Una breve discusión sobre los puntos de diseño de los edificios de fábrica con estructura de marco rígido de portal de gran envergadura

En el estudio y el trabajo, todos inevitablemente entrarán en contacto con los papeles. Los artículos son una herramienta para comunicar los resultados académicos. Creo que a muchos amigos les preocupa escribir ensayos. Los siguientes son los puntos de diseño de las fábricas de estructuras de marco rígido de pórtico de gran envergadura que he recopilado para su referencia, espero que sean de ayuda para los amigos que lo necesiten.

Resumen:

Con el continuo desarrollo de la sociedad moderna, la tecnología de construcción de edificios industriales también mejora constantemente. Muchas empresas utilizan pórticos de luces largas en la construcción de fábricas. Debido a que este tipo de estructura de edificio tiene un bajo costo, cierta estética y un proceso de instalación muy simple, ha sido muy valorada por muchas empresas de construcción e incluso se utiliza en muchos edificios de gran altura, almacenes y salas de exposiciones. Con base en esto, este artículo analiza principalmente el diseño y la aplicación de edificios de fábricas de acero liviano con estructura rígida tipo pórtico de gran envergadura, estudia sus puntos de diseño tanto desde el punto de vista estructural como de aplicación, y realiza un estudio integral sobre algunos temas que deben tenerse en cuenta. atención en el diseño de edificios industriales ligeros de acero con estructura rígida y propone recomendaciones en consecuencia.

Palabras clave:

Marco de portal; diseño de taller; aplicación;

1. Introducción

Comparado con edificios de fábrica tradicionales. La fábrica de marco rígido tipo pórtico de gran luz, debido a su menor carga de trabajo, mayores beneficios integrales y fácil desmontaje, puede ahorrar muchos costos a las empresas y es adecuada para la construcción de varias empresas con ciclos de construcción cortos. Si una empresa quiere construir una fábrica rápidamente, una fábrica de acero ligero con estructura rígida de portal de gran envergadura es una muy buena opción. En los últimos años, muchas empresas han comenzado a diseñar edificios industriales de acero ligero con estructura rígida de pórtico de gran envergadura, pero todavía existen algunos problemas de calidad en los proyectos de construcción actuales. Este artículo detalla los puntos técnicos del diseño de marcos de portal, con la esperanza de aportar ideas e inspiración a todas las empresas.

2. Características y ámbito de aplicación de la estructura de pórtico rígido de grandes luces.

En los últimos años, el nivel de producción industrial ha aumentado año tras año, las condiciones de fabricación y procesamiento han mejorado efectivamente y el proceso general de industrialización ha entrado en una nueva era. El contenido técnico y el valor de la aplicación de la industria de la construcción han mejorado a pasos agigantados. El edificio de la fábrica de acero liviano con marco rígido tipo pórtico de gran envergadura es una estructura de placa de acero de color. Debido a su peso ligero y buena resistencia a los terremotos, cumple con los requisitos del vigoroso desarrollo de edificios ecológicos en mi país y es el favorito de muchos arquitectos. En particular, este tipo de estructura de construcción tiene ventajas únicas, ya que aporta un mayor rendimiento de seguridad y beneficios económicos a las empresas. En la actualidad, todos los ámbitos de la vida en nuestro país han comenzado a aumentar la aplicación de talleres de acero liviano con estructura rígida de pórtico de gran envergadura, utilizando tecnología madura de estructura de acero, combinada con informatización, inteligencia y humanización, para permitir el desarrollo de portales de gran envergadura. Talleres de acero ligero con estructura rígida. Las perspectivas son más prometedoras. En la actualidad, la especificación aplicable a los edificios de fábricas de acero ligero con pórtico de gran luz son las "Especificaciones técnicas para estructuras de acero de casas ligeras con pórtico", que estipulan en detalle que la luz del pórtico no debe exceder los 36 m, y la longitud total La altura del edificio debe ser de 4 a 9 m y fortalecer aún más el equipo estructural rígido del edificio en general.

3. Puntos clave en el diseño de naves industriales de estructura rígida tipo pórtico de grandes luces

3.1 Ahorro de costes y disposición y estructura razonables.

Generalmente, los edificios de fábrica con estructura de pórtico de gran envergadura se determinan en función del uso real y los requisitos de proceso del edificio. Generalmente miden de 9 a 35 m, con una luz de 20 a 30 m, y tienen una longitud de 9 a 35 m. el más rentable. Generalmente, la cantidad de acero utilizada en un marco rígido depende de su espaciamiento, pero la cantidad de acero usado en una viga de grúa aumentará a medida que aumenta el espacio entre los marcos rígidos. Comparando la experiencia de construcción previa, se puede encontrar que se utilizan luces de 5 a 8 m con grúas sin puente, y que a menudo se usa una gran separación entre columnas para luces grandes, siendo de 3 a 5 m la más adecuada. Si se utiliza una grúa con una altura de 10 t o una carga suspendida grande, la distancia entre columnas es de aproximadamente 6 m.

