การประยุกต์ใช้คอลัมน์เหล็กและคานเหล็กในคลังสินค้า/เวิร์กช็อป: การออกแบบข้อดีและแนวโน้มในอนาคต

ภายใต้พื้นหลังของการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมและโลจิสติกส์คลังสินค้าและการประชุมเชิงปฏิบัติการเป็นผู้ให้บริการหลักของการผลิตและการจัดเก็บและการออกแบบโครงสร้างของพวกเขาจำเป็นต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพความปลอดภัยและเศรษฐกิจ โครงสร้างเหล็กได้กลายเป็นทางออกที่ต้องการสำหรับอาคารดังกล่าวเนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพการก่อสร้าง ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบหลักที่รับน้ำหนักการออกแบบและการเลือกคอลัมน์เหล็กและคานเหล็กส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรและอายุการใช้งานของโครงสร้างโดยรวม บทความนี้จะวิเคราะห์การประยุกต์ใช้คอลัมน์เหล็กและคานเหล็กอย่างเป็นระบบในคลังสินค้า/เวิร์กช็อปจากคุณสมบัติของวัสดุข้อกำหนดการออกแบบไปยังกรณีจริง
ข้อดีหลักของโครงสร้างเหล็ก
คุณสมบัติของวัสดุ
ความแข็งแรงสูง (ความแข็งแรงของผลผลิตสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 345MPa) และลักษณะที่มีน้ำหนักเบาของเหล็กสามารถลดขนาดส่วนประกอบของส่วนตัดและปล่อยพื้นที่อาคารได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่นช่วงเวลาส่วนของความเฉื่อยของเสาเหล็กรูปตัว H นั้นดีกว่าเสาคอนกรีตและความสามารถในการอัดเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% นอกจากนี้ประสิทธิภาพการเกิดแผ่นดินไหวของเหล็ก (ค่าสัมประสิทธิ์ความเหนียว≥3) และการเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อนของโรงงาน (เช่นการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน) ยืดอายุการใช้งานของโครงสร้าง
เศรษฐกิจและประสิทธิภาพ
การออกแบบแบบแยกส่วนของโครงสร้างเหล็กช่วยให้การติดตั้งอย่างรวดเร็ว การประชุมเชิงปฏิบัติการการผลิตรถยนต์บางแห่งเป็นตัวอย่างมันใช้ระบบคานคอลัมน์เหล็กสำเร็จรูปและระยะเวลาการก่อสร้างจะสั้นลง 40% เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีตแบบดั้งเดิม ในเวลาเดียวกันอัตราการรีไซเคิลเหล็กเกิน 90%และต้นทุนวัฏจักรชีวิตจะลดลง 20%-30%
ความยั่งยืน
สอดคล้องกับมาตรฐานอาคารสีเขียว (เช่นการรับรอง LEED) การปล่อยคาร์บอนของอาคารโครงสร้างเหล็กต่ำกว่าคอนกรีต 35% และของเสียจากการก่อสร้างสามารถรีไซเคิลได้ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ
การออกแบบและการประยุกต์ใช้คอลัมน์เหล็ก
ประเภทการเลือกและสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง
คอลัมน์เหล็กรูปตัว H: เหมาะสำหรับคลังสินค้าขนาดกลาง (เช่นช่วง 24 ม.) ที่มีความต้านทานแรงเฉือนเว็บที่แข็งแกร่งและการเชื่อมต่อที่ง่ายกับสลักเกลียวลำแสงเหล็ก
คอลัมน์ประเภทกล่อง: ส่วนใหญ่ใช้ในเวิร์กช็อปขนาดใหญ่หรือสูง (เช่นโรงเก็บเครื่องบินบำรุงรักษาอากาศยาน) ที่มีลักษณะการปิดตัดขวางที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานแรงบิด
คอลัมน์หลอดวงกลม: เหมาะสำหรับการออกแบบที่เปิดเผย (เช่นห้องโถงนิทรรศการศิลปะ) โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานลมต่ำและลักษณะที่เรียบง่าย
พารามิเตอร์การออกแบบคีย์
การวิเคราะห์การโหลดตามแนวแกนและการโก่งงอ: ต้องคำนวณโหลดที่สำคัญตามสูตรออยเลอร์และข้อ จำกัด เท้าคอลัมน์ (เช่นการเชื่อมต่อบานพับหรือการเชื่อมต่อคงที่) จะต้องได้รับการพิจารณา
การออกแบบโหนด: ความหนาของแผ่นฐานจะต้องตรงกับความต้านทานการดึงออกของสลักเกลียว (คำนวณตามข้อกำหนด AISC) และสำรองความซ้ำซ้อน 15% เพื่อรับมือกับโหลดแบบไดนามิก
ข้อกำหนดข้อกำหนด
ทำตามมาตรฐาน AISC 360 (USA) หรือ GB 50017 (จีน) อัตราส่วนความเรืองแสงคอลัมน์ (λ) จะต้องถูกควบคุมภายใน 200 เพื่อป้องกันความเสี่ยงของความไม่แน่นอน
ออกแบบและประยุกต์ใช้คานเหล็ก
กลยุทธ์การเลือก
