Projekt prefabrikovaného skladu pre logistiku v Peru: štrukturálna analýza a návrhová schéma

Projekt logistického skladu v Peru: štrukturálna analýza a návrhová schéma

 

 

Tento projekt je logistický sklad v Peru s lichobežníkovou hlavnou rovinou. Základné rozmerové parametre sú: šírka 80,59~114,1m (dve rovnobežné strany lichobežníka), dĺžka 190m a výška budovy 15,2m; konštrukčné rozpätie je 23~24m a rozstup stĺpov (vzdialenosť medzi každým rozpätím) je 22m. Pôvodný návrh klienta prevzal konštrukciu krovu. Na základe veľkosti rozpätia, charakteristík zaťaženia a požiadaviek na využitie logistického skladu CBC navrhne klientovi štruktúru siete. čo môže dokonale uspokojiť požiadavky klientov a znížiť celkovú spotrebu ocele.

 

 

Konštrukcia priehradového nosníka je plošný silový{0}}nosný systém, ktorý pozostáva najmä z horných pásov, spodných pásov a pásových prvkov. Jeho nosné charakteristiky-sú sústredené v rovine: horné pásy znášajú tlak, spodné pásy ťah a prvky rebier (diagonálne prvky a vertikálne prvky) prenášajú šmykovú silu. Celkové zaťaženie je vyvážené osovou silou prvkov. V kombinácii s parametrami projektu má jeho silová-ložisko zjavné obmedzenia:

1. Nedostatočná prispôsobivosť rozpätia: Rozpätie tohto projektu dosahuje 23~24 m, čo patrí do kategórie stredného-rozpätia (podľa Technickej špecifikácie pre vesmírne mriežkové štruktúry JGJ 7-2010 je stredné rozpätie 30 m ~ 60 m a 23 ~ 24 m stredného rozpätia sa blíži k dolnej hranici rozpätia). Pre priehradovú konštrukciu v tomto rozpätí je potrebné výrazne zväčšiť veľkosť prierezu pásov a prvkov stojiny, aby sa splnili požiadavky na pevnosť a stabilitu, čo pravdepodobne povedie k nadbytočným prvkom, zvýšenej vlastnej hmotnosti a nízkej hospodárnosti.

2. Nevyvážená priestorová sila: Rovina skladu je lichobežníková. Ako rovinná konštrukcia sa priehradový nosník ťažko prispôsobuje priestorovému rozloženiu síl v lichobežníkovej rovine a je pravdepodobné, že dôjde k lokálnej koncentrácii napätia (najmä v oblasti prechodu šírky lichobežníka); zároveň asymetrické zaťaženie, ktoré môže existovať v logistickom sklade, ako sú náklady na stohovanie strechy a zaťaženie zariadení, ešte viac zhorší-mimo{3}}rovinnú silu priehradového nosníka, čo si bude vyžadovať dodatočné podporné systémy a zvýši zložitosť návrhu.

3. Nedostatočná celková tuhosť: Tuhosť priehradovej konštrukcie závisí hlavne od kooperatívneho pôsobenia prvkov v rovine a mimo{1}}-rovinná tuhosť je slabá. Pri zaťažení vetrom a seizmickom pôsobení (Peru sa nachádza v seizmickej zóne, takže je potrebné zvážiť seizmické požiadavky), je ľahké vytvoriť veľké vychýlenie a horizontálne posunutie, čo ovplyvňuje bezpečnosť skladu. Sú potrebné ďalšie podpery odolné proti bočnému posunu, čím sa zvyšuje náročnosť konštrukcie a náklady.

 

 

Mriežková štruktúra je priestorovou tyčovou systémovou štruktúrou, ktorá je tvorená spojením viacerých tyčí cez uzly podľa určitého zákona v súlade s príslušnými požiadavkami Technickej špecifikácie pre vesmírne mriežkové konštrukcie JGJ 7-2010. Jeho silonosnou charakteristikou je priestorová kooperatívna sila, ktorá je pre tento projekt vhodnejšia ako priehradová konštrukcia. Analýza špecifickej sily je nasledovná:

1. Rozumnejšia silová-forma: Štruktúra mriežky je staticky neurčitý systém vysokého-radu a predpokladá sa, že uzly sú kĺbovo spojené. Tyče znášajú hlavne axiálny ťah alebo tlak, bez zjavného ohybového momentu a šmykovej sily. Sila je rovnomerná a dráha prenosu sily je jasná, čo môže poskytnúť plnú vôľu ťahovým a tlakovým vlastnostiam ocele, účinne znížiť silové zaťaženie jednej tyče a prispôsobiť sa požiadavke na rozpätie 23 ~ 24 m.

