Структура на челична просторна рамка со голем распон

Основни дефиниции на производи

1. Општа дефиниција

Во согласност со Стандардот за дизајн на челични конструкции (GB 50017), просторните мрежести покривни конструкции со распон од 60 метри или поголем се класифицирани како челични конструкции на просторни рамки со голем распон. Тие се составени од челични тубуларни членови и сферични споеви во геометриски системи како што се четириаголни или триаголни пирамиди. Овие се високо статички неодредени просторни системи каде оптоварувањата се распределени на глобално ниво, а членовите првенствено се подложени на аксијално напнатост или компресија. Тие нудат висока севкупна ригидност и создаваат отворени простори без колони, што ги прави идеални за стадиони, изложбени центри, брзи железнички станици, бараки за складирање јаглен, аеродромски терминали и многу повеќе.

2. Специфична дефиниција: Space Frame Foundation (Фондација за поддршка)

Основата на просторната рамка е подконструкција - типично бетонска или на база на купови - која ги поддржува лежиштата на просторната рамка и ги пренесува сите оптоварувања од надградбата (аксијални сили, сили на смолкнување, моменти на свиткување, хоризонтални сили и сеизмички сили) на земјата; служи како структурна основа за просторната рамка.

· Структурни карактеристики: Подложени на вертикален притисок, хоризонтален потисок, сили на подигнување и вртежен момент; бара исклучително висока прецизност во однос на населувањето, надморската височина и поставувањето на вградените делови.

· Клучни контролни точки: Диференцијалното порамнување може директно да предизвика пукање на спојниците на вселенската рамка и нестабилност на членот, што го прави критичен фактор за успехот или неуспехот на просторните рамки со голем распон.

3. Разлика на терминологија за заедничка просторна рамка

· Тело на просторна рамка: горната просторна решеткаста структура (членови + сферични споеви);

· Лежиште за вселенска рамка: компонента што го пренесува товарот што ја поврзува просторната рамка со основата;

· Основа за вселенска рамка: армирано-бетонска конструкција, капа на куп или изолирана основа која се наоѓа под лежиштето.

Целосна конфигурација на системот

Дел 1: Главен систем на рамката на горниот простор (примарна носечка конструкција)

1. Структурен систем (мејнстрим опции)

· Ортогонална квадратна пирамидна просторна рамка: Најшироко користена; нуди униформа вкочанетост и удобна инсталација на покривот; претпочитан избор за правоаголни стапалки.

· Дијагонална квадратна пирамидна просторна рамка: Супериорни структурни перформанси и малку помала потрошувачка на челик; погоден за средни до големи распони.

· Триаголна пирамидна просторна рамка: висока просторна стабилност; погоден за кружни или полигонални отпечатоци.

· Просторна рамка со заварени топки: Погодна за тешки товари, ултра големи распони (над 80 m), тешки системи за покриви и услови на големо оптоварување.

· Просторна рамка со завртки: Погодна за полесни товари и стандардни големи распони; се одликува со фабричка префабрикација, монтажа на лице место и брза конструкција.

2. Конфигурација на главниот материјал (стандардни спецификации)

· Членови: Бесшевни челични цевки или директно заварени цевки; Материјал: Q355B (мејнстрим за големи распони); Заеднички спецификации: Φ114×4, Φ140×6, Φ159×8, Φ219×10; Q235B може да се користи за помали распони.

· Зглобни топки:

o Топчиња со завртки: Φ200–Φ400; дебелина на ѕидот ≥12mm; Материјал: Q355B.

o Заварени топчиња: Φ250–Φ500; дебелина на ѕидот ≥14mm; вклучува внатрешни ребра за зацврстување.

· Конектори: високо-цврсти завртки од степен 10.9 (специјализирани за просторни рамки); вклучува соодветни конусни глави, крајни плочи, ракави и завртки за прицврстување.

3. Компоненти за покриви и куќишта (целосен систем за покривање)

· Кровни панели: алуминиумско-магнезиум-манган панели со стоечки споеви, профилирани челични листови во боја и панели за дневна светлина (локализирани).

· Секундарна конструкција на покривот: челични цедилки со C/Z пресек (Q355B галванизирана топло, дебелина на облогата ≥80μm), шипки за врзување на покривот и потпори.

