Nyheder - Stålkonstruktion: Et centralt struktursystem i moderne ingeniørkunst

Inden for moderne arkitektur, transport, industri og energiteknik,stålkonstruktion, med sine dobbelte fordele i både materiale og struktur, er blevet en central drivkraft for innovation inden for ingeniørteknologi. Ved at bruge stål som sit bærende kernemateriale overskrider det begrænsningerne i traditionelle strukturer gennem industrialiseret produktion og modulær installation og leverer effektive løsninger til en bred vifte af komplekse projekter.

Fordele og ulemper ved stålkonstruktion - CHINA ROYAL STEEL

Definition og art af stålkonstruktion
En stålkonstruktion refererer til et bærende konstruktionssystem bestående afstålplader, stålprofiler (H-bjælker, U-kanaler, vinkelstålosv.) og stålrør, der er fastgjort ved hjælp af svejsning, højstyrkebolte eller nitter. Dens essens er at udnytte ståls høje styrke og sejhed til jævnt at overføre lodrette belastninger (dødvægt og udstyrsvægt) og vandrette belastninger (vind og jordskælv) fra en bygning eller et projekt til dens fundament, hvilket sikrer strukturel stabilitet. Sammenlignet med betonkonstruktioner ligger den centrale fordel ved stålkonstruktioner i deres mekaniske egenskaber: deres trækstyrke kan nå over 345 MPa, mere end 10 gange så høj som almindelig beton; og deres fremragende plasticitet gør det muligt for dem at deformere under belastning uden at knække, hvilket giver en dobbelt garanti for strukturel sikkerhed. Denne egenskab gør dem uerstattelige i scenarier med store spændvidder, højhuse og tung belastning.

Hovedtyper af stålkonstruktioner

(I) Klassificering efter strukturel form
Gateway-rammestruktur: Denne struktur, der består af søjler og bjælker, danner en "gateway"-formet ramme, koblet sammen med et støttesystem. Den er velegnet til industrianlæg, logistiklagre, supermarkeder og andre strukturer. Almindelige spændvidder varierer fra 15 til 30 meter, hvoraf nogle overstiger 40 meter. Komponenter kan præfabrikeres på fabrikker, hvilket muliggør installation på stedet på bare 15 til 30 dage. For eksempel bruger JD.coms Asia No. 1 Logistics Park-lagre primært denne type struktur.
Spærstruktur: Denne struktur består af lige stænger, der er forbundet med knudepunkter for at danne en trekantet eller trapezformet geometri. Stængerne udsættes kun for aksiale kræfter, hvilket fuldt ud udnytter stålets styrke. Spærstrukturer bruges almindeligvis i stadiontage og broers hovedspænd. For eksempel anvendte renoveringen af Beijing Workers' Stadium en spærstruktur for at opnå et 120 meter søjlefrit spænd.
Rammekonstruktioner: Et rumligt system dannet af stift forbundet bjælker og søjler tilbyder fleksible plantegninger og er det almindelige valg til højhuse og hoteller.
Gitterstrukturer: Et rumligt gitter bestående af flere elementer, ofte med regelmæssige trekanter og firkantede knudepunkter, tilbyder stærk integritet og fremragende jordskælvsmodstand. De bruges i vid udstrækning i lufthavnsterminaler og konferencecentre.

(II) Klassificering efter belastningskarakteristika
Bøjningselementer: Repræsenteret af bjælker, modstår disse elementer bøjningsmomenter med kompression øverst og træk nederst. De bruger ofte H-profiler eller svejsede kasseprofiler, såsom kranbjælker i industrianlæg, og skal opfylde krav til både styrke og udmattelsesmodstand.
Aksialt belastede elementer: Disse elementer er kun udsat for aksial spænding/kompression, såsom gitterstænger og gitterelementer. Ankerstænger er designet til styrke, mens kompressionsstænger kræver stabilitet. Cirkulære rør eller vinkelstålprofiler anvendes typisk. Excentrisk belastede komponenter: Disse udsættes for både aksiale kræfter og bøjningsmomenter, såsom rammesøjler. På grund af belastningens excentricitet ved bjælkeenderne kræves symmetriske tværsnit (såsom kassesøjler) for at afbalancere kræfterne og deformationerne.

