Peru logistikk prefabrikkerte lagerprosjekt: strukturell analyse og designskjema

Peru logistikkvarehusprosjekt: strukturanalyse og designskjema

 

 

Dette prosjektet er et logistikklager i Peru, med et trapesformet hovedplan. Kjernedimensjonale parametere er: bredde 80,59~114,1m (de to parallelle sidene av trapesen), lengde i 190m, og byggehøyde i 15,2m; det strukturelle spennet er 23~24m, og søyleavstanden (avstanden mellom hvert spenn) er 22m. Byggherrens opprinnelige design vedtok en fagverksstruktur. Basert på spennvidden, lastegenskapene og brukskravene til logistikklageret, foreslår CBC en rutenettstruktur til kunden. som perfekt kan tilfredsstille kundens krav og redusere den totale stålbruken.

 

 

Fagverksstrukturen er et plant kraft-bærende system, hovedsakelig sammensatt av øvre akkorder, nedre akkorder og nettelementer. Dens kraft-bærende egenskaper er konsentrert i planet: de øvre akkordene bærer trykk, de nedre akkordene bærer spenning, og vevelementene (diagonale elementer og vertikale elementer) overfører skjærkraft. Den totale belastningen balanseres av den aksiale kraften til elementene. Kombinert med prosjektparametrene har kraftbæringen- åpenbare begrensninger:

1. Utilstrekkelig spennviddetilpasningsevne: Spennvidden til dette prosjektet når 23~24m, som tilhører kategorien middels-spennvidde (i henhold til Technical Specification for Space Grid Structures JGJ 7-2010, er middelspennet 30m~60m, og 23~24m er nær den nedre grensen). For fagverkskonstruksjonen under dette spennet er det nødvendig å øke seksjonsstørrelsen til korder og vevelementer kraftig for å møte kravene til styrke og stabilitet, noe som sannsynligvis vil føre til overflødige elementer, økt egenvekt og dårlig økonomi.

2. Ubalansert romkraft: Lagerplanet er trapesformet. Som en plan struktur er fagverket vanskelig å tilpasse til den romlige kraftfordelingen til det trapesformede planet, og lokal spenningskonsentrasjon vil sannsynligvis oppstå (spesielt i det trapesformede breddeovergangsområdet); samtidig vil de asymmetriske belastningene som kan eksistere i logistikklageret, som takstabling og utstyrsbelastninger, ytterligere forverre ut-av-plankraften til fagverket, noe som krever ytterligere støttesystemer og øker designkompleksiteten.

3. Utilstrekkelig total stivhet: Stivheten til fagverksstrukturen avhenger hovedsakelig av samarbeidet til medlemmene i planet, og stivheten utenfor-planet er svak. Under vindbelastning og seismisk påvirkning (Peru ligger i en seismisk sone, så seismiske krav må vurderes), er det lett å produsere stor avbøyning og horisontal forskyvning, noe som påvirker sikkerheten til lageret. Ytterligere sideforskyvningsbestandige støtter er nødvendig, noe som øker konstruksjonsvanskeligheten og kostnadene.

 

 

Gitterstrukturen er en romlig stangsystemstruktur, dannet ved å koble flere stenger gjennom noder i henhold til en bestemt lov, i henhold til de relevante kravene i den tekniske spesifikasjonen for romgitterstrukturer JGJ 7-2010. Dens kraftbærende karakteristikk er romlig samarbeidskraft, som er mer egnet for dette prosjektet enn fagverkskonstruksjonen. Den spesifikke kraftanalysen er som følger:

1. Mer rimelig kraft-bærende form: Gitterstrukturen er et statisk ubestemt system av høy-orden, og nodene antas å være hengslet. Stengene bærer hovedsakelig aksial spenning eller trykk, uten åpenbart bøyemoment og skjærkraft. Kraften er jevn og kraftoverføringsbanen er klar, noe som kan gi fullt spill til strekk- og kompresjonsegenskapene til stål, effektivt redusere kraftbelastningen til en enkelt stang og tilpasse seg spennkravet på 23 ~ 24m.

2. Sterk romlig tilpasningsevne: For det trapesformede planet kan rutenettoppsettet optimaliseres (ved å ta i bruk trekantet pyramidesystem eller firkantet pyramidesystem) for å tilpasse seg den gradvise endringen av bredde fra 80,59 m til 114,1 m, og unngå lokal spenningskonsentrasjon; samtidig gjør dens romlige kraft-bærekarakteristikk det mulig å effektivt spre asymmetriske belastninger (som takstablingsbelastninger og utstyrsbelastninger), uten behov for å legge til et stort antall ut-av-planstøtter, og den strukturelle integriteten er sterkere.