La altura promedio del marco del pórtico es de 4 ~ 9 m, y el puente grúa no supera los 12 m. La pendiente del techo es de 1/8 ~ 21/1 y el drenaje del techo cumple con los requisitos de producción. Adoptar la pendiente más pequeña posible puede reducir eficazmente las cargas de viento y ahorrar materiales de construcción. Si la carga de viento no es muy grande y la altura del edificio no es alta, el marco rígido se puede reducir adecuadamente.

Si la luz de diseño del edificio de la fábrica no es muy grande, se puede utilizar una forma de cumbrera única y doble pendiente. En otros casos, se requiere una correa a cada lado de la cumbrera y una cumbrera adicional requiere una correa adicional. Al mismo tiempo, se deben agregar materiales de drenaje interior para evitar condiciones de viento y lluvia, que pueden causar acumulación de agua y nieve en el taller y aumentar la carga del taller. Si la carga es demasiado grande, se filtrará al taller y afectará a la empresa. Por lo tanto, desde la perspectiva del ahorro de costos y el aumento de los beneficios económicos, se puede adoptar el método de múltiples crestas y múltiples pendientes.

3.2. Diseño de la sección transversal de los componentes

Para aprovechar al máximo el papel de los materiales, el acero se guarda de acuerdo con el diseño estructural del marco del pórtico de gran luz. Generalmente, se utilizan vigas y columnas de sección transversal variable, y la altura de la sección transversal y el espesor del alma se cambian si es necesario. Cuando hay un puente grúa, las columnas están hechas de miembros de sección igual, la carga del techo es liviana, la luz de la viga de acero es grande y la sección en forma de I se corta principalmente entre los miembros de flexión. Para marcos de pórtico, se debe aprovechar al máximo la resistencia al pandeo de la placa. Cuando la sección transversal no cumple con los requisitos, primero se debe engrosar la placa de brida para lograr mejores resultados económicos. Este diseño también puede simplificar la estructura de pie de columna del marco del pórtico, reducir los requisitos de cimentación y reducir aún más los costos del proyecto. Si hay un puente grúa con requisitos estrictos de rigidez lateral, los pies de la columna deben diseñarse con juntas de acero.

3.3.Disposición y estructura de la estructura portante

El sistema de sustentación del pórtico de grandes luces incluye tirantes rígidos, apoyos entre columnas y apoyos laterales. Todo el sistema de conocimiento puede garantizar la estabilidad general del marco rígido y transferir cargas longitudinales y horizontales a la base.

Al instalar los soportes entre columnas, los soportes laterales del techo se pueden configurar al mismo tiempo para formar un sistema geométricamente inalterado. Se pueden colocar tirantes rígidos en las esquinas del marco rígido. Si los pilares del edificio de la fábrica son altos y no hay grúa, se pueden configurar soportes de doble capa entre las columnas de acuerdo con el ángulo de los soportes. El ángulo entre los soportes y la superficie del agua debe mantenerse entre 30° y 60°. °. La grúa actúa como un tirante longitudinal y las columnas superior e inferior no tienen soportes inferiores para reducir la tensión térmica de la viga de la grúa. Una vez que el ángulo de los soportes en forma de cruz entre columnas es inferior a 30°, los soportes de las columnas superiores pueden tener forma de espiga o de W. En talleres sin grúa se pueden utilizar soportes transversales de acero con dispositivos tensores. Cuando hay una grúa de más de 5 t, se deben utilizar soportes de acero circulares transversales y se deben instalar soportes de techo longitudinales para mejorar la rigidez lateral de la viga de la grúa.