Kernefordele ved stålkonstruktioner
(I) Fremragende mekaniske egenskaber
Høj styrke og lav vægt er de vigtigste fordele ved stålkonstruktioner. For et givet spændvidde er egenvægten af en stålbjælke kun 1/3-1/5 af en betonbjælkes. For eksempel vejer en stålbjælke med et spændvidde på 30 meter cirka 50 kg/m², mens en betonbjælke vejer over 200 kg/m². Dette reducerer ikke kun fundamentsomkostningerne (med 20%-30%), men afbøder også seismiske effekter og forbedrer konstruktionens seismiske sikkerhed.
(II) Høj byggeeffektivitet
Over 90 % af stålkonstruktionskomponenter præfabrikeres på fabrikker med millimeterpræcision. Installation på stedet kræver kun hejs og tilslutning. For eksempel tager en 10-etagers kontorbygning i stål kun 6-8 måneder fra komponentproduktion til færdiggørelse, hvilket er en reduktion på 40 % i byggetiden sammenlignet med en betonkonstruktion. For eksempel opnåede et præfabrikeret stålboligprojekt i Shenzhen en byggehastighed på "én etage hver syvende dag", hvilket reducerede lønomkostningerne på stedet betydeligt.
(III) Stærk jordskælvsmodstand og holdbarhed
Ståls sejhed gør det muligt for stålkonstruktioner at afgive energi gennem deformation under jordskælv. For eksempel oplevede en stålkonstruktionsfabrik i Chengdu under Wenchuan-jordskælvet i 2008 kun mindre deformation og ingen risiko for kollaps. Desuden kan stål efter korrosionsbeskyttelse (galvanisering og belægning) have en levetid på 50-100 år med langt lavere vedligeholdelsesomkostninger end betonkonstruktioner.
(IV) Miljøbeskyttelse og bæredygtighed
Genbrugsraterne for stål overstiger 90 %, hvilket gør det muligt at smelte det om og forarbejde det efter nedrivning, hvilket eliminerer forurening fra byggeaffald. Derudover kræver stålkonstruktioner ingen forskalling eller vedligeholdelse, kræver minimalt vådarbejde på stedet og reducerer støvudledningen med over 60 % sammenlignet med betonkonstruktioner, hvilket er i overensstemmelse med principperne for grønt byggeri. For eksempel blev nogle komponenter genbrugt i andre projekter efter nedtagningen af Ice Cube-arenaen til vinter-OL i Beijing i 2022, hvilket opnåede ressourcegenbrug.

Udbredt anvendelse af stålkonstruktioner
(I) Byggeri
Offentlige bygninger: Stadioner, lufthavne, konference- og udstillingscentre osv. er afhængige af stålkonstruktioner for at opnå store spændvidder og rummelige designs.
Beboelsesbygninger: Præfabrikerede stålstrukturerede boliger bliver mere og mere populære og kan opfylde personlige boligbehov.
Erhvervsbygninger: Superhøje kontorbygninger og indkøbscentre, der bruger stålkonstruktioner til at opnå komplekse designs og effektiv konstruktion.
(II) Transport
Broteknik: Broer over havet og jernbanebroer. Stålbroer tilbyder store spændvidder og er stærke mod vind og jordskælv.
Jernbanetransport: Overdækninger til metrostationer og skinnebjælker til letbane.
(III) Industriel
Industrianlæg: Tunge maskinanlæg og metallurgiske anlæg. Stålkonstruktioner kan modstå belastningerne fra stort udstyr og muliggøre efterfølgende modifikationer af udstyr.
Lagerfaciliteter: Kølekædelagre og logistikcentre. Portalrammekonstruktioner opfylder krav til opbevaring med store spændvidder og er hurtige at konstruere og hurtigt idriftsætte.
(IV) Energi
Kraftanlæg: Hovedbygninger til termiske kraftværker og transmissionstårne. Stålkonstruktioner er velegnede til høje belastninger og barske udendørsmiljøer. Ny energi: Vindmølletårne og solcellemonteringssystemer har lette stålkonstruktioner for nem transport og installation, hvilket understøtter udvikling af ren energi.