· Хидроизолација и изолација: изолационен слој од камена волна или стаклена волна, водоотпорна мембрана за дишење, олуци, доводни цевки и капачиња на гребенот.

Дел II: Систем за носење просторна рамка (јадро за пренос на оптоварување помеѓу горните и долните конструкции)

Лежиштата служат како единствени јазли за пренос на оптоварување помеѓу просторната рамка и бетонската основа; изборот за конструкции со долг распон мора да се заснова на специфични барања за оптоварување:

1. Лежишта за компресија со рамна плоча: Носете само вертикална компресија; се користи за рабните потпори и области со мали хоризонтални сили.

2. Еднонасочни/двонасочни лизгачки лежишта: Ослободете го термичкиот стрес и приспособете го термичкото проширување/контракција; од суштинско значење за просторни рамки со долг распон.

3. Лежишта со шарки (сферични лежишта со шарки): Овозможете ротација и повеќенасочен пренос на сила; се користи на агли, во области со високи хоризонтални сили и во зони со строги сеизмички барања.

4. Лежишта за истегнување (лежишта отпорни на подигање): Се користи на стреата, конзолите и областите што се предмет на значително вшмукување на ветерот за да се спречи подигање на просторната рамка.

Додатоци за лежиште: Основни плочи, ребра за зацврстување, завртки за прицврстување и шипки за прилагодување (за израмнување и прилагодување на висината).

Дел III: Систем на долна основа

Изборот се заснова на геолошки услови, распон и класификација на оптоварување; преовладувачкиот избор за структури со долг распон е комбинацијата на куп-плус-куп-капа:

I. Заеднички типови на темели

1. Армирано-бетонски изолирани подножја: распони од 60–80 m, поволни геолошки услови, умерени оптоварувања.

2. Темели за ленти (континуирани подножја): Издолжени просторни рамки, континуирани потпори, барања за отпорност на висока хоризонтална сила.

3. Темели на купови со капачиња на купови (најпосакувана за долги распони): распони над 80 m, меки почвени темели, тешки товари, зони со висок сеизмички интензитет.

o Видови на купови: Досадни купови излеани на место, купови однапред излеани цевки.

o Капаци на купови: Квадратни/правоаголни армирано-бетонски капачиња на купови (C30/C35 бетон).

4. Темели на сплавови: Проекти со исклучително големи површини, сложени геолошки услови и строги барања за контрола на диференцијално населување.

II. Основна структура на основата и вградени делови

1. Јачина на бетон: Капи на купови/главно тело на темел C30–C35; заслепувачки бетон C15;

2. Вградени делови на основата:

o Вградени челични плочи за потпори: Дебелина 16–20 mm, заварени на арматура на капачето на куп;

o Вградени завртки за прицврстување: За да се зацврстат потпорите на просторната рамка; Челични завртки Q355, комплетни со навртки и плочи за лежиште;

3. Контрола на прецизност (Задолжителни стандарди за конструкции со голем распон):

o Отстапување на оската ≤ ±5 mm;

o Отстапување на висината на горната површина ≤ ±3 mm;

o Висинска разлика помеѓу потпорите во ист распон ≤ 2 mm.

Дел IV: Системи за зацврстување и стабилност

Структурите на челична просторна рамка со голем распон вклучуваат значителни висини и значителни хоризонтални сили (ветер, сеизмички); задолжителен е сеопфатен систем за стабилност:

1. Членови за зацврстување на внатрешната просторна рамка: Вертикални/дијагонални веб-членки помеѓу горните и долните акорди (интегрални за просторната рамка);

2. Затегнување меѓу столбовите: Попречно затегнување (аголна челична или челична цевка) помеѓу бетонски столбови за да се спротивстават на надолжните хоризонтални сили;

3. Хоризонтално затегнување на покривот: Хоризонтални шипки за врзување и дијагонални загради во рамнината на горната жица, формирајќи цврста покривна дијафрагма;

4. Просторни рамки со стреата и фронтонот: затворете ги краевите, зајакнете ја целокупната цврстина и одолејте на оптоварувањата на ветерот;

5. Протези за колена/шипки за врзување: Странични компоненти за стабилност за огради (следејќи ја истата логика како покривот од челик со светлосен мерач).