3.4. Colocación de soportes en ángulo

Durante la construcción, es necesario considerar que la viga del marco rígido puede estar bajo presión, y se deben proporcionar soportes en ambos lados de la viga de presión. como soportes laterales. En el proceso de construcción real, los tirantes en ángulo se utilizan a menudo como puntos de apoyo fuera del plano de las vigas de acero para reducir la tensión de las vigas de acero, mejorar la estabilidad de toda la estructura del edificio, reducir adecuadamente la longitud del soporte y aumentar las fuerzas internas. Durante la construcción se proporcionan soportes angulares para garantizar la precisión de la instalación. Generalmente, se proporciona un refuerzo de esquina para cada correa con un espacio de 2 a 4 m. Al diseñar tirantes en ángulo, también debe prestar atención a las siguientes cuestiones:

Primero, si la sección transversal de la viga de acero es grande, la resistencia de los tirantes en ángulo debe calcularse con precisión de acuerdo con reglas fijas. .

En segundo lugar, no es fácil que el grosor de las correas conectadas por los tirantes angulares sea demasiado fino. Si es inferior a 2 mm, la viga de acero no se apoyará. Por lo tanto, es necesario calcular de antemano la capacidad de carga local de las correas.

En tercer lugar, todavía existe controversia sobre si la longitud calculada de las columnas de acero con arriostramientos en las esquinas se puede medir en función del espaciamiento. Sin experiencia, se recomienda tomar 1,1 veces el espacio entre refuerzos [1].

3.5. Diseño de conexión de placa final de marco rígido de pórtico de gran envergadura

Para mejorar la conveniencia de la construcción, la luz del marco rígido comúnmente utilizada es de 15 ~ 36 m, que se transporta y Procesado en sitio. El proceso de instalación involucra las características de conexión de la estructura de la placa final. La conexión de la placa final es el método más rentable de todo el diseño de conexión del nodo y se usa ampliamente en marcos de pórtico livianos de gran luz. En comparación con el empalme de bridas y el empalme de alma ordinario, la conexión de placa final puede reducir los costos de material y aumentar la estructura general. Hay tres formas de empalme de placas terminales: vertical, inclinada y horizontal. Las conexiones de placa terminal también se prueban para detectar momentos de flexión y fuerzas de corte. Diseñe de acuerdo con la tensión máxima, utilice pernos de alta resistencia y los pernos de conexión de la placa final deben disponerse simétricamente, no menos de dos filas. El espesor de la placa final no debe ser inferior a 1 cm. La brida y la placa final se sueldan utilizando tecnología de soldadura a tope de penetración total para garantizar la calidad de la soldadura.

3.6. Valor de la carga viva del techo

En la actualidad, la estructura de diseño de los pórticos de luces largas utilizados en el mercado se formula principalmente de acuerdo con las especificaciones de diseño relevantes. Después de la investigación, se encontró que la carga viva en el código de diseño de estructuras de acero es de 0,5 kN/m2, pero si el área de carga del componente es grande, el factor de reducción multiplicador es de 0,6. El pórtico de gran luz cumple esta condición y la carga viva es de 0,3 kN/m2.

Estos datos varían mucho entre países nacionales y extranjeros. El diseño de este tipo de casa en el extranjero debe considerar una carga adicional de 0,15 ~ 0,5 kn/m2, pero no existe tal descripción en el contenido de diseño de nuestro país. Por lo tanto, las columnas y vigas de algunos marcos de edificios de fábricas son demasiado delgadas y se deduce la carga. Si se encuentra con condiciones climáticas adversas, como vientos fuertes, es posible que se exceda la cuota de carga, lo que fácilmente puede causar problemas de seguridad en el taller. Por lo tanto, al construir pórticos de luces largas, debemos prestar atención al valor de la carga viva de la casa y no podemos deducirla ciegamente para garantizar la estabilidad del edificio de la fábrica.

3.7. Es necesario calcular una luz razonable.

El problema de la luz afecta en gran medida a la estabilidad de la estructura de la fábrica. Debido a que los diferentes procesos de producción pueden tener grandes diferencias en el uso, algunas empresas incluso esperan configurar razonablemente la forma y el tamaño de la fábrica de acuerdo con sus propios requisitos de uso. En este caso, es necesario calcular de antemano qué tramo puede ayudar a la empresa a ahorrar costes y cumplir al máximo los requisitos del proceso de producción. Para determinar una luz razonable según la altura de la casa, primero calcule la altura de la viga y la carga. Después de determinar los dos valores, la cantidad de acero utilizada en el marco rígido de gran luz aumentará adecuadamente, pero el costo total será menor y se puede ahorrar más espacio, por lo que el efecto general es muy bueno. Mediante cálculos, se descubrió que si la cornisa es demasiado alta y el vano es demasiado grande, instalar una columna pendular en el medio puede ahorrar alrededor del 20% del consumo de acero en comparación con un marco rígido de un solo vano. Un vano más económico. debe seleccionarse durante el diseño [2].