3. Utmerket stivhet og stabilitet: Stengene i gitterstrukturen er sammenvevd for å danne et tre-romlig kraft-lagersystem, og den totale stivheten er mye høyere enn fagverksstrukturen. Under vindbelastning og seismisk påvirkning kan avbøyningen og den horisontale forskyvningen kontrolleres innenfor området tillatt av spesifikasjonen (i henhold til spesifikasjonen skal avbøyningen under takspenning ikke overstige 1/250 av spennvidden); samtidig kan den trekantede pyramiden, som den minste geometrisk invariante enheten som utgjør den romlige strukturen, forbedre den generelle stabiliteten til strukturen, uten behov for å sette opp et komplekst system som er motstandsdyktig mot sideforskyvning.

4. Lasttilpasningsevne: Kombinert med lastegenskapene til logistikklageret (dead last på taket, levende last, støvlast og mulig utstyrsbelastning), kan gitterstrukturen jevnt overføre lasten til støttene ved å dele rutenettstørrelsen rimelig, og unngå strukturelle skader forårsaket av overdreven lokal belastning; samtidig kan den oppfylle de seismiske befestningskravene, og den seismiske handlingen beregnes ved hjelp av modus-superposisjonsresponsspektrummetoden for å sikre sikkerheten til strukturen under seismiske forhold.

 

 

Kombinert med den trapesformede størrelsen, spennvidden og belastningskravene til dette prosjektet, tar rutenettet i bruk et dobbelt-lags firkantet pyramidegitter (egnet for trapesformet plan, med enkel struktur, jevn kraft og praktisk for fabrikkproduksjon og -installasjon på stedet). Stålrammens design følger prinsippet om "sikkerhet og anvendelighet, økonomi og rasjonalitet". Den spesifikke ordningen er som følger (alle materialer er valgt i tråd med lokale peruanske standarder og nasjonale standarder, og Q355B stål foretrekkes for å balansere styrke og økonomi):

 

1. Rutenettoppsett: Et dobbelt-lags firkantet pyramidegitter er tatt i bruk, med en rutenettstørrelse på 2,5m×2,5m (egnet for 22m kolonneavstand for å sikre jevn kraft på stengene); antall rutenett i den smale enden av trapesen (80,59m bred) er 32×76 (bredderetning × lengderetning), og antall rutenett i den brede enden (114,1m bred) er 46×76. Overgangsområdet realiserer breddegradient ved å justere rutenettets vinkel for å unngå spenningskonsentrasjon.

2. Rutenetthøyde: Kombinert med spennvidden på 23~24m, er rutenetthøyden 2,2m (høyde-spennforholdet er ca. 1/11, noe som oppfyller kravet om at "høyde-spennforholdet til rutenettet kan være 1/18~1/10" i spesifikasjonen), som sikrer bygningens stabilitet og stivhet. 15,2m.

3. Støttedesign: En blandet form for perifer støtte og punktstøtte tas i bruk. Støtter er satt i den smale enden, den brede enden og begge sider av lengderetningen. Støttene er PTFE glidestøtter (i tråd med de nye strukturelle kravene i spesifikasjonen), som effektivt kan frigjøre temperaturspenninger og overføre vertikale og horisontale krefter samtidig; støttenodene tar i bruk sveisede hule sfærenoder for å sikre tilkoblingssikkerhet.

 

I henhold til kraftanalysen vedtar delen av stangen sirkulært stålrør (symmetriske seksjonsegenskaper, jevn kraft, enkel behandling og tilkobling). Seksjonsstørrelsene på stenger i forskjellige deler er som følger (kombinert med resultatene for beregning av indre kraft, som oppfyller kravene til styrke, stivhet og stabilitet):

Øvre akkord: Bear press. I henhold til den indre kraften velges φ168×6 (smal ende og overgangsområde) og φ180×8 (areal med stor kraft i den brede enden) sirkulære stålrør; slankhetsforholdet kontrolleres innenfor 150 for å møte stabilitetskravene til kompresjonselementer.

Nedre akkord: Bear spenning. φ159×6 (smal ende) og φ168×6 (bred ende) sirkulære stålrør er valgt; slankhetsforholdet kontrolleres innenfor 200 for å møte stivhetskravene til strekkelementer, og stabilitetskontroll er ikke nødvendig (kun styrkesjekk er nødvendig).

Webelementer (diagonale elementer og vertikale elementer): Overfører aksial kraft, med relativt liten kraft. φ114×4 (generelt areal) og φ127×5 (overgangsområde med stor kraft) sirkulære stålrør er valgt; Vinkelen mellom diagonalelementet og korden kontrolleres mellom 40 grader ~60 grader for å sikre kraftoverføringseffektivitet.

Noder: Sveisede hulkule noder tas i bruk. Kulediameteren bestemmes i henhold til antall stenger og snittstørrelse, og φ200×8 (generelle noder) og φ250×10 (støttenoder med stor kraft) velges; Stålforbruket til noder er kontrollert til ca. 18 % av det totale stålforbruket i nettet, som er i tråd med det konvensjonelle nivået i industrien.

