Язык

+86-511-84522866
Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd.

Новости отрасли

Дом / Новости / Новости отрасли / Здания со стальными конструкциями: типы, стоимость и руководство по проектированию

Здания со стальными конструкциями: типы, стоимость и руководство по проектированию

Автор: Админ Дата: Jul 27,2026

Контент

Стальная конструкция Здания: прямой ответ

Здание со стальной конструкцией — это строительная система, в которой основной несущий каркас, колонны, балки, фермы и связи изготовлены из конструкционной стали, а не из железобетона, древесины или каменной кладки. Этот каркас несет всю собственную, временную, ветровую и сейсмическую нагрузку здания, а стены, кровля и изоляция действуют как ненесущие ограждающие материалы, прикрепленные к стальному каркасу. Здания со стальными конструкциями выбираются чаще всего, когда проект требует широкого пролета, быстрого графика возведения, более легкого фундамента и долгосрочной прочности при повторяющихся циклах нагрузки.

Наиболее распространенные форматы – одноэтажные. стальные конструкции с портальным каркасом , многоэтажные каркасные здания, стальные ферменные здания для широкопролетных залов и модульные стальные здания, собираемые из сборных пролетов. Типичные световые пролеты варьируются от от 18 метров до 60 метров без внутренних колонн, а высота карниза обычно составляет от 4,5 до 12 метров в зависимости от предполагаемого использования, например, склад, мастерская, ангар для самолетов, спортивный зал или сельскохозяйственное здание.

По сравнению с монолитной бетонной конструкцией здание со стальной конструкцией обычно сокращает общий период строительства на 30 процентов на 50 процентов , потому что колонны, балки и прогоны крыши изготавливаются на заводе и скрепляются болтами на месте, а не заливаются и затвердевают. Спрос на здания со стальными конструкциями неуклонно растет в секторах логистики, производства и сельского хозяйства, в основном из-за потребности в объектах, которые можно построить быстро, скорректировать их размеры позже, а также переместить или перепродать по мере изменения формы бизнеса.

В этом руководстве рассматриваются структурные компоненты, типы зданий, марки стали, ветровые и сейсмические факторы, факторы затрат, защита от коррозии, изоляция, облицовочные профили, двери и вентиляция, фундаменты, последовательность сборки, контроль качества, безопасность на объекте, промышленное применение, возможность вторичной переработки, распространенные ошибки при заказе, долгосрочное обслуживание, а также подробный раздел часто задаваемых вопросов.

Что отличает здание со стальной конструкцией

Определяющее различие между зданием со стальной конструкцией и обычным зданием из бетона или каменной кладки заключается в том, как нагрузки проходят через каркас. В стальной конструкции силы концентрируются в тонких элементах, соединенных в отдельных узлах, колоннах, стропилах, прогонах и стержнях, а не распределяются по сплошной массе бетона. Это позволяет достичь той же несущей способности при значительно меньшем собственном весе.

Преимущество соотношения веса и прочности

Конструкционная сталь имеет соотношение прочности к весу намного выше, чем железобетон сопоставимой несущей способности. Стальное портальное здание данного пролета обычно весит на 60-70 процентов меньше чем эквивалентный железобетонный каркас, что напрямую уменьшает размер фундамента, стоимость фундамента и нагрузку, передаваемую на почву. Это особенно важно на участках со слабой или переменной несущей способностью грунта, где более легкая конструкция позволяет использовать простые изолированные фундаменты вместо глубоких свай.

Точность размеров

Стальные элементы режутся, сверлятся и свариваются в контролируемых заводских условиях с использованием оборудования для плазменной или лазерной резки с ЧПУ, обеспечивая допуски в пределах нескольких миллиметров на элемент длиной в несколько метров. Такая точность означает, что болтовые соединения на объекте выравниваются правильно с первого раза, что снижает необходимость доработок, характерных для монолитной бетонной опалубки, где отклонение размеров сильно зависит от качества опалубки и техники заливки.

Скорость изготовления по сравнению с литым бетоном

Поскольку стальные элементы производятся за пределами площадки, а фундаментные работы выполняются параллельно, общий график проекта значительно сокращается. Бетонный каркас должен дождаться установки опалубки, размещения арматуры, заливки бетона и периода затвердевания, прежде чем можно будет приступить к возведению следующего этажа или пролета, в то время как стальной каркас может быть доставлен и установлен, как только будут установлены анкерные болты и бетон фундамента достигнет достаточной прочности.

Гибкость дизайна для будущих изменений использования

Поскольку стальные соединения крепятся болтами, а не отливаются монолитно, внутреннюю компоновку можно изменить позже с гораздо меньшими нарушениями. Мезонинные этажи, дополнительные пролеты, новые дверные проемы или балки подкрановых путей часто можно добавить к существующему зданию со стальной конструкцией с целенаправленным усилением, что гораздо более разрушительно и дорого реализовать внутри сплошного бетонного каркаса.