3.8.Determinación de la separación entre pórticos rígidos

La separación de los precios de las viviendas está relacionada con factores como la luz de carga de la casa. Si elige un espaciamiento mayor, encontrará que la cantidad de acero utilizada para las correas no es económica. Para cumplir con los requisitos de las especificaciones, la distancia entre las columnas del marco rígido es de 6 a 9 m.

3.9. Medidas de resistencia al viento para los pies de las columnas

En proyectos reales, ocasionalmente se escucha que las columnas de marco rígido se arrancan de raíz con los fuertes vientos. De hecho, la razón principal no es que el cálculo de la carga sea incorrecto, sino que la fuerza transferida al pie de la columna se olvida al soportar la columna. En particular, las dimensiones verticales del edificio son pequeñas, implicando sólo un pequeño número de columnas para resistir las cargas del viento, y el arriostramiento aportará una gran fuerza de tracción a los pies de las columnas. Si no existe un método de fijación confiable para la base de la columna, es probable que se arranque. Por lo tanto, en áreas propensas a vientos fuertes, se debe prestar especial atención a las medidas resistentes al viento en los pies de las columnas, como colocar pernos de seguimiento y placas de seguimiento en los extremos de los pies de las columnas [3].

3.10, Diseño de protección contra incendios

Como todos sabemos, aunque el marco de pórtico de gran luz tiene muchas ventajas, su rendimiento de protección contra incendios es deficiente, especialmente cuando cambia la temperatura en el taller. son grandes, pandeo interno. La resistencia y el módulo elástico disminuyen al aumentar la temperatura.

En caso de un incendio repentino, la estructura de acero del edificio de la fábrica perderá su capacidad de carga debido al rápido aumento de temperatura, lo que provocará el colapso del edificio de la fábrica. Para mejorar la estabilidad de la estructura de acero a altas temperaturas, es necesario tomar medidas de protección para la estructura de acero. Es necesario clasificar los riesgos de incendio y todos los diseñadores deben determinar el grado de protección contra incendios de los pórticos y los talleres de acero ligero. Al mismo tiempo, de acuerdo con las especificaciones y requisitos de protección de mi país, se garantiza la calidad de los componentes de acero y se evita en la mayor medida el impacto negativo de las altas temperaturas en las estructuras de acero. Al mismo tiempo, medidas como el recubrimiento de materiales ignífugos en la superficie de las estructuras de acero también se pueden utilizar para mejorar el rendimiento ignífugo de los talleres de estructuras de acero. Además, el diseño de la estructura de acero debe basarse en la situación general y considerar el trabajo de diseño desde múltiples ángulos. Por ejemplo, las salidas de emergencia para los ascensores de evacuación deben configurarse de acuerdo con los requisitos de las regulaciones nacionales para que los empleados en el lugar. La fábrica puede evacuar en el menor tiempo posible en caso de pérdidas económicas y garantizar la seguridad personal de los empleados.

3.11, diseño resistente al agua.

Los materiales necesarios para la construcción de la fábrica con estructura rígida de pórtico de gran envergadura son placas de acero de color metálico. Aunque es muy bonito, siempre existe el problema de la impermeabilización. Al construir una fábrica de estructura rígida tipo pórtico de gran envergadura, es muy necesario hacer un buen trabajo en el diseño de impermeabilización. Debido a la gran conductividad térmica de la propia placa de acero de color metálico, cuando el entorno externo en contacto con ella cambia mucho, se producirá una cierta diferencia de temperatura, lo que hará que la placa de acero de color se encoja, lo que provocará un error de desplazamiento en la interfaz, por lo que es muy fácil que haya fugas. El problema es que la interfaz de la placa de acero de color es un área de alto riesgo de fugas de agua. En el sistema de estructura de acero, la estructura de acero en sí es propensa a cambios de temperatura, deformación debido a fuerzas externas como cargas de viento y fugas de agua en las conexiones del punto de apoyo. Debido a las diferentes conexiones de materiales, la tensión causada por los cambios de temperatura en piezas especiales no está sincronizada y las fugas ocultas deben repararse a tiempo. Para el diseño impermeable de placas de acero de color metálico, se debe adoptar el método de primero desviar y luego tapar, se debe prestar atención a todo el proceso de diseño y construcción y el proyecto de impermeabilización debe tratarse como un proyecto sistemático. En la etapa de diseño, se deben considerar muchos factores como la pendiente, la longitud de la pendiente, los componentes, etc., y se deben adoptar científicamente las especificaciones del color de la placa de acero. Diseñe secciones transversales razonables y suficientes puntos de caída de agua, e introduzca medidas estructurales impermeables detalladas para reducir teóricamente la posibilidad de fugas de agua. Durante el proceso de construcción, el personal de construcción también debe mejorar el diseño y supervisar los enlaces de construcción durante el proceso de construcción. Una vez que se descubren los problemas, se deben rectificar de manera oportuna, realizar inspecciones de aceptación, mantener registros de las pruebas de rociado de agua en las casas y controlar estrictamente la calidad de la construcción. Incluso después de la aceptación, se requiere un mantenimiento regular para garantizar que no exista ningún peligro oculto de fuga de agua antes de que pueda ponerse en uso [4].