Дел V: Системи за заштита од корозија, противпожарна заштита и громови

1. Антикорозија

· Фабрички направени компоненти: галванизиран комбинезон на топло (дебелина на облогата од цинк ≥85 μm); зголемена дебелина за крајбрежни или хемиски индустриски зони;

· Место заварување и поправки заварени области: Абразивно минирање за отстранување на 'рѓа + епоксиден прајмер богат со цинк + завршна облога;

· Сферични јазли и завртки: Фабрички поцинкувани; Забрането е сечење на лице место кое ја оштетува облогата.

2. Противпожарна заштита

· Примена на специјализирани огноотпорни облоги (типови со ултра тенок или тенок филм) врз основа на оценката за пожар на зградата; рејтинг на отпорност на пожар од 1,0 часа до 2,0 часа;

· Посебно внимание на држачите за обложување, вградените делови и завртките. 3. Заштита од гром

· Горниот акорд на просторната рамка делува како систем за завршување на воздухот;

·Спроводници надолу формирани преку потпори, завртки за прицврстување и зајакнување на основата;

· Електроди за заземјување инсталирани во основата и поврзани со главната громобранска мрежа на зградата.

Дел 6: Поддршка за инсталација и изградба

1. Методи на инсталација: монтажа парче по парче на висока надморска височина, модуларно дигање, интегрално подигање, кумулативно лизгање (мејнстрим за големи распони);

2.Основна опрема: Вкупна станица, ниво, вртежен клуч, хидрауличен систем за подигање/лизгање, големи кранови, подемен кранови;

3.Помошни материјали: Специјализиран лубрикант за завртки со висока јачина, заптивната смеса, шипки, привремени рамки за поддршка, жици.

Комплетна листа на компоненти

1.Горна просторна рамка: Членови од челична цевка + завртки сфери/заварени сфери + завртки со висока цврстина + конусни глави/крајни плочи;

2.Систем за покривање: Кровни панели + C/Z-порлинки + изолација и хидроизолација + олуци и доводни цевки;

3. Носечки потпори: Фиксни/лизгачки/сферични/отпорни на подигање + завртки за сидро + вградени челични плочи;

4.Потградба/Темел: Изолирани подножја/појасни темели/капачиња на купови (арматура + бетон + вградени делови);

5. Стабилно затегнување: Затегнување меѓу столбовите, хоризонтално зацврстување на покривот, просторни рамки со фронтон;

6. Системи за заштита: галванизирање на топло (антикорозивно), огноотпорни премази, громобранска заштита и заземјување;

7.Помошни средства за инсталација: Привремени потпори, опрема за подигнување, геодетски инструменти, хардвер за прицврстување.

Стандарден лесен челичен покрив наспроти челична структура на просторна рамка со голем распон

·Стандарден покрив од лесен челик: првенствено портални цврсти рамки; распон < 60 m; нема просторен мрежен систем;

· Структура на челична просторна рамка со голем распон: распон ≥ 60m; структура на просторна мрежа; се потпира на интегрално просторно носечко дејство; барањата за темели, потпори и прецизност се значително повисоки од оние за лесни челични конструкции.

Основни предности

1. Способноста за екстра голем распон овозможува дизајни без колони, максимизирајќи го искористувањето на внатрешниот простор.

2. Тридимензионалното структурно однесување обезбедува урамнотежена распределба на оптоварувањето и одлична отпорност на сеизмички сили и притисок на ветерот.

3. Лесни, но цврсти; структурата се спротивставува на целокупната деформација и доделување.

4. Фабричките префабрикувани компоненти овозможуваат брзо склопување на лице место.

5. Флексибилната геометрија поддржува различни форми, вклучувајќи рамни, криви, сферични и неправилни куполи.

6. Стабилна и издржлива структура; долг работен век кога се третира за отпорност на корозија.

Диференцирачки моменти

I. Предности на структурните перформанси

1. Тридимензионална распределба на оптоварување: За разлика од порталните рамки или греди со цврста мрежа (кои се предмет на свиткување и смолкнување), членовите во просторната рамка првенствено доживуваат аксијално напнатост и компресија. Ова обезбедува ефикасно користење на материјалот и намалена само-тежина. Товарите од екстра големи распони се рамномерно распоредени низ потпорите, минимизирајќи ги точките оптоварувања и намалувајќи ги трошоците за темелите.