2. Silná priestorová prispôsobivosť: Pre lichobežníkovú rovinu je možné optimalizovať usporiadanie mriežky (prijatím trojuholníkového pyramídového systému alebo štvoruholníkového pyramídového systému), aby sa prispôsobilo postupnej zmene šírky z 80,59 m na 114,1 m, čím sa zabráni lokálnej koncentrácii napätia; jeho priestorové nosné charakteristiky-zároveň mu umožňujú efektívne rozložiť asymetrické zaťaženie (ako je zaťaženie stohovania strechy a zaťaženie zariadení) bez potreby pridávať veľký počet{4}}z{5}}rovinných podpier a štrukturálna integrita je pevnejšia.

3. Vynikajúca tuhosť a stabilita: Tyče mriežkovej konštrukcie sú prepletené, aby vytvorili trojrozmerný nosný systém priestorovej sily- a celková tuhosť je oveľa vyššia ako tuhosť priehradovej konštrukcie. Pri zaťažení vetrom a seizmickom pôsobení môže byť priehyb a horizontálny posun riadený v rozsahu povolenom špecifikáciou (podľa špecifikácie nesmie priehyb pri živom zaťažení strechy presiahnuť 1/250 rozpätia); zároveň trojuholníková pyramída ako najmenšia geometricky nemenná jednotka tvoriaca priestorovú štruktúru môže zlepšiť celkovú stabilitu konštrukcie bez potreby zostavenia zložitého systému odolného proti bočnému posunu.

4. Prispôsobivosť zaťaženia: V kombinácii s charakteristikami zaťaženia logistického skladu (zaťaženie strechy, živé zaťaženie, zaťaženie prachom a možné zaťaženie zariadením) môže štruktúra mriežky rovnomerne prenášať zaťaženie na podpery primeraným rozdelením veľkosti mriežky, čím sa zabráni poškodeniu konštrukcie spôsobenému nadmerným lokálnym zaťažením; zároveň môže spĺňať požiadavky na seizmické opevnenie a seizmické pôsobenie sa vypočítava metódou spektra odozvy superpozície na zaistenie bezpečnosti stavby v seizmických podmienkach.

 

 

V kombinácii s lichobežníkovým rozmerom, rozpätím a požiadavkami na zaťaženie tohto projektu má mriežková štruktúra dvojvrstvovú štvorhrannú pyramídovú mriežku (vhodnú pre lichobežníkovú rovinu, s jednoduchou konštrukciou, rovnomernou silou a vhodnou pre továrenskú výrobu a -inštaláciu na mieste). Konštrukcia oceľového rámu sa riadi princípom „bezpečnosti a použiteľnosti, hospodárnosti a racionality“. Špecifická schéma je nasledovná (všetky materiály sú vybrané v súlade s miestnymi peruánskymi normami a národnými normami a oceľ Q355B je uprednostňovaná na vyváženie pevnosti a hospodárnosti):

 

1. Usporiadanie mriežky: Používa sa dvojvrstvová štvorhranná pyramídová mriežka s veľkosťou mriežky 2,5 m × 2,5 m (vhodná pre rozstup stĺpov 22 m, aby sa zabezpečila rovnomerná sila tyčí); počet mriežok na užšom konci lichobežníka (šírka 80,59 m) je 32 × 76 (smer šírky × smer dĺžky) a počet mriežok na širokom konci (šírka 114,1 m) je 46 × 76. Prechodová oblasť realizuje šírkový gradient úpravou uhla mriežky, aby sa zabránilo koncentrácii napätia.

2. Výška mriežky: V kombinácii s rozpätím 23~24 m je výška mriežky 2,2 m (výška-pomer rozpätia je približne 1/11, čo spĺňa požiadavku "pomer výšky-rozpätia mriežky môže byť 1/18~1/10" v špecifikácii), čím sa zaisťuje konštrukčná tuhosť a stabilita budovy, 5 m a spĺňa limit.

