Fréttir - Stálvirki: Lykilburðarkerfi í nútímaverkfræði

Í samtímabyggingarlist, samgöngum, iðnaði og orkuverkfræði,stálvirki, með tvöfalda kosti bæði í efni og burðarvirki, hefur orðið að kjarnaafli í nýsköpun í verkfræðitækni. Með því að nota stál sem kjarna burðarefni fer það fram úr takmörkum hefðbundinna mannvirkja með iðnvæddri framleiðslu og einingauppsetningu og býður upp á skilvirkar lausnir fyrir fjölbreytt flókin verkefni.

Kostir og gallar stálbyggingar - Kína Royal Steel

Skilgreining og eðli stálbyggingar
Stálvirki vísar til burðarvirkiskerfis sem samanstendur afstálplötur, stálprófílar (H-bjálkar, U rásir, hornstálo.s.frv.) og stálrör, fest með suðu, hástyrktum boltum eða nítum. Kjarni þess er að nýta mikinn styrk og seiglu stáls til að flytja jafnt lóðrétt álag (eiginþyngd og þyngd búnaðar) og lárétt álag (vindur og jarðskjálftar) frá byggingu eða verkefni að grunni þess, og tryggja þannig stöðugleika burðarvirkisins. Í samanburði við steinsteypuvirki liggur aðalkostur stálvirkja í vélrænum eiginleikum þeirra: togstyrkur þeirra getur náð yfir 345 MPa, meira en 10 sinnum meiri en venjuleg steinsteypa; og framúrskarandi sveigjanleiki þeirra gerir þeim kleift að afmyndast undir álagi án þess að brotna, sem veitir tvöfalda ábyrgð á burðarvirkisöryggi. Þessi eiginleiki gerir þau ómissandi í stórum, háhýsum og þungum álagsaðstæðum.

Helstu gerðir stálvirkja

(I) Flokkun eftir byggingarformi
Hliðargrindarvirki: Þetta mannvirki, sem samanstendur af súlum og bjálkum, myndar „hliðs“-laga grind ásamt stuðningskerfi. Það hentar fyrir iðnaðarverksmiðjur, flutningageymslur, stórmarkaði og aðrar mannvirki. Algeng spann er frá 15 til 30 metrar, sum yfir 40 metra. Hægt er að forsmíða íhluti í verksmiðjum, sem gerir uppsetningu á staðnum mögulega á aðeins 15 til 30 dögum. Til dæmis nota vöruhús JD.com í Asíu nr. 1 flutningamiðstöðinni aðallega þessa tegund mannvirkja.
Bindvirki: Þetta burðarvirki samanstendur af beinum stöngum sem tengjast saman með hnútum og mynda þríhyrningslaga eða trapisulaga lögun. Stöngunum er aðeins beitt áskrafti og styrkur stálsins er nýttur til fulls. Bindvirki eru almennt notuð í þök leikvanga og aðalspann brúa. Til dæmis var notað bindvirki við endurnýjun Verkamannaleikvangsins í Peking til að ná 120 metra súlulausu spanni.
Rammavirki: Rýmiskerfi sem myndast með stífum bjálkum og súlum býður upp á sveigjanlegar gólfteikningar og er algengasta valið fyrir háhýsi skrifstofubygginga og hótel.
Ristbyggingar: Rýmisnet sem samanstendur af mörgum meðlimum, oft með reglulegum þríhyrningum og ferhyrningum, býður upp á sterka áreiðanleika og framúrskarandi jarðskjálftaþol. Þau eru mikið notuð í flugstöðvum og ráðstefnumiðstöðvum.

(II) Flokkun eftir álagseiginleikum
Sveigjanlegir hlutar: Þessir hlutar, sem eru táknaðir með bjálkum, þola beygjuáhrif, með þjöppun efst og togkrafti neðst. Þeir eru oft úr H-prófílum eða suðuðum kassaprófílum, eins og kranabjálkar í iðnaðarverksmiðjum, og verða að uppfylla bæði kröfur um styrk og þreytuþol.
Ásálagðir hlutar: Þessir hlutar verða aðeins fyrir ásspennu/þjöppun, eins og tengistengur í burðarvirkjum og grindargrindarhlutar. Tengistöngur eru hannaðar með styrk í huga, en þjöppunarstengur þurfa stöðugleika. Hringlaga rör eða hornstálprófílar eru venjulega notaðir. Íhlutir með sérhverju álagi: Þessir hlutar verða fyrir bæði ásálag og beygjumómentum, eins og grindarsúlur. Vegna sérhverrar álags á bjálkaendum þarf samhverfa þversnið (eins og kassasúlur) til að vega upp á móti kröftum og aflögunum.