2. Високо статички неодредена структура: Нуди значителен вишок на безбедност; неуспехот на еден член нема да предизвика тотален колапс. Тој ги надминува рамните фарми и порталните рамки во отпорот на земјотреси, ветер, снег и нерамни населби, што го прави идеален за големи јавни згради како што се стадиони, шупи за складирање јаглен и терминали на аеродроми.

3. Големи простори без столбови: Лесно постигнува јасни распони од 60–150 метри. Спротивно на тоа, порталните рамки обично имаат економичен распон од ≤36 метри, а челичните фарми со голем распон често немаат економичност; вселенските рамки обезбедуваат огромни, непречени ентериери без колони.

II. Определување материјал и цена

1. Намалена потрошувачка на челик за еквивалентни распони

За апликации со голем распон, потрошувачката на челик по единица проектирана површина е помала од онаа на челичните фарми или греди на покривот со цврста мрежа. Просторните рамки со заврткана топка имаат корист од стандардизираното фабричко масовно производство и ниските трошоци преку масовната набавка на примарни материјали (челични цевки и челични топки).

2. Прилагодливост на широк товар

Погоден за широк опсег на примени, од лесни застаклени покриви до тешки шупи за суви јаглен и покриви со опрема. Изборот на материјали може флексибилно да се прилагоди за да се контролираат трошоците - користејќи челик Q235 за полесни товари и Q355 за потешки товари.

III. Производство и преработка Определување

1. Стандардизирани фабрички префабрикувани просторни рамки со завртки со топчиња: членовите на челичните цевки се сечат по должина, главите на конусот и крајните плочи се однапред склопени, а челичните топки се тапкаат - сите во работилницата - пред да се сортираат и пакуваат. Работата на лице место е ограничена на склопување и затегнување на завртки со висока јачина, со минимално потребно заварување. Спротивно на тоа, фармите и крутите рамки често бараат екстензивно спојување и заварување на самото место.

2. Разновидност со висока компонента: Една просторна рамка користи ограничен опсег на спецификации за топчиња, завртки и челични цевки, обезбедувајќи голема заменливост на деловите. Ова го олеснува масовното производство, управувањето со залихите и идното одржување или замена.

IV. Разлики во изградбата и инсталацијата

1. Флексибилни и разновидни методи на инсталација: Различни техники - како што се склопување парче по парче на височина, кревање блокови, интегрално хидраулично подигање и кумулативно лизгање - овозможуваат изградба во голем распон, ултра-висок или ограничен простор. Спротивно на тоа, цврстите рамки на порталот и фармите се значително ограничени од работните радиуси на кран.

2. Контролирана брзина на градба: Истовремената фабричка изработка и монтажата на лице место го скратуваат целокупниот распоред на проектот. Отсуството на екстензивно заварување на самото место ја намалува потребата за откривање на дефекти и антикорозивна преработка.

V. Предности во покривот и архитектонската форма

1. Висока формабилност: правоаголни, кружни, елипсовидни, сферични и двојно заоблени форми се сите остварливи. Цврстите рамки и рамните фарми се борат да создадат заоблени покриви со голем распон, што ги прави просторните рамки идеални за структури со уникатна форма како изложбени центри и спортски стадиони.

2. Удобен распоред на покривот: Еднообразното, редовно распоредување на јазлите со горните жици го олеснува уредното поставување на оградите, панелите на покривот и лентите на покривот. Ова ја поедноставува изградбата на куќиштето на покривот и нуди поголема флексибилност во дизајнирањето на системите за одводнување и распоредот на светларниците.

VI. Предности во издржливоста: Антикорозивна и противпожарна заштита

1. Тенки, униформни членови и зрели галванизирање со топло поцинкување: челичните цевки и топчиња може целосно да се поцинкуваат на топло во фабриката без „мртвите зони“ кои се наоѓаат во структурните делови, што резултира со супериорен антикорозивен квалитет во споредба со крутите рамки со дел H. Ова нуди посебна предност на работниот век во крајбрежни или хемиски корозивни средини.

