Hírek - Acélszerkezet: Kulcsfontosságú szerkezeti rendszer a modern mérnöki tudományokban

A kortárs építészetben, közlekedésben, iparban és energetikai mérnöki tudományokban,acélszerkezetAz acél, mint teherhordó anyag kettős előnyével a mérnöki technológia innovációjának egyik fő mozgatórugójává vált. Az acélt teherhordó alapként használva, az iparosított gyártás és a moduláris telepítés révén túllép a hagyományos szerkezetek korlátain, hatékony megoldásokat kínálva a komplex projektek széles skálájához.

Az acélszerkezet előnyei és hátrányai - CHINA ROYAL STEEL

Az acélszerkezet meghatározása és jellege
Az acélszerkezet egy teherhordó szerkezeti rendszer, amely a következőkből áll:acéllemezek, acélprofilok (H-gerendák, U-csatornák, szögacélstb.), valamint acélcsövek, hegesztéssel, nagy szilárdságú csavarokkal vagy szegecsekkel rögzítve. Lényege, hogy az acél nagy szilárdságát és szívósságát kihasználva egyenletesen viszi át a függőleges terheket (önsúly és berendezés súlya) és a vízszintes terheket (szél és földrengések) egy épületről vagy projektről az alapjaira, biztosítva a szerkezeti stabilitást. A betonszerkezetekkel összehasonlítva az acélszerkezetek fő előnye mechanikai tulajdonságaikban rejlik: szakítószilárdságuk elérheti a 345 MPa-t, ami több mint tízszerese a hagyományos betonnak; kiváló képlékenységük pedig lehetővé teszi számukra, hogy terhelés alatt törés nélkül deformálódjanak, ami kétszeres garanciát jelent a szerkezeti biztonságra. Ez a tulajdonság pótolhatatlanná teszi őket nagy fesztávolságú, magas épületekben és nagy terhelésű helyzetekben.

Acélszerkezetek fő típusai

(I) Szerkezeti forma szerinti osztályozás
Átjáró vázszerkezet: Ez az oszlopokból és gerendákból álló szerkezet egy „átjáró” alakú vázat alkot, amelyhez egy tartórendszer tartozik. Alkalmas ipari üzemek, logisztikai raktárak, szupermarketek és egyéb építmények számára. A szokásos fesztávolságok 15-30 méter között mozognak, némelyik meghaladja a 40 métert. Az alkatrészek gyárakban előre gyárthatók, így a helyszíni telepítés mindössze 15-30 nap alatt elvégezhető. Például a JD.com ázsiai No. 1 Logistics Park raktárai elsősorban ilyen típusú szerkezeteket használnak.
Rácsos szerkezet: Ez a szerkezet egyenes rudakból áll, amelyeket csomópontok kötnek össze, háromszög vagy trapéz alakú geometriát alkotva. A rudakat csak axiális erők érik, teljes mértékben kihasználva az acél szilárdságát. A rácsos szerkezeteket gyakran használják stadiontetőkben és hidak fő fesztávolságaiban. Például a Pekingi Munkásstadion felújításánál rácsos szerkezetet alkalmaztak a 120 méteres oszlopmentes fesztávolság eléréséhez.
Vázszerkezetek: A mereven összekapcsolt gerendákból és oszlopokból álló térbeli rendszer rugalmas alaprajzokat kínál, és a toronyházak és szállodák esetében a legelterjedtebb választás.
Rácsszerkezetek: Több tagból álló térbeli rács, gyakran szabályos háromszög és négyzet csomópontokkal, erős integritást és kiváló földrengésállóságot biztosít. Széles körben használják repülőtéri terminálokban és kongresszusi központokban.

(II) Terhelési jellemzők szerinti osztályozás
Hajlítóelemek: Gerendákként ábrázolt elemek, amelyek felül nyomással, alul húzással bírják a hajlítónyomatékokat. Gyakran használnak H-szelvényeket vagy hegesztett zártszelvényeket, például ipari üzemekben lévő darugerendákat, és meg kell felelniük mind a szilárdsági, mind a fáradási ellenállási követelményeknek.
Axiálisan terhelt elemek: Ezek az elemek csak axiális húzásnak/nyomásnak vannak kitéve, mint például a rácsos tartószerkezetek összekötő rudai és a rácsos elemek. Az összekötő rudak szilárdságra vannak méretezve, míg a nyomórudak stabilitást igényelnek. Általában kör alakú csöveket vagy szögacél idomacélokat használnak. Excentrikusan terhelt alkatrészek: Ezek mind axiális erőknek, mind hajlítónyomatékoknak vannak kitéve, mint például a vázoszlopok. A gerendák végein a terhelés excentricitása miatt szimmetrikus keresztmetszetekre (például szekrényoszlopokra) van szükség az erők és az alakváltozások kiegyensúlyozásához.

