Application complète et analyse technique des systèmes de colonne de poutres de structure en acier dans les ateliers d'entreposage modernes, les bâtiments préfabriqués et la construction de la maison de volaille

Application complète et analyse technique des systèmes de colonne de poutres de structure en acier dans les ateliers d'entreposage modernes, les bâtiments préfabriqués et la construction de la maison de volaille

Structures en acier , avec leurs avantages exceptionnels de haute résistance, de poids léger, une excellente plasticité et une ténacité, un niveau élevé d'industrialisation, une vitesse de construction rapide, des avantages complets importants et un alignement sur les principes de développement durable, sont devenus l'une des formes structurelles dominantes dans la construction industrielle et civile moderne. Parmi eux, le système de colonne de faisceau de structure en acier, servant de "squelette" et "épine dynamique" de l'ensemble du cadre structurel, joue un rôle de base indispensable dans des types de bâtiments spécifiques tels que des ateliers d'entreposage modernes, des bâtiments préfabriqués et des facilités de reproduction de bétail / volaille de bétail. Cet article plonge dans les scénarios d'application complets, les points techniques clés, les méthodes d'optimisation de la conception et les tendances futures de développement des systèmes de colonne de poutre en acier dans ces trois types de bâtiments, fournissant une analyse détaillée avec des références de cas pratiques.

I. Avantages de base et base d'application des systèmes de colonne de poutre en acier

1. Performances mécaniques exceptionnelles:

   • Portant à haute résistance: Par rapport aux structures en béton armé traditionnelles, l'acier possède un rapport de résistance / poids très élevé (par exemple, une limite d'élasticité en acier Q355B ≥ 345 MPa, environ 10 fois la résistance à la compression axiale du béton C30). Cela permet aux systèmes de colonne de poutre en acier de transporter des charges plus grandes avec des coupes transversales plus petites, réduisant considérablement les tailles des membres et libérant un espace de construction précieux.
   • Excellente ductilité et de la ténacité: La bonne plasticité et la ténacité de l'acier lui permettent d'absorber une énergie substantielle par une déformation plastique sous des charges extrêmes comme les tremblements de terre ou les tempêtes de vent, empêchant efficacement une défaillance structurelle fragile. Cela améliore les performances globales de la résistance sismique et du vent du bâtiment, répondant aux exigences strictes de GB 50011 "Code pour la conception sismique des bâtiments".
   • Propriétés des matériaux uniformes: L'acier est homogène et isotrope, offrant des propriétés mécaniques stables et fiables. Son comportement s'aligne bien avec les modèles de calcul, garantissant une grande précision de conception.

2. Industrialisation et préfabrication:

   • Fabrication de précision d'usine: Les colonnes en acier, les poutres (y compris les poutres H de la réserve solide, les poutres en treillis, etc.), et leurs nœuds de connexion peuvent être fabriqués avec une haute précision (précision de niveau millimètre conforme à GB 50755 "code pour la construction de structures en acier") dans des usines modernes basées sur des dessins de conception détaillés. Les processus comprennent la coupe, le forage, le soudage, le redressement et le traitement de surface (par exemple, le dynamitage des coups de feu, le revêtement anti-corrosion). Cela garantit une qualité stable et contrôlée et élimine les fluctuations de qualité et les impacts environnementaux associés au travail humide sur place.
   • Standardisation et modularisation: Facilite la conception standardisée et sérialisée des sections de composants, des spécifications et des méthodes de connexion, permettant une production par lots à grande échelle. Prend en charge la préfabrication d'usine de grands modules ou unités (par exemple, assemblages de cadre de poutre à colonne, modules de salle entiers), améliorant considérablement l'efficacité de la construction et les horaires de raccourcissement.

3. Vitesse de construction rapide:

   • Assemblage sec et rapide: Les composants préfabriqués sont assemblés sur place principalement en utilisant des boulons à haute résistance (par exemple, des boulons de tête hexadécimaux de grade 10.9) ou du soudage (par exemple, soudage à blindage au gaz). Cela élimine le temps d'attente pour le durcissement en béton (généralement 28 jours) et minimise les perturbations par temps défavorable (par exemple, les basses températures, la pluie légère).
   • Travail commercial parallèle: L'installation rapide de la structure primaire permet les premières toiles de travail pour d'autres métiers (installation de revêtement - feuilles en acier de couleur, panneaux de sandwich; MEP rugueux; finition intérieure), permettant une construction très parallèle. La durée globale du projet peut être réduite de 30% à 50%.