Распространенные типы зданий со стальными конструкциями

Здания со стальными конструкциями делятся на небольшое количество хорошо зарекомендовавших себя структурных систем, каждая из которых подходит для своего пролета, высоты и профиля нагрузки. Выбор правильного типа на ранней стадии позволяет избежать дорогостоящего перепроектирования на более позднем этапе проекта.

  • Портальные рамные металлоконструкции — одноэтажные здания с использованием скатных или пологих стропил, прикрепленных болтами к колоннам, наиболее распространенные для складов, фабрик и торговых навесов.
  • Здания со стальными фермами — треугольные элементы верхнего и нижнего пояса, охватывающие большие расстояния с минимальным использованием материала, типичные для спортивных залов, выставочных залов и авиационных ангаров.
  • Многоэтажные здания со стальным каркасом — балочно-колонные решетки с композитным настилом пола, используемые для офисов, паркинговых сооружений и многофункциональных комплексов.
  • Пространственные каркасные конструкции — трехмерные решетчатые системы, которые распределяют нагрузку в нескольких направлениях, выбранные для пролетов без колонн длиной более 40 метров, таких как крыши стадионов.
  • Модульные стальные здания — предварительно собранные отсеки или контейнеры, соединяемые на месте, предпочтительные для временных объектов, офисов и зданий, требующих быстрого перемещения.
  • Быстровозводимые стальные здания — полностью оптимизированные системы, в которых колонны, стропила, прогоны и облицовка проектируются вместе как один пакет, а не собираются из отдельных компонентов, что сокращает как использование материалов, так и время проектирования.

Компоновка моментной рамы и раскосная рама

В этих типах зданий система сопротивления поперечным нагрузкам обычно представляет собой либо моментную раму, где соединения колонны со стропилами достаточно жесткие, чтобы противостоять изгибу без диагональных связей, либо раскосную раму, где диагональные стержни или угловые элементы несут боковые нагрузки, в то время как соединения балок с колоннами остаются более простыми. Каркасы Moment сохраняют линии стен свободными от видимых распорок, что подходит для зданий, требующих больших дверных проемов вдоль каждой стены, в то время как каркасы с раскосами, как правило, более экономичны, когда в некоторых стенах можно разместить видимые диагональные элементы.

Типичные диапазоны пролетов и высот в зависимости от типа здания со стальной конструкцией
Тип здания Типичный чистый диапазон Типичная высота карниза
Портальная рамка 18м - 40м 4,5–9 м
Ферменная конструкция 30–60 м 8м - 15м
Многоэтажный каркас 6м - 12м на пролет 3-4 метра на этаж
Космическая рамка 40м - 120м 10–25 м
Модульное здание 3м - 12м 2,4–3,6 м

Марки стали и характеристики материалов

Марка стали, указанная для основных и второстепенных элементов здания, напрямую определяет, сколько материала необходимо для выдерживания определенной нагрузки, и покупатели, которые понимают терминологию основных марок, могут сравнивать предложения гораздо точнее.

Распространенные марки конструкционной стали

Первичные элементы каркаса обычно изготавливаются из марок с минимальным пределом текучести около от 235 МПа до 355 МПа , часто обозначаемый как Q235, Q355, S235 или S355, в зависимости от используемого регионального стандарта. Более высокие классы предела текучести позволяют использовать более тонкую пластину для той же нагрузки, уменьшая общий тоннаж, хотя более тонкая пластина может быть более чувствительной к локальному короблению и обычно требует более тщательной детализации элементов жесткости.

Толщина пластины и вес сечения

Толщина полки колонны и стропил для типичных одноэтажных портальных рам обычно составляет от От 6 миллиметров до 20 миллиметров , с перегородкой немного тоньше фланцевой пластины в конических сварных секциях. Прогоны и пояса обычно изготавливаются из стального листа толщиной от 1,5 до 3 миллиметров, поскольку их пролет и требования к нагрузке намного ниже, чем у основных элементов.

Сварные и горячекатаные первичные элементы

Основные колонны и стропила изготавливаются либо в виде горячекатаных стандартных профилей, либо в виде сварных сборных профилей, вырезанных из плоского листа и соединенных автоматической сваркой под флюсом. Сварные конические профили позволяют производителю подобрать глубину элемента в соответствии с изгибающим моментом в каждой точке рамы, часто экономя материал по сравнению с горячекатаным профилем постоянной глубины, что является одной из причин, по которой конические сварные рамы доминируют на рынке среднепролетных портальных зданий.

Объяснение структурных компонентов

Каждое здание со стальной конструкцией, независимо от типа, состоит из повторяющегося набора элементов. Понимание того, что делает каждый компонент, помогает покупателям читать структурные чертежи и сравнивать предложения разных производителей на равных условиях.

Основной каркас: колонны и стропила

Колонны передают вертикальные нагрузки с крыши вниз на фундамент, а стропила, иногда называемые балками, пролегают горизонтально или под уклоном между колоннами и несут нагрузки на крышу. Первичные элементы обычно представляют собой горячекатаные H-образные профили или сварные конические двутавровые профили, при этом конические профили используются для соответствия диаграмме изгибающих моментов и экономии веса стали на концах элемента с низким напряжением.