Az acélszerkezetek fő előnyei
(I) Kiváló mechanikai tulajdonságok
Az acélszerkezetek legfontosabb előnyei a nagy szilárdság és az alacsony súly. Adott fesztávolság esetén egy acélgerenda önsúlya mindössze 1/3-1/5-e egy betongerendának. Például egy 30 méteres fesztávolságú acélrács súlya körülbelül 50 kg/m, míg egy betongerenda súlya meghaladja a 200 kg/m-t. Ez nemcsak az alapozási költségeket csökkenti (20-30%-kal), hanem mérsékli a szeizmikus hatásokat is, javítva a szerkezet földrengésbiztonságát.
(II) Magas építési hatékonyság
Az acélszerkezeti elemek több mint 90%-át milliméteres pontossággal előre gyártják gyárakban. A helyszíni telepítéshez csak emelésre és csatlakoztatásra van szükség. Például egy 10 emeletes acél irodaház építése az alkatrészek gyártásától a befejezésig mindössze 6-8 hónapot vesz igénybe, ami 40%-os építési időcsökkenést jelent egy betonszerkezethez képest. Például egy előre gyártott acél lakóépület-projekt Sencsenben „egy emelet hét naponta” építési sebességet ért el, ami jelentősen csökkentette a helyszíni munkaerőköltségeket.
(III) Erős földrengésállóság és tartósság
Az acél szívóssága lehetővé teszi az acélszerkezetek számára, hogy földrengések során deformáció révén vezessék le az energiát. Például a 2008-as wenchuani földrengés során egy csengtui acélszerkezet-gyár csak kisebb deformációt szenvedett, és nem állt fenn az összeomlás veszélye. Továbbá a korróziógátló kezelés (horganyzás és bevonatolás) után az acél élettartama 50-100 év lehet, a karbantartási költségek pedig jóval alacsonyabbak, mint a betonszerkezeteké.
(IV) Környezetvédelem és fenntarthatóság
Az acél újrahasznosítási aránya meghaladja a 90%-ot, így a bontás után újraolvasztható és feldolgozható, kiküszöbölve az építési hulladék okozta szennyezést. Továbbá az acélszerkezet nem igényel zsaluzatot vagy karbantartást, minimális helyszíni nedves munkát igényel, és a porkibocsátás több mint 60%-kal csökken a betonszerkezetekhez képest, összhangban a zöld építési elvekkel. Például a 2022-es pekingi téli olimpia Ice Cube helyszínének lebontása után egyes alkatrészeket más projektekben újra felhasználtak, így megvalósult az erőforrás-újrahasznosítás.

Acélszerkezetek széles körű alkalmazása
(I) Építés
Középületek: Stadionok, repülőterek, kongresszusi és kiállítási központok stb. acélszerkezetekre támaszkodnak a nagy fesztávolságok és a tágas kialakítás eléréséhez.
Lakóépületek: Az előregyártott acélszerkezetű lakóépületek egyre népszerűbbek, és képesek kielégíteni az egyedi lakhatási igényeket.
Kereskedelmi épületek: Szupermagas irodaépületek és bevásárlóközpontok, amelyek acélszerkezeteket használnak az összetett tervek és a hatékony kivitelezés megvalósításához.
(II) Közlekedés
Hídépítés: Tengeri hidak és vasúti hidak. Az acélhidak nagy fesztávolságúak, valamint erős szél- és földrengésállósággal rendelkeznek.
Vasúti közlekedés: Metróállomások előtetői és könnyűvasúti síngerendák.
(III) Ipari
Ipari üzemek: Nehézgépgyártó üzemek és kohászati üzemek. Az acélszerkezetek ellenállnak a nagy berendezések terhelésének, és megkönnyítik a későbbi berendezésmódosításokat.
Raktározási létesítmények: Hűtőlánc-raktárak és logisztikai központok. A portálvázas szerkezetek megfelelnek a nagy fesztávolságú tárolási követelményeknek, gyorsan felépíthetők és üzembe helyezhetők.
(IV) Energia
Energiatermelő létesítmények: Hőerőművek főépületei és távvezeték-tornyok. Az acélszerkezetek alkalmasak nagy terhelésekre és zord kültéri környezetre. Új energia: A szélturbina-tornyok és a fotovoltaikus szerelőrendszerek könnyű acélszerkezettel rendelkeznek a könnyű szállítás és telepítés érdekében, támogatva a tiszta energia fejlesztését.