4. Flexibilité spatiale élevée:

   • Capacité à long terme: Les systèmes de colonne à poutre en acier (en particulier lorsqu'ils sont combinés avec des fermes ou des grilles d'espace) peuvent facilement obtenir des portées sans colonne de dizaines, voire des centaines de mètres. Cela élimine les obstructions des colonnes intérieures (par exemple, pour le trafic de chariot élévateur, la disposition des lignes de production, la disposition des équipements de volaille), maximisant l'utilisation de l'espace.
   • Disposition flexible de la grille de colonne: L'espacement des colonnes (généralement 6-12 m ou plus) peut être ajusté de manière flexible en fonction des besoins fonctionnels (par exemple, la largeur de l'allée logistique, le placement de l'équipement, la disposition des cages dans les maisons de volaille), offrant une grande liberté pour l'organisation du plan d'étage.
   • Facilitation de la modification et de l'expansion: Le système structurel clair et le chemin de charge rendent les ajouts ultérieurs (planchers, extensions) ou disposition interne changent relativement simple avec un impact minimal sur la structure existante.

5. Durabilité verte:

   • Recyclabilité élevée: Steel possède un taux de recyclage supérieur à 90%, s'alignant avec les principes de l'économie circulaire. L'acier à ferraille peut être relâché, réduisant la pression des déchets de construction sur l'environnement.
   • Efficacité des ressources: La nature légère réduit les exigences du matériel de fondation; La production d'usine minimise les travaux humides sur place, abaissant la consommation d'eau et la production de déchets de construction; La vitesse de construction rapide raccourcit les cycles de consommation d'énergie et l'impact environnemental sur place.
   • Conducteur de l'industrialisation de la construction: Agit comme une technologie de base soutenant l'industrialisation de la construction (bâtiments préfabriqués), s'alignant avec les stratégies nationales favorisant le bâtiment vert et la construction intelligente.

Ii Analyse approfondie des scénarios d'application et ventilation technique

(A) Ateliers d'entreposage modernes (centres logistiques, usines, grands entrepôts)

Les systèmes de colonne à poutre en acier dominent l'entreposage moderne, fournissant l'assurance structurelle de base pour les opérations logistiques efficaces et le stockage à grande échelle.

1. Besoins de l'application de base et orientation technique:

   • Espace sans colonne massif:
     • Mise en œuvre technique: Les systèmes structurels du cadre portail sont largement utilisés. Ce système se compose de colonnes de section H effilées (section transversale optimisée sur la base de diagrammes de moment de flexion - plus grands à la base, plus petits en haut) et des chevrons en section H conique (plus petits à la crête, plus grands à l'avant-t'avez) connectés par des joints rigides (généralement des plaques d'extrémité avec des boulons à forte force) pour former des unités de résistance à la force latérale. Les bases de colonne sont généralement conçues comme épinglées pour libérer des moments et réduire les coûts de fondation.
     • Capacité de portée: Les portées économiques varient de 18 à 36 m pour les cadres de portail standard. L'optimisation ou l'utilisation de poutres / colonnes en réseau permet de dépasser 50 m.
     • Avantage spatial: Élimine les colonnes intérieures, en fournissant un espace dégagé pour un stockage de rack à haute baie dense (par exemple, des racks VNA), un fonctionnement en douceur d'équipements logistiques efficaces (chariots élévateurs à haute recours, AGVS) et installation / fonctionnement des systèmes de stockage et de récupération automatisés (AS / RS).
   • Capacité lourde de chargement:
     • Types de chargement: Doit résister à un système de toit / mur de murs significatif (y compris l'isolation, les panneaux photovoltaïques), les charges de vent (en particulier le soulèvement), les charges de neige, les charges de grue (grues de foc, les grues aériennes), les charges de plancher de denses (dans les bâtiments à plusieurs étages) et les charges de vibration de l'équipement potentiel.
     • Concevoir des points clés: Calculez avec précision toutes les charges et combinaisons par GB 50009 "Code de chargement pour la conception des structures de construction". Colonnes / sections de faisceau de conception avec précision en fonction des enveloppes de moment, de cisaillement et de force axiale pour assurer une adéquation de la résistance et de la stabilité (flambage global et local) par GB 50017 "Standard pour la conception des structures en acier". Effectuer une analyse détaillée de l'analyse des éléments finis (FEA) des nœuds critiques (par exemple, des supports de grue, des supports de poutre de grue).
   • Besoins d'éclairage et de ventilation:
     • Intégration technique: Concevoir des feux de toit de grande région (à l'aide de panneaux FRP ou PC) alternant avec des feuilles de toit en acier pour introduire uniformément la lumière naturelle, réduisant considérablement la consommation d'énergie d'éclairage. Utilisez des ventilateurs naturels montés sur la crête (turbines ou capuchon statiques) ou combinez avec des volets latéraux pour créer une ventilation de l'effet de pile, améliorant l'environnement intérieur.
   • Adaptabilité du toit:
     • Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV): Les toits en acier fournissent une base plate et solide idéale pour les systèmes photovoltaïques distribués. La conception doit inclure des charges supplémentaires des panneaux PV (~ 0,15 kN / m²), des charges de vent et des charges de maintenance. Connecteurs de rail de montage PV pré-incliné.
     • Installation de grands équipements: La structure du toit doit s'adapter aux conditions de montage et aux charges pour les grandes unités de ventilation, les tours de refroidissement et les supports de tuyaux.