i-beams: ต้นทุนต่ำการประมวลผลง่ายเหมาะสำหรับการประชุมเชิงปฏิบัติการแสง (เช่นสายประกอบอิเล็กทรอนิกส์)
ทรัสคาน: ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างมีนัยสำคัญเมื่อช่วงเกินกว่า 30 เมตร (เช่นคลังสินค้าโลจิสติกส์) และน้ำหนักตัวลดลง 50%
คานคอมโพสิต (แผ่นคานเหล็กคอนกรีต): ปรับปรุงความแข็งของพื้นเหมาะสำหรับการประชุมเชิงปฏิบัติการอุปกรณ์หนัก
เทคโนโลยีการเชื่อมต่อ
การเชื่อมต่อสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง (เช่นเกรด 10.9): ความจุแบริ่งแรงเฉือนสูงเหมาะสำหรับการประชุมเชิงปฏิบัติการที่มีการถอดประกอบบ่อย
โหนดรอยเชื่อม: การส่งแรงโดยตรง แต่จำเป็นต้องมีการตรวจจับข้อบกพร่อง UT เพื่อตรวจจับคุณภาพของการเชื่อม
จุดสำคัญของการออกแบบโครงสร้างคลังสินค้า/การประชุมเชิงปฏิบัติการ
การเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่
ระยะทางคอลัมน์เศรษฐกิจมักจะ 8-12m และอัตราการใช้พื้นที่สามารถเพิ่มขึ้นได้ 30% เมื่อรวมกับระบบชั้นวางที่ถูกระงับ
การตอบสนองโหลดพิเศษ
การออกแบบลำแสงเครน: ค่าสัมประสิทธิ์โหลดแบบไดนามิกคือ 1.5 และการคำนวณความเหนื่อยล้าขึ้นอยู่กับเกณฑ์ของคนงานเหมืองของความเสียหายสะสม≤1
สภาพภูมิอากาศในระดับภูมิภาค: ต้องมีการพิจารณาว่ามีหิมะตก (≥0.7kn/m²) สำหรับคลังสินค้าในภาคเหนือและปริมาณลมในพื้นที่ชายฝั่งจะคำนวณตามความเร็วลม 50 ปี
มาตรการป้องกัน
การป้องกันอัคคีภัย: การพ่นสารเคลือบสารหน่วงไฟ (ขีด จำกัด ความต้านทานอัคคีภัย≥2ชั่วโมง) หรือใช้คอนกรีตเพื่อห่อส่วนประกอบเหล็ก
การป้องกันการกัดกร่อน: เหล็ก S355J2W ที่ต้องการในสภาพแวดล้อมทางทะเลเพื่อลดความถี่ในการบำรุงรักษา
การจัดการการก่อสร้างและต้นทุน
การทำสำเร็จรูปและการติดตั้ง
ใช้เทคโนโลยี BIM เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแยกส่วนประกอบและลดจุดเชื่อมในสถานที่ 50% การวางตำแหน่งสถานีทั้งหมดเป็นสิ่งจำเป็นในระหว่างการยกและค่าเบี่ยงเบนแนวดิ่งคือ≤h/1000
การเปรียบเทียบค่าใช้จ่าย
การลงทุนเริ่มต้นของโครงสร้างเหล็กสูงกว่าคอนกรีต 10% -15% แต่ผลประโยชน์การดำเนินงานที่เกิดจากระยะเวลาการก่อสร้างที่สั้นลงสามารถชดเชยความแตกต่างของราคาได้ ตัวอย่างคลังสินค้าโซ่เย็นเป็นตัวอย่างโซลูชันโครงสร้างเหล็กสามารถบรรลุการกู้คืนค่าใช้จ่ายภายใน 5 ปี
กรณีศึกษา: การฝึกโครงสร้างเหล็กของศูนย์โลจิสติกส์ Amazon
ภาพรวมโครงการ
ช่วงคือ 40 เมตรระยะทางคอลัมน์คือ 12 เมตรระบบโครงลำแสงคอลัมน์รูปตัว H จะถูกนำมาใช้และโหลดพื้นคือ 5kn/m²
นวัตกรรมเทคโนโลยี
ใช้ซอฟต์แวร์ Tekla เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโหนดและลดการใช้เหล็ก 12%
แนะนำระบบการตรวจสอบอัจฉริยะเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงความเครียดของคานและคอลัมน์แบบเรียลไทม์
สรุปประสบการณ์
มีความจำเป็นต้องสำรองอุปกรณ์ที่ยกช่องในการออกแบบและหลีกเลี่ยงความขัดแย้งเชิงพื้นที่ระหว่างคานเหล็กและท่อระบายอากาศ
แนวโน้มในอนาคต
นวัตกรรมวัสดุ
S690 เหล็กความแข็งแรงสูงพิเศษ (ความแข็งแรงของผลผลิต 690MPa) สามารถลดน้ำหนักของส่วนประกอบได้ 25%และได้รับการขับเคลื่อนใน Tesla Super Factory
การทำให้เป็นระบบดิจิตอลและระบบอัตโนมัติ
เทคโนโลยีการเชื่อมหุ่นยนต์ BIM ควบคุมข้อผิดพลาดภายใน± 2 มม. และตระหนักถึงการแทรกซึมของข้อมูลตลอดกระบวนการสร้างการผลิต
เส้นทางที่เป็นกลางคาร์บอน
ส่งเสริมการผลิตเหล็กอาร์คอาร์คไฟฟ้า (การปล่อยคาร์บอนต่ำกว่าเตาหลอมระเบิดแบบดั้งเดิม 75%) และสำรวจโครงสร้างลูกผสมไม้เหล็กเพื่อลดคาร์บอนที่เป็นตัวเป็นตน
เสาเหล็กและคาน ได้กลายเป็นโครงกระดูกของอาคารอุตสาหกรรมสมัยใหม่เนื่องจากความแข็งแรงความยืดหยุ่นและความยั่งยืนสูง ในอนาคตผ่านการออกแบบที่ชาญฉลาดนวัตกรรมวัสดุและการก่อสร้างสีเขียวโครงสร้างเหล็กจะส่งเสริมการพัฒนาที่มีประสิทธิภาพและคาร์บอนต่ำของคลังสินค้าและการประชุมเชิงปฏิบัติการ