 

Kombinert med det trapesformede området, gitteroppsettet og seksjonsstørrelsen, tatt i betraktning stålforbruket til noder og tilkoblingstilbehør (bolter, sveiser) (beregnet som 10 % av det totale stålforbruket), beregnes det totale stålforbruket til gitterstrukturen til dette prosjektet som følger (unntatt fundament- og søylestruktur, kun for gitterdelen):

Øvre akkord: Den totale lengden er ca 3860m. Vekten per meter av φ168×6 stålrør er 24,7 kg, og vekten per meter av φ180×8 stålrør er 35,8 kg, totalt ca 102,3t;

Nedre akkord: Den totale lengden er ca 3720m. Vekten per meter av φ159×6 stålrør er 22,6 kg, og vekten per meter av φ168×6 stålrør er 24,7 kg, totalt ca. 85,7t;

Nettmedlemmer: Den totale lengden er ca. 7980m. Vekten per meter av φ114×4 stålrør er 10,8 kg, og vekten per meter av φ127×5 stålrør er 15,1 kg, totalt ca 96,2t;

Noder og tilkoblingstilbehør: Det totale stålforbruket er ca. 28,4t (beregnet som 10 % av totalvekten til de ovennevnte stengene);

Totalt stålforbruk for nettet: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Enhetsstålforbruket er omtrent 18,2 kg/㎡ (beregnet basert på gjennomsnittlig areal av trapesplanet), som er i tråd med det konvensjonelle forbruksområdet for enhetsstål for dobbeltlagsstrukturer (15~20kg/㎡) og har god økonomi.

 

 

1. Bedre spennviddetilpasningsevne: For middels-spenn på 23~24m kan gitterstrukturen utnytte aksialkraften til stengene fullt ut, unngå overdreven seksjonsstørrelse på stengene, redusere egenvekt- og spare stålforbruk, som er mer økonomisk enn fagverksstrukturen.

2. Sterkere romlig integritet: Gitterstrukturen er et tre-dimensjonalt romlig system, som bedre kan tilpasse seg det trapesformede planet til lageret, effektivt spre lokal spenningskonsentrasjon og har bedre tilpasningsevne til asymmetriske laster (som takstabling), uten å måtte legge til et stort antall ut{2}støtter og forenkle strukturen{{2} reduserer byggevansker.

3. Høyere stivhet og stabilitet: Den romlige sammenvevingen av stenger gjør at gitterstrukturen har utmerket total stivhet og stabilitet. Under vindbelastning og seismisk handling er deformasjonen liten, noe som bedre kan oppfylle sikkerhetskravene til logistikklager (spesielt med tanke på de seismiske egenskapene til Peru), og driftssikkerheten er høyere.

4. Praktisk konstruksjon og kort byggeperiode: Gitterstrukturen kan prefabrikkeres på fabrikken, med høy prosesseringspresisjon og enkel på-installasjon; nodene er standardiserte, noe som er praktisk for montering og konstruksjon, og kan effektivt forkorte byggeperioden, noe som er egnet for byggebehovet til store-logistikkvarehus.

5. God holdbarhet og enkelt vedlikehold: Den sirkulære stålrørseksjonen er ikke lett å samle støv og vann, og har god korrosjonsmotstand etter anti-korrosjonsbehandling; strukturen er enkel, antallet sårbare deler er lite, og senere vedlikeholdskostnader er lave, noe som er i tråd med det langsiktige-driftsbehovet til logistikklager.

 

 

1. Høyere innledende design- og prosesseringskostnad: Nettstrukturen er et romlig system, designet er mer komplekst, og kravet til nodebehandlingspresisjon er høyere; de sveisede hulkule-nodene har høyere prosesseringskostnader enn fagverksnodene, noe som fører til høyere opprinnelige design- og prosesseringskostnader.

2. Høyere krav til konstruksjonsteknologi: Installasjonen på -stedet av nettstrukturen krever profesjonelt heiseutstyr og konstruksjonsteam, og installasjonspresisjonen til noder og stenger er strengt nødvendig. Sammenlignet med fagverkskonstruksjonen er terskelen for konstruksjonsteknologi høyere, og byggekostnadene kan økes noe.

3. Større antall stenger og noder: Sammenlignet med fagverksstrukturen har gitterstrukturen flere stenger og noder, noe som øker arbeidsbelastningen med materialtransport og -montering på stedet til en viss grad, men denne ulempen kan oppveies av fabrikkprefabrikasjon og standardisert konstruksjon.

 

 

Kombinert med prosjektkarakteristikkene (trapesformet plan, spennvidde på 23~24m, logistikklagerlastkrav og seismiske krav i Peru), er rutenettstrukturen mer egnet for dette prosjektet enn fagverksstrukturen. Selv om den opprinnelige design- og prosesseringskostnaden for rutenettstrukturen er litt høyere, har den åpenbare fordeler i spenntilpasning, romlig integritet, stivhet og stabilitet, og kan effektivt redusere de senere vedlikeholdskostnadene og sikre langsiktig sikker drift av lageret. Fra perspektivet til omfattende økonomi og sikkerhet er optimaliseringsforslaget om å endre fra fagverksstruktur til nettstruktur rimelig og gjennomførbart.