2. Analyse des détails techniques clés:

   • Optimisation de la section: Utilisation approfondie des sections H effilées, optimisation de la profondeur Web et de la largeur de la bride en fonction de la distribution des moments pour une utilisation minimale des matériaux. Utilisez des accolades de flambement retenue (BRB) ou des cadres excentriques contre les cadres (EBF) pour améliorer la rigidité latérale.
   • Système de piste de grue: Les ateliers lourds nécessitent des poutres de piste de grue dédiées (sections Houdées H ou poutres de boîte) pour résister aux charges de roues de grue et aux forces de freinage horizontales. Concevoir strictement par grue de service (A1-A8) pour assurer la performance de la fatigue. Haute précision requise pour l'installation du rail (rectitude, jauge).
   • Détails de la connexion: Les joints de colonne de poutre du cadre portail utilisent souvent des plaques d'extrémité avec des boulons à haute résistance (type à glissement ou à roulement). La conception doit s'assurer que la rigidité articulaire répond au principe "solide joint et composant faible". Les épisodes et les connexions de contreventement nécessitent une conception détaillée.
   • Protection d'incendie et de corrosion: Les entrepôts sont généralement des bâtiments de classe D / E nécessitant une résistance au feu de niveau 2 (colonnes: 2.0h, chevrons: 1,5h). Réaliser via des revêtements épais / fines ignifuges, une entente de planche ignifuge ou une acier résistante au feu par GB 50016. La protection contre la corrosion implique des systèmes de revêtement à hot-dip (AVG. Épaisseur ≥85 μm) ou des systèmes de revêtement à haute performance (AVG.
   • Conception de la fondation: Le poids léger en acier réduit les demandes de fondation; Utilisez couramment des semelles isolées (RC ou empilées). Calculez avec précision les réactions de base des colonnes (axiales, cisaillement, moment), en considérant les effets de soulèvement du vent.

(B) Bâtiments préfabriqués (construction modulaire, bâtiments en conteneurs, boîtier préfabriqué)

Les systèmes de colonne à poutre en acier sont au cœur de l'industrialisation de la construction, présentant des avantages uniques dans les bâtiments préfabriqués hautement modulaires.