Второстепенные элементы: прогоны и гирты

Прогоны проходят вдоль ската крыши между стропилами для поддержки настила крыши, а балки проходят вдоль стен между колоннами для поддержки облицовки стен. Обычно это холоднокатаные C-образные или Z-образные профили, выбранные потому, что их форму можно вкладывать друг в друга для эффективной транспортировки, а также потому, что они легче, чем горячекатаные профили, но при этом отвечают более низким требованиям нагрузки, предъявляемым к вторичному каркасу.

Крепежные системы

Стержни, угловые или портальные связи противостоят боковым силам ветра и сейсмической активности, с которыми одна основная рама не может справиться в направлении вдоль длины здания. Без надлежащего крепления здание со стальной конструкцией может раскачиваться вбок под ветровой нагрузкой, хотя сами портальные рамы остаются устойчивыми в направлении поперечного сечения.

Опорные пластины и анкерные болтовые соединения

Опорные плиты представляют собой толстые стальные пластины, приваренные к нижней части каждой колонны и прикрепленные к фундаменту анкерными болтами, заделанными в бетон. Опорная плита распределяет сосредоточенную нагрузку колонны на большую площадь фундамента, и в конструкциях с моментной рамой она должна иметь такой размер и крепиться болтами, чтобы противостоять изгибающему моменту, а также вертикальной нагрузке, а не только простой вертикальной реакции.

Подкрановые балки и взлетно-посадочные системы

Здания, в которых требуется подъем материалов, включают в себя подкрановые балки, также называемые балками подкрановых путей, установленные на кронштейнах, прикрепленных к основным колоннам. Нагрузка крана создает на раме повторяющуюся нагрузку усталостного типа, отличную от статической ветровой или снеговой нагрузки, поэтому колонны, поддерживающие краны, обычно тяжелее и требуют дополнительной жесткости по сравнению с колоннами в некрановом здании того же пролета.

Ветровая нагрузка и соображения сейсмического проектирования

Поскольку здания со стальными конструкциями легче, чем их бетонные аналоги, и часто имеют большие беспролетные крыши, ветровая нагрузка и сейсмическое поведение требуют пристального внимания на этапе проектирования, а не рассматриваются как второстепенная мысль.

Ветровой подъем на широкопролетных крышах

Широкие крыши с небольшим скатом создают значительную подъемную силу с подветренной стороны и в углах крыши во время сильного ветра, которая может превышать нисходящую силу собственного веса крыши. Соединения прогонов со стропилами и крепления кровельного покрытия в этих зонах обычно располагаются на меньшем расстоянии, чем общее поле крыши, чтобы противостоять этому локализованному давлению подъема.

Сейсмическая реакция стальных каркасов

Сталь — пластичный материал, а это означает, что она может заметно деформироваться перед разрушением, что позволяет хорошо детализированной стальной раме поглощать сейсмическую энергию за счет контролируемой текучести, а не внезапного хрупкого разрушения. Эта пластичность является одной из причин, по которой здания со стальными конструкциями часто отдают предпочтение в регионах со значительной сейсмической активностью, при условии, что детали соединений спроектированы таким образом, чтобы позволить деформации произойти в предсказуемом, контролируемом месте, а не в группе сварных швов или болтов, которые могут внезапно выйти из строя.

Взаимодействие снеговой нагрузки и уклона крыши

Уклон крыши напрямую влияет на то, сколько снега накапливается перед тем, как соскользнуть, поэтому в зданиях в регионах с сильным снегом обычно используется более крутой скат или большее расстояние между прогонами, чем в зданиях с таким же пролетом в мягком климате. Игнорирование региональных данных о снеговой нагрузке во время проектирования является одной из наиболее распространенных и дорогостоящих ошибок при закупках зданий из стальных конструкций, поскольку модернизация крыши с учетом заниженной снеговой нагрузки после строительства обходится гораздо дороже, чем правильное ее определение с самого начала.

Стальная конструкция против традиционной бетонной конструкции

Выбор между зданием со стальной конструкцией и зданием из железобетона обычно сводится к требованиям к пролетам, графику строительства, состоянию грунта на объекте и долгосрочной гибкости для расширения или реконфигурации.

Общее сравнение зданий со стальными конструкциями и железобетонными конструкциями
Фактор Стальная конструкция Железобетон
Скорость строительства Быстро, крепится на месте Медленнее, требуется отверждение
Максимальный свободный пролет До 60 м и более Обычно менее 20 м.
Структурный вес Более легкий и меньший фундамент Более тяжелый и крупный фундамент
Будущее расширение Простое расширение отсека Сложный, требует сноса
Рейтинг огнестойкости Требуется дополнительная противопожарная защита. По своей сути выше
Эффективность несущей способности Высокое соотношение прочности и веса Более низкое соотношение прочности к весу
Акустические характеристики Требуется дополнительная акустическая подкладка. Естественно более высокое демпфирование массы

Когда бетонная конструкция все еще побеждает

Бетон остается более предпочтительным выбором для подвалов, водоудерживающих конструкций, высотных зданий, требующих внутренней огнестойкости без дополнительной огнезащиты, а также зданий, где сама масса необходима для акустической изоляции или гашения вибрации, например, в некоторых лабораториях или на прецизионных производственных объектах.