Helstu kostir stálmannvirkja
(I) Framúrskarandi vélrænir eiginleikar
Mikill styrkur og lág þyngd eru mikilvægustu kostir stálvirkja. Fyrir tiltekið spann er eiginþyngd stálbjálka aðeins 1/3-1/5 af eiginþyngd steypubjálka. Til dæmis vegur 30 metra spann stálgrind um það bil 50 kg/m, en steypubjálki vegur yfir 200 kg/m. Þetta dregur ekki aðeins úr grunnkostnaði (um 20%-30%) heldur dregur einnig úr jarðskjálftaáhrifum og eykur jarðskjálftaöryggi mannvirkisins.
(II) Mikil byggingarhagkvæmni
Yfir 90% af stálvirkjum eru forsmíðaðar í verksmiðjum með nákvæmni á millimetrastigi. Uppsetning á staðnum krefst aðeins lyftinga og tenginga. Til dæmis tekur 10 hæða skrifstofubygging úr stáli aðeins 6-8 mánuði frá framleiðslu íhluta til fullbúinnar byggingar, sem er 40% stytting á byggingartíma samanborið við steinsteypta mannvirki. Til dæmis náði forsmíðað íbúðarhúsnæði úr stáli í Shenzhen byggingarhraða upp á „eina hæð á sjö daga fresti,“ sem lækkaði verulega launakostnað á staðnum.
(III) Sterk jarðskjálftaþol og endingargóð
Seigja stáls gerir stálvirkjum kleift að dreifa orku með aflögun í jarðskjálftum. Til dæmis, í jarðskjálftanum í Wenchuan árið 2008, varð stálvirkjaverksmiðja í Chengdu aðeins fyrir minniháttar aflögun og engin hætta var á hruni. Ennfremur, eftir tæringarvörn (galvaniseringu og húðun), getur stál haft endingartíma í 50-100 ár, með mun lægri viðhaldskostnaði en steinsteypuvirkjum.
(IV) Umhverfisvernd og sjálfbærni
Endurvinnsluhlutfall stáls er yfir 90%, sem gerir það kleift að bræða það upp aftur og vinna það úr eftir niðurrif, sem útilokar mengun frá byggingarúrgangi. Þar að auki þarfnast stálbyggingar engrar mótagerðar eða viðhalds, lágmarks blautvinnu á staðnum og dregur úr ryklosun um meira en 60% samanborið við steinsteypumannvirki, sem er í samræmi við grænar byggingarreglur. Til dæmis, eftir að Ice Cube-byggingarsvæðið var tekið í sundur fyrir Vetrarólympíuleikana í Peking 2022, voru sumir íhlutir endurnýttir í öðrum verkefnum, sem tryggir endurvinnslu auðlinda.

Víðtæk notkun stálmannvirkja
(I) Byggingarframkvæmdir
Opinberar byggingar: Leikvangar, flugvellir, ráðstefnu- og sýningarmiðstöðvar o.s.frv., treysta á stálmannvirki til að ná fram stórum spennum og rúmgóðum hönnunum.
Íbúðarhúsnæði: Forsmíðaðar stálgrindur eru að verða sífellt vinsælli og geta uppfyllt sérsniðnar húsnæðisþarfir.
Atvinnuhúsnæði: Ofurháar skrifstofubyggingar og verslunarmiðstöðvar, sem nota stálmannvirki til að ná fram flóknum hönnun og skilvirkri byggingu.
(II) Samgöngur
Brúarverkfræði: Brýr yfir sjó og járnbrautarbrýr. Stálbrýr bjóða upp á stórt spann og eru mjög vind- og jarðskjálftaþolnar.
Járnbrautarsamgöngur: Yfirborðskápar neðanjarðarlestarstöðva og bjálkar léttlestarbrauta.
(III) Iðnaðar
Iðnaðarverksmiðjur: Þungavinnuvélar og málmvinnslustöðvar. Stálvirki þola álag stórra búnaðar og auðvelda síðari breytingar á búnaði.
Vöruhúsnæði: Kælikeðjuvöruhús og flutningsmiðstöðvar. Portalgrindarmannvirki uppfylla kröfur um stórar geymslur og eru fljótleg í smíði og gangsetningu.
(IV) Orka
Rafmagnsvirkjanir: Aðalbyggingar varmaorkuvera og flutningsmastur. Stálvirki henta fyrir mikið álag og erfiðar aðstæður utandyra. Ný orka: Vindmyllur og sólarorkukerfi eru með léttum stálvirkjum sem auðvelda flutning og uppsetningu, sem styður við þróun hreinnar orku.