1. Besoins de l'application de base et orientation technique:

   • Haute modularité et intégration:
     • Mise en œuvre technique: À l'aide du squelette de colonne de poutre, l'ensemble du bâtiment est décomposé dans l'usine en unités modulaires volumétriques standardisées et spécifiques à la fonction (par exemple, cuisine, salle de bain, chambre à coucher, modules de couloir). Structure interne (colonnes, poutres, poutres, cadrage au sol), systèmes d'enveloppe (murs, toit), services MEP et finitions intérieures sont hautement intégrées dans chaque module pendant la préfabrication d'usine.
     • Transport et érection: Les dimensions du module adhèrent strictement aux tailles de conteneurs standard (par exemple, 12m x 3m x 3m) pour le transport routier / mer. Les travaux sur place impliquent principalement des connexions boulonnées / soudées modules / modules, des branchements de service, un scellement des joints et une finition externe minimale.
   • Vitesse et qualité de construction:
     • Avantage de vitesse: La préfabrication d'usine se déroule en même temps que les travaux de la fondation du site. Le post-livraison, l'érection du module, la connexion et la mise en service sont rapides. Une enveloppe de construction à plusieurs étages peut être fermée en quelques semaines. La réduction globale du calendrier peut dépasser 60% par rapport à la construction traditionnelle.
     • Assurance qualité: Environnement d'usine stable, mécanisation / automatisation élevée (par exemple, soudage robotique, usinage CNC), contrôle précis des processus, précision de grande dimension et qualité de matériau stable améliorent considérablement la qualité globale du bâtiment, l'étanchéité, l'étanchéité à l'eau et la durabilité, réduisant les erreurs sur place.
   • Flexibilité de conception et diversité combinatoire:
     • Standardisation et personnalisation: Sur la base des réseaux de colonne de faisceau standardisés (par exemple, 3M x 6M) et des interfaces de module, des bâtiments de divers dispositions, de hauteurs et de formes (par exemple, des maisons en terrasses, des immeubles, des dortoirs étudiants, des unités médicales, des structures de camp) peuvent être assemblées de manière flexible. Les modules d'empilement et de compensation créent de riches compositions architecturales.
   • Performance structurelle supérieure:
     • Résistance sismique et éolienne: Les cadres en acier possèdent intrinsèquement une bonne ductilité. Dans les bâtiments modulaires, chaque module agit comme une boîte rigide et les connexions intermodules fiables (soudures boulons) forment une structure spatiale intégrale avec une excellente rigidité globale et des performances sismiques / éoliennes, particulièrement adaptées aux zones sismiques et aux zones de typhon.
     • Adaptabilité aux sites complexes: Le léger réduit les exigences de fondation, idéal pour les terrains difficiles comme les collines, les zones de subsidence miniers ou les sites temporaires limités.
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2. Analyse des détails techniques clés:

   • Structure de l'unité du module: Utilise généralement des cadres de colonne / poutre étroitement espacés ou une construction en panneaux (solistes de plancher de goujons en acier à froid). Les colonnes d'angle pleine hauteur (SHS ou sections H) fournissent des points de charge et de levage principaux. Les faisceaux supérieurs et inférieurs encadrent le module. Les goujons muraux se connectent en toute sécurité aux colonnes / poutres (vis autodérants ou rivets aveugles).
   • Technologie de connexion inter-module:
     • Connexion verticale: La poutre supérieure du module inférieur se connecte à la poutre inférieure du module supérieur via des boulons à haute résistance (par exemple, M20 / M24) via des connexions ou des plaques d'extrémité. Clés de cisaillement (plaques en acier, sections) Transférer le cisaillement horizontal.
     • Connexion horizontale: Les colonnes de bord du module adjacentes se connectent via des plaques d'épissage et des boulons à haute résistance. Des lacunes conjointes remplies d'un scellant incendie (par exemple, lave-roche, calfeutrage de feu).
     • Joints critiques: Les connexions d'angle, les liaisons du couloir, les interfaces de cage d'escalier nécessitent une conception de renforcement spéciale garantissant un transfert de charge fiable.
   • Intégration et interfaces MEP:
     • Pré-intégration d'usine: Tous les services en eau, drainage, électriques (puissance / données), les services CVC sont précisément pré-placés, acheminés, connectés et testés dans les murs modules / cavités / plafonds de plancher.
     • Site Quick Connect: Les modules présentent des talons d'utilité préajustés standardisés (eau, électricité, air) avec des raccords de connexion rapide (couplages de verrouillage de came, bouchons d'aviation) pour la connexion rapide du champ, minimisant le temps d'installation et les erreurs.
   • Confort et efficacité énergétique:
     • Isolation: Murs, toit, planchers remplis d'une isolation haute performance (laine de roche, fibre de verre, mousse PUR / PIR, 100-200 mm d'épaisseur), garantissant des performances thermiques élevées (valeur U ≤ 0,3 W / (m² · K)). Les détails de rupture thermique sont essentiels.
     • Étanchéité: La production d'usine et la scellage de précision atteignent une étanchéité de l'air bien supérieure par rapport aux constructions traditionnelles, réduisant le pontage thermique et la perte d'énergie, l'amélioration du confort et la réduction de l'énergie opérationnelle.
   • Séparation du feu et du son: La compartimentation stricte du feu par GB 50016. Les assemblages de paroi / sol multicouches incorporant une planche de gypse, des revêtements et une isolation de laine de roche obtiennent des cotes d'incendie requises (par exemple, les murs porteurs de charge 1 à 2 heures). La construction multicouche et les connexions résilientes améliorent l'isolation sonore en suspension dans l'air (RW ≥ 50 dB).