Факторы стоимости и цены за квадратный метр

Стоимость строительства стальных конструкций зависит в первую очередь от тоннажа стали, класса обшивки крыши и стен, толщины изоляции, требований к загрузке крана и доступности площадки. По общему планировочному диапазону одноэтажный портальный склад без внутренней отделки обычно попадает в категорию 45 долларов США и 120 долларов США за квадратный метр. для стального каркаса и основного пакета обшивки до добавления фундамента, дверей, электромонтажных работ и внутренней отделки. Здания с более тяжелыми снеговыми нагрузками, крановые краны или изолированная облицовка из сэндвич-панелей перемещаются в сторону верхнего предела этого диапазона или за его пределы.

Тоннаж стали на квадратный метр

В простом портальном складе с пролетом 24 метра и умеренной нагрузкой обычно используется От 15 до 25 килограммов стали на квадратный метр. крытой площади. Более широкие пролеты, более высокая грузоподъемность крана или более тяжелые ветровые и снежные зоны увеличивают этот показатель, иногда до 35 килограммов на квадратный метр и более, поскольку секции стропил и колонн должны расти, чтобы противостоять большим изгибающим моментам.

Доля затрат на облицовку и изоляцию

Облицовка кровли и стен, изоляция, желоба и отливы обычно представляют собой от 30 процентов до 40 процентов от общей стоимости поставленного здания, что примерно сопоставимо со стоимостью самого стального каркаса. Выбор однослойного листа с отдельным изоляционным слоем обходится дешевле, чем изолированные сэндвич-панели, но сэндвич-панели сокращают трудозатраты на строительной площадке и, как правило, лучше обеспечивают долгосрочную тепловую эффективность.

Региональные различия в стоимости

Стоимость строительства стальных конструкций за квадратный метр значительно варьируется в зависимости от региона из-за различий в цене на необработанную сталь, ставках на рабочую силу, расстоянии доставки от завода-производителя, а также местных требованиях к ветровой или снеговой нагрузке. Прибрежные проекты, требующие более высоких требований к защите от коррозии, или удаленные внутренние объекты с высокими транспортными расходами, как правило, стоят выше средней по стране цены, даже если сам проект здания в остальном является стандартным.

Скрытые расходы, которые покупатели часто упускают из виду

Позиции, которые обычно не включаются в первоначальное предложение только по каркасу, включают выравнивание и уплотнение площадки, армирование фундамента и бетон, двери для персонала и роллетные двери, водосточные трубы и водосточные трубы, полупрозрачные панели освещения крыши и черновые работы по электромонтажу. Покупатели, которые запрашивают детальное ценовое предложение, охватывающее эти элементы объема, избегают неожиданных бюджетных сюрпризов на более поздних стадиях проекта.

Системы защиты от коррозии и покрытия

Конструкционная сталь без покрытия корродирует под воздействием влаги и кислорода, поэтому каждое здание со стальной конструкцией нуждается в системе покрытия, соответствующей окружающей среде. Выбор покрытия — одно из самых важных решений в процессе покупки, однако от него зависит, сколько десятилетий прослужит рама, прежде чем потребуется серьезная перекраска.

  • Горячее цинкование — цинковое покрытие, наносимое путем погружения стали в расплавленный цинк, обычно обеспечивающее защиту на срок от 25 до 50 лет в зависимости от толщины покрытия и атмосферного воздействия.
  • Эпоксидная грунтовка с полиуретановым верхним слоем. — двухслойная или трехслойная система окраски, используемая там, где важны цвет и химическая стойкость, что характерно для видимых элементов конструкции.
  • Грунтовка с высоким содержанием цинка — наносится перед верхним слоем краски для обеспечения защитной защиты царапин и участков сварных швов, где основное покрытие нарушено.
  • Дуплексное покрытие — цинкование в сочетании с верхним лакокрасочным покрытием, что обеспечивает максимальный срок службы в прибрежных или промышленных условиях с высокой влажностью или содержанием соли в воздухе.

Измерение толщины покрытия

Характеристики покрытия обычно проверяются с помощью толщиномера сухой пленки, измеряемого в микронах, в нескольких точках на каждом элементе после завершения нанесения покрытия. Оцинкованное покрытие в диапазоне от 70 до 100 микрон является типичным для структурных секций, в то время как дуплексная система может сочетать 70 микрон цинка с дополнительными 120–160 микронами лакокрасочной пленки для самых суровых условий.