3.12. Calcular la fuerza lateral interna del marco rígido.

Actualmente existen muchos métodos entre los que elegir en el proceso de cálculo de esfuerzos internos. El cálculo de las fuerzas internas de estructuras pórticas rígidas de sección variable suele utilizar el método de análisis elástico. Aunque los parámetros requeridos se pueden obtener utilizando otros métodos de cálculo, la precisión básica del cálculo no es tan alta como la del método de análisis elástico. Además, el análisis plástico también es un método comúnmente utilizado, pero este método sólo se utiliza para el cálculo de las fuerzas internas de todas las columnas de acero de secciones iguales en el marco rígido. En el proceso de cálculo específico se suele utilizar el método de elementos finitos de barra unitaria y los parámetros necesarios para el cálculo son relativamente complejos, por lo que los efectos producidos durante el terremoto se pueden determinar mediante este método. Al mismo tiempo, los resultados de la fuerza interna se determinan según diferentes condiciones de carga. En el proceso de análisis específico, es necesario determinar la combinación específica de diferentes cargas, y los resultados de la fuerza interna causada por diferentes combinaciones también son muy diferentes. Durante el proceso de cálculo, intente encontrar la combinación de fuerzas internas que controla la sección transversal, controle la posición de la sección transversal de la parte superior de la columna de conexión inferior y la sección transversal de la viga. Finalmente, hay relativamente muchos factores que influyen en la fuerza interna lateral. Por lo tanto, es necesario determinar qué factores son los principales factores de influencia y cuáles son los factores de influencia secundarios durante el proceso de cálculo. Debido a que el método de análisis elástico se usa generalmente para determinarlos durante el proceso de cálculo, solo es necesario obtener el valor de la carga estándar durante el proceso de cálculo específico. Aunque algunos otros datos también tendrán un cierto impacto en el resultado final, como el coeficiente de carga parcial, la complejidad de este coeficiente es relativamente alta, por lo que durante el proceso de cálculo, los resultados del cálculo y análisis de la fuerza interna lateral del El marco rígido es muy importante para la construcción de la estructura del marco rígido. En el proceso de construcción posterior, la ubicación de construcción correspondiente debe seleccionarse en función del valor específico de la medición del desplazamiento, por lo que se debe prestar atención a este proceso.

4. Conclusión

En resumen, debido al desarrollo relativamente tardío de las empresas de estructuras de acero en mi país, es posible que sea necesario determinar muchos detalles de la construcción mediante múltiples cálculos en el diseño real, y Muchos trabajadores no tienen una gran experiencia en construcción, lo que da como resultado resultados de construcción insatisfactorios y una baja estabilidad estructural general. Por lo tanto, los diseñadores deben aprender más sobre estructuras de acero, cambiar los conceptos de diseño, mejorar los problemas existentes, garantizar la mejora de la calidad del diseño de ingeniería y promover un mayor desarrollo de la nueva estructura de acero de portal de mi país.

Referencia

[1] Investigación de aplicaciones sobre la capacidad de carga plástica de Liang Huixi de gran luz [viga inclinada con marco en forma de J] [D] Shenyang: Universidad de Shenyang, 2017.

Zhang Bo. Diseño y análisis de una estructura de marco rígido de pórtico de gran luz [D] Universidad de Ingeniería de Handan Hebei, 2014.

[3] Investigación sobre el diseño de optimización de la resistencia al viento del [marco rígido en forma de J] de luz súper larga de Dong Chao. Guangzhou: Universidad de Guangzhou, 2012.

Diseño estructural de Pan Zhelin de un edificio de fábrica de acero ligero de gran luz[J]. Arquitectura de Zhejiang, 2011, 28 (03): 19-21.

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