3. Konštrukcia podpery: Používa sa zmiešaná forma periférnej podpory a bodovej podpory. Podpery sú nastavené na úzky koniec, široký koniec a obe strany pozdĺžneho smeru. Podpery sú posuvné podpery z PTFE (v súlade s novými konštrukčnými požiadavkami špecifikácie), ktoré dokážu účinne uvoľniť teplotné napätie a súčasne prenášať vertikálne a horizontálne sily; podporné uzly používajú zvárané uzly dutej gule, aby sa zabezpečila spoľahlivosť pripojenia.

 

Podľa analýzy sily má časť tyče kruhovú oceľovú rúrku (symetrické charakteristiky prierezu, rovnomerná sila, ľahké spracovanie a pripojenie). Veľkosti sekcií tyčí v rôznych častiach sú nasledovné (v kombinácii s výsledkami výpočtu vnútornej sily, ktoré spĺňajú požiadavky na pevnosť, tuhosť a stabilitu):

Horná struna: Medvedí tlak. Podľa vnútornej sily sa vyberajú kruhové oceľové rúry φ168×6 (úzky koniec a oblasť prechodu) a φ180×8 (oblasť s veľkou silou na širokom konci); pomer štíhlosti je riadený v rozmedzí 150, aby sa splnili požiadavky na stabilitu kompresných prvkov.

Spodná struna: Medvedie napätie. Vyberajú sa kruhové oceľové rúry φ159×6 (úzky koniec) a φ168×6 (široký koniec); pomer štíhlosti je riadený v rozmedzí 200, aby sa splnili požiadavky na tuhosť ťahaných prvkov a nevyžaduje sa kontrola stability (vyžaduje sa iba kontrola pevnosti).

Pásové prvky (diagonálne prvky a vertikálne prvky): Prenášajú osovú silu s relatívne malou silou. Vyberajú sa kruhové oceľové rúry φ114×4 (všeobecná oblasť) a φ127×5 (prechodová oblasť s veľkou silou); uhol medzi diagonálnym členom a tetivou je riadený medzi 40 ° ~ 60 °, aby sa zabezpečila účinnosť prenosu sily.

Uzly: Prijmú sa uzly zváraných dutých gúľ. Priemer gule sa určí podľa počtu tyčí a veľkosti sekcie a vyberie sa φ200×8 (všeobecné uzly) a φ250×10 (podporné uzly s veľkou silou); spotreba ocele v uzloch je riadená na približne 18 % celkovej spotreby ocele v sieti, čo je v súlade s konvenčnou úrovňou priemyslu.

 

V kombinácii s lichobežníkovou plochou, usporiadaním mriežky a veľkosťou sekcie, s prihliadnutím na spotrebu ocele uzlov a spojovacieho príslušenstva (skrutky, zvary) (vypočítané ako 10 % celkovej spotreby ocele), sa celková spotreba ocele mriežkovej konštrukcie tohto projektu vypočíta nasledovne (bez základovej a stĺpovej konštrukcie, len pre mriežkovú časť):

Horný pás: Celková dĺžka je cca 3860m. Hmotnosť na meter oceľovej rúry φ168×6 je 24,7 kg a hmotnosť na meter oceľovej rúry φ180×8 je 35,8 kg, spolu asi 102,3 t;

Spodná tetiva: Celková dĺžka je cca 3720m. Hmotnosť na meter oceľovej rúry φ159×6 je 22,6 kg a hmotnosť na meter oceľovej rúry φ168×6 je 24,7 kg, spolu asi 85,7 t;

Členovia webu: Celková dĺžka je cca 7980m. Hmotnosť na meter oceľovej rúry φ114×4 je 10,8 kg a hmotnosť na meter oceľovej rúry φ127×5 je 15,1 kg, spolu asi 96,2 t;

Uzly a spojovacie príslušenstvo: Celková spotreba ocele je cca 28,4t (vypočítané ako 10% z celkovej hmotnosti vyššie uvedených tyčí);

Celková spotreba ocele siete: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Jednotková spotreba ocele je približne 18,2 kg/㎡ (vypočítaná na základe priemernej plochy lichobežníkovej roviny), čo je v súlade s konvenčným rozsahom jednotkovej spotreby ocele pri dvojvrstvových mriežkových konštrukciách (15 ~ 20 kg/㎡) a má dobrú hospodárnosť.