Согласование покрытия с воздействием окружающей среды

Прибрежные объекты, химические заводы и места с сильным промышленным загрязнением значительно ускоряют скорость коррозии по сравнению с сухими внутренними объектами, поэтому спецификации покрытия всегда должны соответствовать фактической среде объекта, а не общим параметрам по умолчанию. Зданию, расположенному в пределах нескольких километров от береговой линии или на объекте, работающем с коррозионно-активными химическими веществами, обычно требуется высшая доступная категория защиты, поскольку дополнительные затраты на обновление покрытия на этапе проектирования незначительны по сравнению со стоимостью повторного покрытия занятого здания несколько лет спустя.

Изоляция и тепловые характеристики

Поскольку оболочка здания со стальной конструкцией обычно представляет собой тонкую металлическую обшивку, а не толстую каменную кладку, выбор изоляции оказывает огромное влияние на стабильность температуры в помещении и потребление энергии для отопления и охлаждения.

Изолированные Сэндвич-панели

Сэндвич-панели сочетают в себе жесткий пенопласт, обычно полиуретан или минеральную вату, между двумя тонкими металлическими оболочками. Панели из полиуретана толщиной 50 мм обычно имеют коэффициент теплопередачи около от 0,4 до 0,5 Вт/м²К , в то время как 100-миллиметровая сердцевинная панель может уменьшить это примерно до 0,2 Вт/м²К , существенно сокращая нагрузку на отопление и охлаждение в зданиях с кондиционируемым климатом.

Одеяло из стекловолокна между прогонами

Изоляция из стекловолокна, уложенная между прогонами под однослойным кровельным листом, является более дешевой альтернативой, обычно подходящей для зданий без строгих требований к внутренней температуре, таких как базовые склады, хотя она работает менее стабильно, чем сэндвич-панели, когда они сжаты в точках крепления.

Пароизоляция и контроль конденсации

Теплый, влажный внутренний воздух, который достигает холодной нижней стороны металлического кровельного покрытия, может конденсироваться и капать на хранящиеся товары или оборудование, поэтому на теплой стороне изоляционного материала обычно устанавливается пароизоляционный слой, чтобы остановить миграцию влаги в изоляцию и полость крыши. Здания, в которых хранятся чувствительные к влаге товары, или расположенные во влажном климате, получают гораздо большую выгоду от непрерывной, хорошо герметизированной пароизоляции, чем от простого добавления дополнительной толщины изоляции.

Объяснение профилей облицовки крыши и стен

Профиль облицовки, выбранный для кровельного покрытия и стеновых панелей, влияет на водоотводящие характеристики, устойчивость к ветровым нагрузкам и внешний вид готового здания со стальной конструкцией.

Трапецеидальный профильный лист

Трапециевидные профили имеют широкие плоские поддоны между высокими ребрами трапециевидной формы, что обеспечивает хорошую жесткость для увеличения расстояния между прогонами и эффективный отвод воды на крышах с низким скатом. Этот профиль является наиболее широко используемым выбором кровельного покрытия для промышленных и сельскохозяйственных зданий со стальными конструкциями из-за баланса стоимости, прочности и ширины покрытия.

Кровля со стоячим фальцем

В панелях со стоячим фальцем используются приподнятые, механически соединенные швы, а не открытые крепления, что снижает риск возникновения утечек в точках крепления с течением времени. Эта система обычно стоит дороже за квадратный метр, чем листовое покрытие с открытыми креплениями, но ее предпочитают для зданий с очень низким уклоном крыши или зонами с сильным ветровым подъемом, где вылет крепежа представляет больший риск.

Полупрозрачные осветительные панели

Полупрозрачные панели, армированные стекловолокном, можно установить в том же профиле, что и окружающие металлические листы, чтобы обеспечить естественный дневной свет без дополнительной электрической арматуры. Общая надбавка составляет примерно от 2 процентов до 4 процентов общей площади крыши в светопрозрачных панелях, чего обычно достаточно, чтобы заметно снизить потребление энергии дневного освещения на складе, не создавая при этом чрезмерного притока тепла.

Двери, окна и варианты вентиляции

Проемы в оболочке здания со стальной конструкцией необходимо с самого начала планировать в конструкции каркаса, поскольку большие дверные и оконные проемы прерывают непрерывную распорку и расположение стеновых поясов, на которые опирается каркас для обеспечения боковой устойчивости.

Роллетные двери и раздвижные двери

Двери с рольставнями и раздвижные двери являются наиболее распространенными точками доступа к транспортным средствам и оборудованию, при этом верхние балки над проемом предназначены для передачи ветровой нагрузки на стену вокруг проема обратно на основную раму. Широкие проемы для доступа к грузовикам или двери ангара для самолетов требуют дополнительных элементов каркаса, а иногда и специального отсека портальной рамы для выдерживания перенаправленных нагрузок.

Коньковая вентиляция и турбинные вентиляционные отверстия

Непрерывное коньковое вентиляционное отверстие вдоль верхушки крыши или расположенные на расстоянии вентиляционные отверстия турбины позволяют теплому воздуху, который естественным образом поднимается внутри здания, выходить наружу, уменьшая повышение температуры внутри зданий без механического кондиционирования воздуха. Этот метод пассивной вентиляции широко используется в сельскохозяйственных зданиях и складах общего назначения, где не требуется поддержание точной температуры в помещении.

