултра-големи разстояния, неправилна извита геометрия и три-разпределение на натоварването.
По вид натоварване и условия на работа
Обикновените статични -сгради се обслужват добре от портални рамки или стоманени рамки. Тежкотоварните-сгради на мелници с мостови кранове се нуждаят от подсилени рамки с повишена твърдост на елементите и ставите. При висока сеизмичност, силно налягане на вятъра или ниски-температурни условия пространствените рамки предлагат по-равномерно разпределение на натоварването и по-висока цялостна безопасност.
По бюджет и график на проекта
Порталните рамки имат по-малко елементи и висока степен на предварително производство, което осигурява най-краткия период на изграждане и най-икономичните разходи. Стоманени ферми и много{1}}етажни рамки балансират качеството и ефективността за повечето обществени и търговски проекти. Космическите рамки изискват персонализирана изработка и специализиран монтаж и обикновено са запазени за забележителни сгради.
Чрез бъдеща поддръжка и разширяване
Много{0}}етажните стоманени рамки с гъвкави оформления се адаптират най-добре към бъдещи вертикални допълнения и пространствени модификации. Конструкциите на фермите и пространствените рамки, с тяхната висока цялостна стабилност, са подходящи за обществени сгради, изискващи дълъг експлоатационен живот и ниска поддръжка.
Таблица с препоръки за избор
| Проектен сценарий | Препоръчителна система | Основна причина |
|---|---|---|
| Едно{0}}етажна фабрика и склад | Структура на порталната рамка | Проста структура, малко компоненти, ниска цена, бързо предварително производство и монтаж |
| Много{0}}етажна офис и търговска сграда | Много{0}}етажна рамкова конструкция | Твърди връзки, силна сеизмична устойчивост, удобно етажно разделение |
| Голям{0}}покрив и обществено място | Конструкция на ферми | Леко тегло, висока твърдост, отлични показатели за отворени покриви |
| Супер{0}}голяма сграда и забележителна сграда | Пространствена рамка / пространствена решетка | Три{0}}измерна система за напрежения, равномерно разпределение на натоварването, адаптивна към сложни форми |
| Тежко{0}}фабрика с кран | Подсилена портална рамка / рамка | Подобрена твърдост на елемента и съединението за тежки кранове и динамични натоварвания |
Тези препоръки се отнасят за конвенционални инженерни сценарии. Екстремни метеорологични условия, супер-големи разстояния, специални натоварвания или персонализирани архитектурни форми изискват персонализиран структурен дизайн и оптимизация.
Често задавани въпроси
Защо се използват триъгълници в стоманени ферми?Триъгълните подредби не променят формата си при натоварване: всеки елемент носи само аксиално напрежение или компресия, което прави фермата по своята същност стабилна и високоефективна при използване на материала.
Каква е разликата между рамка и пространствена рамка?рамката издържа на натоварвания главно в равнина, през колони и греди в дву-измерни оформления. Пространствената рамка е три{2}}измерна взаимосвързана решетка, която разпределя товарите във всички посоки, което е подходящо за много големи отворени покриви и сложни геометрии.
Сглобяеми ли са стоманените конструкции?да Повечето компоненти се произвеждат и покриват във фабриката, след което се транспортират и закрепват заедно на място, което съкращава периода на изграждане и подобрява контрола на качеството.
Защо се използват рамкови конструкции за-високи сгради?Стоманените рамки предлагат високо съотношение-към-тегло, така че конструкцията издържа ефективно собственото си тегло, като същевременно издържа на вятър и сеизмични сили; твърдите връзки разпределят страничните натоварвания през цялата система.
Как фермовите конструкции спестяват разходи за материали?Тъй като елементите работят при чисто опън или компресия, пълното сечение се използва ефективно, намалявайки общия тонаж на стоманата, необходим за поддържане на големи отворени участъци в сравнение с алтернативите на солидна -мрежа.