 

 

1. Lepšia prispôsobivosť rozpätia: Pri strednom-rozpätí 23~24m môže mriežková konštrukcia plne využiť axiálnu silu prútov, vyhnúť sa nadmernej veľkosti prierezu prútov, znížiť vlastnú-hmotnosť a ušetriť spotrebu ocele, čo je ekonomickejšie ako priehradová konštrukcia.

2. Silnejšia priestorová integrita: Mriežková štruktúra je trojrozmerný priestorový systém, ktorý sa dokáže lepšie prispôsobiť lichobežníkovej rovine skladu, účinne rozptyľuje miestnu koncentráciu napätia a má lepšiu adaptabilitu na asymetrické zaťaženie (ako je napríklad zaťaženie striech), bez toho, aby bolo potrebné pridávať veľké množstvo-z{3}}rovinných podpier, čo zjednodušuje konštrukciu a zjednodušuje konštrukciu.

3. Vyššia tuhosť a stabilita: Vďaka priestorovému prepleteniu tyčí má štruktúra mriežky vynikajúcu celkovú tuhosť a stabilitu. Pri zaťažení vetrom a seizmickom pôsobení je deformácia malá, čo môže lepšie spĺňať bezpečnostné požiadavky logistických skladov (najmä vzhľadom na seizmické charakteristiky Peru), a bezpečnosť prevádzky je vyššia.

4. Pohodlná konštrukcia a krátka doba výstavby: Štruktúru mriežky možno prefabrikovať vo výrobe, s vysokou presnosťou spracovania a jednoduchou-inštaláciou na mieste; uzly sú štandardizované, čo je vhodné pre montáž a výstavbu a môžu efektívne skrátiť dobu výstavby, čo je vhodné pre potreby výstavby veľkých-logistických skladov.

5. Dobrá odolnosť a jednoduchá údržba: Na kruhovej oceľovej rúrkovej časti nie je ľahké hromadiť prach a vodu a po antikoróznej úprave má dobrú odolnosť proti korózii; štruktúra je jednoduchá, počet zraniteľných častí je malý a neskoršie náklady na údržbu sú nízke, čo je v súlade s dlhodobými-požiadavkami na prevádzku logistických skladov.

 

 

1. Vyššie počiatočné náklady na dizajn a spracovanie: Štruktúra mriežky je priestorový systém, dizajn je zložitejší a požiadavka na presnosť spracovania uzla je vyššia; zvárané uzly dutej gule majú vyššie náklady na spracovanie ako uzly nosníkov, čo vedie k vyšším počiatočným nákladom na návrh a spracovanie.

2. Vyššie požiadavky na stavebnú technológiu: -inštalácia mriežkovej konštrukcie na mieste si vyžaduje profesionálne zdvíhacie zariadenie a stavebné tímy a prísne sa vyžaduje presnosť inštalácie uzlov a tyčí. V porovnaní s konštrukciou krovu je prah stavebnej technológie vyšší a náklady na výstavbu sa môžu mierne zvýšiť.

3. Väčší počet prútov a uzlov: V porovnaní s priehradovou konštrukciou má mriežková konštrukcia viac prútov a uzlov, čo do určitej miery zvyšuje pracnosť dopravy materiálu a{1}}montáže na mieste, no túto nevýhodu možno kompenzovať továrenskou prefabrikáciou a štandardizovanou konštrukciou.

 

 

V kombinácii s charakteristikami projektu (lichobežníková rovina, rozpätie 23 ~ 24 m, požiadavky na zaťaženie logistického skladu a seizmické požiadavky v Peru) je mriežková štruktúra pre tento projekt vhodnejšia ako priehradová konštrukcia. Hoci počiatočné náklady na návrh a spracovanie mriežkovej štruktúry sú o niečo vyššie, má zjavné výhody v prispôsobivosti rozpätia, priestorovej celistvosti, tuhosti a stabilite a môže účinne znížiť neskoršie náklady na údržbu a zaistiť dlhodobú-bezpečnú prevádzku skladu. Z hľadiska komplexnej ekonomiky a bezpečnosti je návrh optimalizácie prechodu z priehradovej konštrukcie na nosnú konštrukciu primeraný a realizovateľný.