Настенные жалюзи для механической вентиляции

В зданиях с источниками технологического тепла, такими как производственное оборудование, часто добавляются жалюзийные проемы в стенах в сочетании с вытяжными вентиляторами, которые активно вытягивают горячий воздух на высокий уровень и втягивают более холодный замещающий воздух на уровне пола, что обеспечивает гораздо более постоянный контроль температуры, чем просто пассивная коньковая вентиляция.

Требования к подготовке фундамента и площадки

Несмотря на то, что здания со стальной конструкцией легче, чем альтернативы с бетонным каркасом, конструкция фундамента по-прежнему сильно зависит от несущей способности местного грунта, уровня грунтовых вод и нагрузки на колонну от ветра и крановых усилий.

Изолированные опоры

Наиболее распространенным фундаментом для здания со стальной конструкцией является изолированный железобетонный фундамент под каждой колонной, размер которого соответствует нагрузкам реакции колонны, рассчитанным на основе анализа каркаса. На грунтах с достаточной несущей способностью ленточные фундаменты являются самым быстрым и наименее затратным вариантом фундамента.

Расположение анкерных болтов

Анкерные болты, встроенные в фундамент, должны точно соответствовать схеме отверстий в опорной плите, предоставленной производителем стали, поскольку смещение группы анкерных болтов невозможно исправить после затвердевания бетона. Согласование плана установки анкерных болтов между подрядчиком по фундаменту и поставщиком стали перед заливкой бетона является одним из наиболее важных контрольных пунктов качества во всем проекте.

Рекомендации по укладке плиты на уклон

Внутренняя плита перекрытия обычно представляет собой отдельный структурный элемент от фундаментов колонн, заливаемый после возведения стального каркаса и водонепроницаемости крыши. Толщина плиты перекрытия и армирование сильно зависят от предполагаемой нагрузки на пол, например точечных нагрузок на опоры стеллажа или нагрузки на колеса вилочного погрузчика, и их следует определять на основе фактических данных оборудования, а не общих промышленных значений по умолчанию.

Сроки строительства и последовательность сборки

Типичное здание со стальной конструкцией среднего размера площадью от 2000 до 5000 квадратных метров следует предсказуемому порядку сборки после затвердевания фундамента.

  1. Устанавливаются анкерные болты и бетон фундамента выдерживается до проектной прочности.
  2. Основные колонны возводятся и временно закрепляются тросами или подпорками.
  3. Стропила или фермы поднимаются на место и прикрепляются болтами к верхушкам колонн.
  4. Устанавливаются и натягиваются постоянные раскосы и портальные распорки.
  5. Прогоны и пояса закрепляются, чтобы завершить решетку вторичного каркаса.
  6. Облицовка крыши и стен, желоба и отливы устанавливаются в последнюю очередь.

Для здания такого размера обычно требуется возведение только стального каркаса на месте. от 3 до 6 недель с типичной монтажной бригадой, а полное завершение, включая облицовку, двери и услуги, обычно добавляет еще от 4 до 10 недель в зависимости от объема внутренней отделки.

Факторы, которые обычно задерживают сборку

Наиболее частыми причинами отставания от графика являются неполное затвердевание фундамента перед поставкой каркаса, отсутствие или неправильные болты, обнаруженные во время монтажа, дни с сильным ветром, которые останавливают подъемные работы крана, а также несвоевременная доставка облицовочных материалов, из-за которой возведенный каркас подвергается воздействию погодных условий дольше, чем планировалось. Подтверждение полного количества болтов и крепежных изделий по упаковочному листу до мобилизации монтажной бригады позволяет избежать наиболее распространенных из этих задержек.

Приложения в разных отраслях

Здания со стальными конструкциями используются в очень широком спектре отраслей промышленности, поскольку одна и та же технология несущего каркаса может быть адаптирована практически к любому пролету, высоте и требованиям к нагрузке.

  • Логистика и складирование — распределительные центры, которым необходимы широкие свободные пролеты для проходов для стеллажей и движения вилочных погрузчиков.
  • Производственные предприятия — заводские здания с козловыми кранами для перемещения тяжелого оборудования или сырья.
  • Сельскохозяйственные постройки — помещения для скота, зернохранилища и навесы для техники, которым необходимы устойчивые к коррозии и не требующие особого ухода каркасы.
  • Объекты спорта и отдыха — спортзалы и крытые арены, требующие площади без колонн для планировки кортов.
  • Авиационные объекты — ангары для самолетов, требующие чрезвычайно широких дверных проемов и большой высоты в свету.
  • Коммерческая розница — крупные розничные магазины и выставочные залы, которым выгодны открытые торговые залы без внутренних колонн.
  • Холодовая цепь и пищевая промышленность — здания со стальными изолированными конструкциями, в которых размещаются холодильные складские и технологические линии, где требуется гигиеничная отделка стеновых панелей.
  • Объекты возобновляемой энергетики — здания технического обслуживания и эксплуатации солнечных и ветровых установок, часто возводимые в короткие сроки для поддержки деятельности на начальном этапе объекта.

