Nyheter – Stålkonstruksjon: Et sentralt struktursystem i moderne ingeniørfag

Innen moderne arkitektur, transport, industri og energiteknikk,stålkonstruksjon, med sine doble fordeler både innen materiale og struktur, har blitt en sentral drivkraft for innovasjon innen ingeniørteknologi. Ved å bruke stål som sitt sentrale bærende materiale, overskrider det begrensningene til tradisjonelle konstruksjoner gjennom industrialisert produksjon og modulær installasjon, og gir effektive løsninger for et bredt spekter av komplekse prosjekter.

Fordeler og ulemper med stålkonstruksjon - CHINA ROYAL STEEL

Definisjon og art av stålkonstruksjon
Stålkonstruksjon refererer til et bærende konstruksjonssystem bestående avstålplater, stålprofiler (H-bjelker, U-kanaler, vinkelstålosv.), og stålrør, festet med sveising, høyfaste bolter eller nagler. Essensen er å utnytte stålets høye styrke og seighet for å overføre vertikale belastninger (egenvekt og utstyrsvekt) og horisontale belastninger (vind og jordskjelv) jevnt fra en bygning eller et prosjekt til fundamentet, og dermed sikre strukturell stabilitet. Sammenlignet med betongkonstruksjoner ligger kjernefordelen med stålkonstruksjoner i deres mekaniske egenskaper: strekkfastheten kan nå over 345 MPa, mer enn 10 ganger høyere enn vanlig betong; og deres utmerkede plastisitet lar dem deformeres under belastning uten å brekke, noe som gir en dobbel garanti for strukturell sikkerhet. Denne egenskapen gjør dem uerstattelige i store spenn, høyhus og tunge belastningsscenarier.

Hovedtyper av stålkonstruksjoner

(I) Klassifisering etter strukturform
Rammekonstruksjon for port: Denne strukturen, som består av søyler og bjelker, danner et rammeverk formet som en port, kombinert med et støttesystem. Den er egnet for industrianlegg, logistikklagre, supermarkeder og andre strukturer. Vanlige spenn varierer fra 15 til 30 meter, noen overstiger 40 meter. Komponenter kan prefabrikeres i fabrikker, noe som muliggjør installasjon på stedet på bare 15 til 30 dager. For eksempel bruker JD.coms Asia No. 1 Logistics Park-lagre primært denne typen struktur.
Fagverksstruktur: Denne strukturen består av rette stenger forbundet med noder for å danne en trekantet eller trapesformet geometri. Stengene utsettes kun for aksiale krefter, og utnytter stålets styrke fullt ut. Fagverksstrukturer brukes ofte i stadiontak og hovedspenn på broer. For eksempel ble det ved renoveringen av Beijing Workers' Stadium brukt en fagverksstruktur for å oppnå et søylefritt spenn på 120 meter.
Rammekonstruksjoner: Et romsystem dannet av stivt sammenkoblede bjelker og søyler tilbyr fleksible planløsninger og er det vanlige valget for høyhuskontorer og hoteller.
Rutenettstrukturer: Et romlig rutenett bestående av flere elementer, ofte med vanlige trekanter og firkantede noder, gir sterk integritet og utmerket jordskjelvmotstand. De er mye brukt i flyplassterminaler og konferansesentre.

(II) Klassifisering etter lastegenskaper
Bøyeelementer: Representert av bjelker, tåler disse elementene bøyemomenter, med kompresjon øverst og strekk nederst. De bruker ofte H-profiler eller sveisede kasseprofiler, for eksempel kranbjelker i industrianlegg, og må oppfylle krav til både styrke og utmattingsmotstand.
Aksialt belastede elementer: Disse elementene er kun utsatt for aksial spenning/kompresjon, for eksempel fagverksstag og gitterelementer. Stag er konstruert for styrke, mens kompresjonsstenger krever stabilitet. Sirkulære rør eller vinkelstålprofiler brukes vanligvis. Eksentrisk belastede komponenter: Disse er utsatt for både aksiale krefter og bøyemomenter, for eksempel rammesøyler. På grunn av lastens eksentrisitet ved bjelkeendene, kreves symmetriske tverrsnitt (for eksempel kassesøyler) for å balansere kreftene og deformasjonene.