2. Лесна примена на огноотпорни облоги: Со дискретни членови и податливи површини, нанесувањето на огноотпорни облоги со тенок слој е материјално поефикасна и побрза од обложување на големи греди и столбови со цврста мрежа.

VII. Врвни моменти на O&M по изградбата

1. Лесен со мали оптоварувања за одржување на покривот; едноставен распоред за одржување патеки;

2. Јасно структурно однесување; поединечни оштетени членови може да се заменат на одредени точки без големо демонтирање или модификација на покривот, што резултира со ниски трошоци за одржување.

VIII. Кратка споредба со конкурентни системи

1. Цврсти рамки на порталот: Погодни за мали до средни распони; планарно структурно однесување; се потпира на свиткувачки членови; ниска цена; економичноста нагло опаѓа за распони над 36 m;

2. Челични фарми: Планирано конструктивно однесување; слаба странична вкочанетост; висока само-тежина за големи распони; бара значително заварување на самото место;

3. Челични просторни рамки: Просторно структурно однесување; претпочитан избор за ултра големи распони; висока вкочанетост; флексибилна геометрија; висока безбедносна маржа.

Стандарден процес на изработка

I. Процес на изработка на челични топки

1. Сечење и фалсификување: Пилање округли челични шипки → Греење со средна фреквенција и ковање во груби челични топчиња;

2. Обработка: Струг вртење на сферичната површина → Повеќеаголно дупчење на дупки за завртки и тапкање со помош на машина за дупчење за индексирање според цртежите;

3. Инспекција и НДТ: Инспекција на конец; тестирање на магнетни честички (MPT) за откривање на пукнатини;

4. Антикорозија: Целокупно галванизирање со топло натопи.

Заварени топчиња: Втиснување на челична плоча на две хемисфери → отсекување → Склопување на внатрешни зацврстувачи на прстенот → Заварување со подводен лак за спојување на хемисфери → NDT → Брусење → Поцинкување.

II. Процес на изработка на членови на Space Frame

1. Сечење челични цевки: Сечење со фиксна должина на безшевни или заварени цевки со помош на CNC пили; вклучен додаток за собирање на заварување; рамни завршни лица;

2. Изработка на глава на конус и крајна плоча: Превртување на кованиците во облик;

3. Склопување и заварување: Пред-монтажа на конусни глави/крајни плочи на краевите на цевките; позиционирање преку алатирање; периферно заварување со целосна пенетрација на CO2;

4. Weld NDT: Ултразвучно тестирање (UT) за критични членови со голем распон; проверки на место за заварување од II степен;

5. Исправување и отстранување на 'рѓа: Членови за исправување; шут минирање до Sa2.5 одделение;

6. Анти-корозија: Целокупно топло галванизирање.

III. Обработка на склопови на завртки со висока јачина

1. Кружно сечење челик → Гаснење и калење → Надворешно вртење → Тркалање на конец;

2. Тестирање на цврстина, откривање на пропусти и галванизирање на топло; истовремена обработка и галванизација на соодветните чаури и завртки за поставување.

IV. Фабричко предмонтажа

1. Изберете 1–2 стандардни единици за пробно склопување на жига;

2. Проверете го усогласувањето на топката-дупката, длабочината на вметнување на завртките и вкупната должина на членот;

3. Прилагодете ги димензиите на нестандардните делови за да обезбедите непречено склопување на лице место.

V. Пакување и класификација

Број на компоненти по зона и спецификација; членови на пакувањето, челични топки и завртки посебно; означи со броеви на оски.

VI. Процедури за собрание на лице место

1. Анкетирање и распоред; израмнување и позиционирање на потпорите;

2. Изведба врз основа на планот за градба: склопување парче по парче на висина / кревање блок / интегрално подигање;

3. Прво составете ги топчињата и членовите од долната акорд → инсталирајте веб-членки → составете го горниот акорд; затегнете ги завртките со висока јачина од степен 10.9 за да го дизајнирате вртежниот момент користејќи вртежен клуч;

4. Инспекција на подточка, допир на антикорозивна обвивка на завари и нанесување на огноотпорен слој.