Контроль качества во время производства

Поскольку большинство элементов стальных конструкций здания производятся за пределами строительной площадки, контроль качества на этапе изготовления оказывает гораздо большее влияние на окончательные характеристики здания, чем может обнаружить постфактум только проверка на месте.

Проверка сварных швов

Сварные соединения в основных элементах, такие как соединения между фланцами и стенками в составном конусном участке, обычно проверяются путем визуального контроля профиля сварного шва и подрезов, а для критических сварных швов с полным проваром применяется ультразвуковой контроль для обнаружения внутренних дефектов, которые не видны с поверхности.

Проверка размеров перед отправкой

Прежде чем каркас будет упакован и отправлен, производители обычно проводят пробную сборку колонн и стропил или измеряют критические размеры, такие как общая длина, расстояние между болтовыми отверстиями и плоскостность опорной плиты, по утвержденному чертежу, выявляя ошибки, пока исправление еще не вызывает затруднений, а не после того, как элементы доберутся до места.

Проверка покрытия перед отправкой

Толщина покрытия и адгезия обычно проверяются перед отправкой деталей с завода, поскольку такие дефекты, как тонкое покрытие на острых кромках или неправильная подкраска в местах сварки, гораздо проще и дешевле исправить в контролируемых цеховых условиях, чем после того, как рама стоит на месте.

Безопасность на строительной площадке во время монтажа стальных конструкций

Возведение здания со стальной конструкцией предполагает подъем тяжелых элементов на высоту, поэтому на протяжении всего процесса необходима строгая последовательность временных распорок и контролируемый подъем.

Временная фиксация перед установкой постоянной фиксации

Вновь возведенные колонны и стропила по своей природе нестабильны до тех пор, пока постоянные распорные стержни не будут полностью натянуты, поэтому используются временные тросовые раскосы или подпорки, чтобы удерживать частично построенный каркас устойчивым к порывам ветра и движению крана во время монтажа.

Планирование подъема крана

Каждый крупный подъем, особенно стропил или ферм с большими пролетами, планируется заранее с указанием правильных точек крепления, грузоподъемности крана для требуемой длины и радиуса стрелы, а также подтверждения того, что скорость ветра в день остается в пределах рабочих пределов производителя крана для поднимаемого элемента.

Работа на контроле высоты

Для болтовых соединений в верхней части колонн и вдоль прогонов крыши требуется персонал, работающий на высоте, поэтому при сборке крыши и верхней стены используются ремни безопасности соответствующего номинала, точки крепления и защита кромок до тех пор, пока не будет установлена постоянная защита от падения или безопасные проходы для доступа.

Устойчивое развитие и возможность вторичной переработки

Конструкционная сталь является одним из наиболее перерабатываемых строительных материалов в мире, и это оказывает непосредственное влияние на воздействие зданий со стальными конструкциями на окружающую среду на протяжении всего их жизненного цикла. Сталь можно плавить и многократно перерабатывать в новые секции без потери механических характеристик, в отличие от бетона, который обычно перерабатывается в низкосортный заполнитель, а не преобразуется в новые элементы конструкции.

Помимо возможности вторичной переработки, здания со стальными конструкциями также сокращают отходы материала во время самого строительства, поскольку элементы поставляются предварительно разрезанными и просверленными до точных размеров из производственного цеха, что позволяет избежать отходов опалубки и излишков бетона, типичных для монолитного строительства. По окончании срока службы здания стальной каркас также можно разобрать и во многих случаях повторно использовать непосредственно на новом месте, а не сносить.

Соображения по поводу воплощенного углерода

Воплощенный углерод в стальной конструкции здания концентрируется на этапе производства стали, а не во время строительных работ на месте, поэтому указание стали, произведенной с более высоким содержанием вторичной переработки, когда эта информация доступна от поставщика, может значительно снизить общий показатель воплощенного углерода в здании без каких-либо изменений в самой конструкции конструкции.

Распространенные ошибки, которых следует избегать при заказе

Ряд ошибок, которых можно избежать, являются причиной большинства споров и перерасхода средств, наблюдаемых в проектах строительства стальных конструкций, и каждую из них легко предотвратить с помощью небольшого предварительного планирования.

  • Недооценка местных данных о ветровой и снеговой нагрузке. , что приводит к созданию рамы, которую позже придется усиливать со значительными дополнительными затратами.
  • Пропуск исследования почвы , в результате чего конструкции фундамента предполагают лучшую несущую способность, чем фактически обеспечивает площадка.
  • Выбор спецификации покрытия только по цене , а не сопоставлять его с фактической категорией коррозионной активности объекта.
  • Неспособность спланировать будущее расширение на стадии проектирования, что делает последующее расширение отсеков гораздо более дорогостоящим для проектирования.
  • Не подтверждение координат анкерного болта по чертежам производителя стали перед заливкой фундамента.