Kjernefordeler med stålkonstruksjoner
(I) Utmerkede mekaniske egenskaper
Høy styrke og lav vekt er de viktigste fordelene med stålkonstruksjoner. For et gitt spenn er egenvekten til en stålbjelke bare 1/3-1/5 av egenvekten til en betongbjelke. For eksempel veier en stålbjelke med et spenn på 30 meter omtrent 50 kg/m², mens en betongbjelke veier over 200 kg/m². Dette reduserer ikke bare fundamenteringskostnadene (med 20 %–30 %), men reduserer også seismiske effekter, noe som forbedrer konstruksjonens seismiske sikkerhet.
(II) Høy byggeeffektivitet
Over 90 % av stålkonstruksjonskomponenter prefabrikeres i fabrikker med millimeterpresisjon. Installasjon på stedet krever bare heising og tilkobling. For eksempel tar en 10-etasjers kontorbygning i stål bare 6–8 måneder fra komponentproduksjon til ferdigstillelse, en reduksjon på 40 % i byggetiden sammenlignet med en betongkonstruksjon. For eksempel oppnådde et prefabrikert stålboligprosjekt i Shenzhen en byggehastighet på «én etasje hver syv dager», noe som reduserte lønnskostnadene på stedet betydelig.
(III) Sterk jordskjelvmotstand og holdbarhet
Ståls seighet gjør at stålkonstruksjoner kan avgi energi gjennom deformasjon under jordskjelv. For eksempel, under Wenchuan-jordskjelvet i 2008, opplevde en stålkonstruksjonsfabrikk i Chengdu kun mindre deformasjon og ingen risiko for kollaps. Videre, etter korrosjonsbeskyttelse (galvanisering og belegg), kan stål ha en levetid på 50–100 år, med vedlikeholdskostnader som er langt lavere enn betongkonstruksjoner.
(IV) Miljøvern og bærekraft
Stålresirkuleringsgraden overstiger 90 %, noe som gjør at det kan smeltes på nytt og bearbeides etter riving, noe som eliminerer forurensning fra byggeavfall. Videre krever stålkonstruksjon ingen forskaling eller vedlikehold, krever minimalt med våtarbeid på stedet og reduserer støvutslipp med over 60 % sammenlignet med betongkonstruksjoner, noe som er i samsvar med prinsippene for grønn bygging. For eksempel, etter demonteringen av Ice Cube-arenaen for vinter-OL i Beijing i 2022, ble noen komponenter gjenbrukt i andre prosjekter, noe som oppnådde ressursresirkulering.

Utbredt bruk av stålkonstruksjoner
(I) Bygging
Offentlige bygninger: Stadioner, flyplasser, konferanse- og utstillingssentre osv. er avhengige av stålkonstruksjoner for å oppnå store spenn og romslige design.
Boligbygg: Prefabrikkerte stålkonstruksjoner blir stadig mer populære og kan møte personlige boligbehov.
Næringsbygg: Superhøye kontorbygg og kjøpesentre, som bruker stålkonstruksjoner for å oppnå komplekse design og effektiv konstruksjon.
(II) Transport
Broteknikk: Broer over sjø og jernbanebroer. Stålbroer tilbyr store spenn og er motstandsdyktige mot vind og jordskjelv.
Jernbanetransport: Overbygg av T-banestasjoner og skinnebjelker for lettbane.
(III) Industriell
Industrianlegg: Tunge maskinanlegg og metallurgiske anlegg. Stålkonstruksjoner tåler belastningene fra stort utstyr og forenkler senere modifikasjoner av utstyr.
Lagerfasiliteter: Kjølekjedelager og logistikksentre. Portalrammekonstruksjoner oppfyller krav til lagring med stor spennvidde og er raske å bygge og sette i drift raskt.
(IV) Energi
Kraftanlegg: Hovedbygninger og overføringstårn for termiske kraftverk. Stålkonstruksjoner er egnet for høy belastning og tøffe utendørsmiljøer. Ny energi: Vindturbintårn og solcellemonteringssystemer har lette stålkonstruksjoner for enkel transport og installasjon, noe som støtter utvikling av ren energi.