Забелешка: Разлики за просторни рамки со заварени топки

Целосно заварување на споеви на лице место; откривање на дефекти за секое поминување на заварување; нема процес на затегнување на завртките со висока јачина.

Клучни параметри за изведба

I. Геометриски спецификации на главните компоненти

1. Челични тубуларни членови на просторна рамка (Q235B/Q355B; Q355B се претпочита за големи распони)

Вообичаени дијаметри на цевки × дебелини на ѕидовите: φ60×3,5, φ76×4, φ89×4, φ114×4, φ140×6, φ159×8, φ180×10, φ219×10

Должина на готовиот член: 1,0м–3,5м (стандардна големина на решетка: 1,5м–3,0м);

Толеранција на правичност на производството: ≤L/1000; отстапување на перпендикуларноста на крајното лице: ≤0,5mm.

2. Завртки сфери

Дијаметар на сфера: φ100, φ120, φ140, φ160, φ180, φ200–φ400;

Дебелина на ѕидот: 12–20 mm; аголна толеранција за дупки со навој на површината на сферата: ±15′.

3. Поврзани сврзувачки елементи

Завртки со висока јачина од степен 10.9: M12, M14, M16, M20, M22, M24, M27, M30; додатоци: ракави, конусни глави, крајни плочи, завртки за заклучување.

4. Плочи за поддршка

Дебелина на основната плоча: 16–30 mm; Дебелина на плочата за зацврстување: 12–20 mm; вградени сидро завртки: Q355.

II. Материјални механички својства

III. Структурни носечки перформанси

1. Носечки карактеристики: Сите членови во структурата на челична просторна рамка со голем распон се предмет на аксијално напнатост или компресија; нема флексирани членови; тоа е високо статички неодредена структура; неуспехот на поединечни членови не предизвикува севкупен колапс.

2. Типични применливи распони

1. Просторни рамки со завртки: 12m–80m;

2. Просторни рамки со заварени сфери: 50m–180m (за ултра големи распони и тешки товари). 3. Типични вредности на оптоварување на покривот: Мртво оптоварување 0,30–0,80 kN/m²; живо оптоварување 0,5–1,0 kN/m²; тешките конструкции (на пр., суви бараки за јаглен) може да надминат 2,0 kN/m².

4. Термичка деформација: Лизгачките потпори мора да се инсталираат за распони поголеми од 60 m во една насока за да се ослободат напрегањата на термичко проширување/контракција.

IV. Стандарди за откривање на завар и дефекти

1. Обемни завари помеѓу членовите и главите на конусот: Завари од II степен; 100% ултразвучно тестирање (UT) за критични членови со долг распон; 20% случајно земање примероци за стандардни членови.

2. Завари со задник за заварени сфери: Завари од II степен; 100% откривање на недостатоци за критични проекти.

V. Антикорозивни параметри

1. Фабрички готови производи: Топло поцинкување; дебелина на облогата од цинк ≥85 μm (≥120 μm за крајбрежни корозивни зони).

2. Поправка на оштетените површини на лице место: Пескарење до Sa2.5 степен → епоксиден прајмер богат со цинк + среден слој + завршен слој; вкупна дебелина на сув филм ≥120 μm.

VI. Параметри за заштита од пожар

За јавни згради и индустриски постројки, нанесете огноотпорни премази со тенок или ултратенок филм врз основа на бараниот рејтинг на пожар (ограничувања на отпорност на пожар од 0,5 часа, 1,0 часа, 1,5 часа или 2,0 часа); дебелината на облогата мора да биде во согласност со релевантните стандарди.

VII. Контролни параметри за инсталација

1. Отстапување на оската за поддршка ≤±5 mm; надморска височина на горната површина ≤±3 mm; висинска разлика помеѓу соседните носачи ≤2 mm.

2. Вртежниот момент на крајно затегнување на завртките со висока јачина мора строго да се придржува до наведените вредности; длабочината на заглавување на конецот мора да биде во согласност со дизајнерските цртежи.

VIII. Референтна потрошувачка на челик (по проектирана површина)

Лесни покриви за дневно осветлување: 12–22 kg/m²

Стандардни индустриски постројки и места: 22–35 kg/m²

Тешки шупи за суви јаглен и покриви за поддршка на тешка опрема: 35–60 kg/m²