График долгосрочного технического обслуживания

Здание со стальной конструкцией требует относительно небольшого обслуживания по сравнению с другими типами зданий, но небольшое количество плановых проверок существенно продлевает срок службы.

Рекомендуемые интервалы проверок для зданий со стальными конструкциями
Товар Интервал проверки
Крепления для обшивки крыши и стен Каждые 12 месяцев
Зазор между желобом и водосточной трубой Каждые 6 месяцев
Состояние краски или цинкования Каждые 3–5 лет
Проверка момента затяжки болтовых соединений Каждые 5 лет
Проверка фундамента и опорной плиты Каждые 5–10 лет

Предупреждающие знаки, требующие немедленного внимания

Видимое просачивание ржавчины через пленку краски, скопление воды на участках крыши с низким уклоном, ослабленные крепления облицовки, которые дребезжат на ветру, а также любые видимые провисания или смещение болтовых соединений — это признаки, которые должны побудить к немедленному профессиональному осмотру, а не оставлять его до следующей плановой проверки.

Часто задаваемые вопросы

Как долго прослужит здание из металлоконструкций?

При правильном покрытии и регулярном обслуживании хорошо спроектированное здание со стальной конструкцией обычно прослужит долго. от 40 до 60 лет или дольше, при этом сама рама часто превосходит первоначальную облицовку, которая может потребовать замены через 20–30 лет.

Можно ли впоследствии расширить здание со стальной конструкцией?

Да. Одним из основных преимуществ системы портального каркаса с болтовым соединением является то, что дополнительные пролеты обычно можно добавить на одном конце здания при условии, что исходный фундамент и каркас были спроектированы с учетом будущего расширения или с небольшим усилением концевого пролета.

Подходит ли здание со стальной конструкцией для холодного климата?

Да, при условии, что рама рассчитана на конкретную снеговую нагрузку на объекте и оболочка имеет соответствующую изоляцию. В конструкциях для холодного климата обычно используются более тяжелые прогоны и меньшее расстояние между ними, чтобы справиться с большим скоплением снега на крыше.

В чем разница между горячекатаными и холоднокатаными стальными элементами?

Горячекатаные профили производятся при высокой температуре в более толстые I-образные или H-образные формы и используются для основных колонн и стропил, тогда как холоднокатаные профили прокатываются из более тонкого стального листа при комнатной температуре в C-образные или Z-образные формы и используются для более легких второстепенных элементов, таких как прогоны и пояса.

Нужна ли противопожарная защита зданиям со стальными конструкциями?

Незащищенная сталь быстро теряет прочность при высокой температуре, поэтому здания с занятыми верхними этажами, плотным складированием или особыми требованиями к огнестойкости обычно добавляют к основным элементам вспучивающееся покрытие или огнестойкие плиты, в то время как простые одноэтажные складские здания часто не требуют дополнительной огнезащиты.

Насколько состояние почвы на участке влияет на стоимость фундамента?

Состояние почвы может существенно изменить стоимость фундамента. На участках с твердой, хорошо дренируемой почвой часто требуются только простые опоры, в то время как на участках с мягкой глиной, высоким уровнем грунтовых вод или наполнителем может потребоваться установка свай или улучшение грунта, что может существенно увеличить общую стоимость проекта.

Какой уклон крыши характерен для здания со стальной конструкцией?

В большинстве зданий со стальной конструкцией с портальным каркасом уклон крыши составляет 5 градусов и 10 градусов , который уравновешивает эффективный дренаж дождевой воды с минимизацией внутреннего объема здания и площади поверхности облицовки.

Как стальной каркас защищен от ударов молнии?

Поскольку стальная рама электрически непрерывна и прикреплена к фундаменту с помощью анкерных болтов, она может служить эффективным естественным путем к заземлению при подключении к правильно спроектированной системе заземления, снижая риск локального повреждения по сравнению со зданием, не имеющим сплошной проводящей рамы.

Можно ли переместить существующее здание из металлоконструкций?

Во многих случаях да, поскольку болтовые соединения можно отсоединить и элементы перевезти на новую площадку при условии, что исходные элементы не были разрезаны, просверлены или модифицированы способами, которые ставят под угрозу их конструктивную способность, и при условии, что проектные нагрузки на новой площадке не превышают того, на что была рассчитана существующая рама.

Какой типичный гарантийный срок предоставляется на каркас здания из стальной конструкции?

Условия гарантии различаются в зависимости от поставщика и компонента: гарантии на стальной каркас обычно отделены от гарантий водонепроницаемости облицовки и гарантий на покрытие, поэтому покупателям следует запрашивать каждый гарантийный период в письменной форме, а не предполагать, что одна общая гарантия распространяется на все здание.

Поделиться:
Свяжитесь с нами сейчас
Рекомендуемые продукты
Х Фейсбук
Продукция Новости