(C) maisons de volaille modernes (installations agricoles intensives)

Les maisons de volaille modernes exigent un contrôle environnemental strict, une biosécurité, une durabilité, une construction rapide et une efficacité, faisant des systèmes de colonne de poutre en acier la solution optimale.

1. Besoins de l'application de base et orientation technique:

   • Espace long et grand:
     • Mise en œuvre technique: Les cadres de portail légers (étendues 12-24 m) ou les cadres de colonne de faisceau sont courants. Les hauteurs de l'avant-aventure généralement de 3 à 5 m ou plus (par exemple, pour les systèmes de cage à plusieurs niveaux) pour s'adapter à l'équipement, à la circulation de l'air et à l'accès des travailleurs.
     • Avantage spatial: L'espace sans colonne facilite l'installation, le fonctionnement et la maintenance de grands systèmes automatisés (lignes d'alimentation, lignes d'arrosage, ceintures de collecte d'œufs, systèmes d'élimination du fumier, commandes environnementales).
   • Contrôle environnemental strict:
     • Isolation thermique: Contrôle précis de la température interne (poussins: 35 ° C, adultes: 18-24 ° C) et l'humidité (50-70%) est critique. Les panneaux de sandwich composites (noyau EPS / PU / PIR, 75-150 mm d'épaisseur) ou les systèmes à double peau avec isolation, soutenus par le cadre en acier, offrent des performances thermiques supérieures (valeur U ≤ 0,4 W / (m² · K)), réduisant les coûts énergétiques.
     • Étanchéité et ventilation: Nécessite une forte étanchéité du bâtiment (empêchant les ébauches, entrée d'oiseaux / rongeurs) couplée à une puissante ventilation mécanique (ventilation du tunnel, ventilation croisée). Le squelette en acier fournit un support robuste pour les grands ventilateurs (> 1,4 m de diamètre), les coussinets de refroidissement par évaporation et les évents d'entrée. La conception structurelle doit tenir compte des vibrations du ventilateur et de la garde de sécurité.
   • Résistance à la corrosion et nettoyabilité:
     • Environnement hautement corrosif: Des concentrations élevées d'ammoniac (NH₃), du sulfure d'hydrogène (H₂S), du dioxyde de carbone (CO₂), combinée à une température et une humidité élevées, créent une atmosphère extrêmement corrosive.
     • Stratégie de protection contre la corrosion: Tous les composants en acier (colonnes, poutres, Purlins, Girts) nécessitent la protection de la plus haute qualité:
       • Méthode principale: Galvanisation complète du DIP à chaud (HDG) (revêtement de zinc moyen ≥85 μm, ISO 1461) pour une protection sacrificielle supérieure.
       • Protection améliorée: Appliquer les couches de finition résistantes aux intempéries (par exemple, le polyuréthane, le fluoropolymère) sur le HDG pour les zones critiques ou les zones à corrosion élevée (bases de colonnes au niveau du sol, poutres / colonnes internes).
       • Choix de matériel: Utilisation préférentielle de l'acier d'altération (par exemple, Q355NH).
     • Cadre interne: Les murs intérieurs doivent utiliser des matériaux lisses, résistants à la corrosion, facilement lavables / désinfectables (par exemple, panneaux en PVC, acier pré-peint, acier inoxydable) pour minimiser l'adhésion des débris et assurer une assainissement approfondi de la biosécurité.
   • Construction rapide et contrôle des coûts: La vitesse de construction industrialisée de l'acier raccourcit le temps de construction de la ferme, accélérant le retour sur investissement. La conception standardisée et l'optimisation des matériaux aident à contrôler les coûts globaux.
   • Sécurité et fiabilité structurelles: Doit supporter les charges d'équipement lourdes (cages à plusieurs niveaux), les charges de vent (en particulier dans les zones ouvertes), les charges de neige et les charges d'équipement d'élimination de fumier potentielles. La conception structurelle doit être robuste.
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2. Analyse des détails techniques clés:

   • Conception consciente de la corrosion: Simplifiez les formes structurelles pour minimiser les articulations complexes, les crevasses et les zones difficiles à envelopper / maintenir. Évitez les sections sujettes au piégeage de l'humidité / des débris. Élevez les bases de colonnes sur des piédestaux en béton pour éviter le contact direct avec les planchers humides.
   • Intégration du système de ventilation:
     • Montage des ventilateurs: Concevoir des coussinets de béton robustes ou des cadres en acier sur les murs à pignon / d'extrémité pour prendre en charge les grands ventilateurs axiaux, en considérant les vibrations et la pression du vent. Installez les écrans d'oiseau sur les ouvertures des ventilateurs.
     • Mur de tampon de refroidissement: L'extrémité du coussin de refroidissement nécessite une forte structure de cadrage pour prendre en charge les modules du pad et le poids du système d'eau. Assurez-vous une étanchéité efficace / scellage autour des coussinets.
     • Évents d'entrée: Fournir de nombreuses ouvertures dans le toit / parois latérales avec des points de montage fiables pour les mécanismes d'évacuation motorisés / manuels.
   • Calcul précis de la charge d'équipement: Comptez en compte avec précision les poids et les charges dynamiques des systèmes d'alimentation / arrosage automatisés, des cages à plusieurs niveaux (y compris le poids du bétail), des systèmes de collecte d'œufs et des systèmes d'élimination du fumier (grattoirs / convoyeurs). Une coordination étroite avec les fournisseurs d'équipement est essentielle.
   • Drainage du toit et imperméabilisation: Concevoir une pente de toit adéquate (≥ 5%) pour le ruissellement rapide de l'eau de pluie. Utilisez des systèmes de toit en couture debout ou des feuilles de grande corrugation avec une sous-couche fiable pour assurer la légèreté à l'eau sous pression négative de la ventilation.
   • Détails de biosécurité: Scellez la jonction entre les bases de colonnes en acier et la dalle de sol en béton interne méticuleusement (par exemple, le scellant en silicone) pour empêcher les infiltrations de fumier en dessous. Formez des criques arrondies (R ≥50 mm) aux jonctions du sol mural pour un nettoyage facile et approfondi sans coins morts.

Iii. Points techniques clés communs dans la conception, la fabrication et la construction de systèmes de colonne de poutre en acier

1. Analyse et conception structurelles:

   • Modélisation et calcul: Utilisez un logiciel de conception d'acier professionnel (par exemple, PKPM, SAP2000, ETABS, STAAD.PRO, Tekla Structures) pour la modélisation 3D, l'analyse de la charge (statique, dynamique, thermique), le calcul de la force interne, la conception des membres (résistance, la rigidité, la stabilité) et la conception de connexion.
   • Conformité du code: Adhérez strictement aux codes chinois: GB 50017, GB 50009, GB 50011, GB 50016, GB 50661 "Code pour le soudage des structures en acier", JGJ 82 "Spécification technique pour les connexions de boulons à haute résistance des structures en acier", etc.
   • Implémentation de BIM: La modélisation des informations de la construction (BIM) fait de plus en plus intégrale aux projets en acier, permettant la gestion visuelle et de l'information tout au long de la conception, des détails, de la fabrication et de l'érection, résolvant efficacement les affrontements et améliorant la précision / l'efficacité.

2. Détails et fabrication:

   • Détails (dessins de magasin): Développer des dessins de construction détaillés, les détails de la connexion, la nidification des composants (déterminer les dimensions de coupe, les préparations de soudure), les listes de matériaux et les dessins de fabrication (dessins d'assemblage / érection) en fonction des documents de conception. Doit considérer avec précision les processus de fabrication, les limitations de transport et les séquences d'érection.
   • Sélection et inspection des matériaux: Utilisez l'acier conforme aux normes nationales (GB / T 700 "AFFAIRES SURTURATIFS DE CARBONE", GB / T 1591 "AFFAIRES STRUCTURAUX D'ALLIAGE À LOBLE ARRIÈRE") ou spécifications du projet (Q235B, Q355B, Q390, Q420, etc.). Exiger des certificats de l'usine à la livraison et effectuer un échantillonnage / test (propriétés mécaniques, composition chimique) comme spécifié. Les matériaux de protection contre la corrosion doivent respecter les normes pertinentes.
   • Fabrication d'usine:
     • Coupe: CNC Flame / Couper plasma, coupe laser, sciage pour une haute précision.
     • Forage: Machines de forage CNC, perceuses à 3 axes pour trous de boulons (précision de position ± 0,5 mm).
     • Assemblage et soudage: Machines d'assemblage automatique des faisceaux H, soudage à l'arc submergé sur le portique Assurez la qualité des soudures principales (soudures de bride / bout à bout). Soudage strictement selon les spécifications de la procédure de soudage qualifiée (WPS). Les soudeurs doivent être certifiés.
     • Redressant: Mécanique (lisseurs de bride) ou redressement thermique pour contrôler la distorsion.
     • Préparation et revêtement de surface: Explosion abrasive / propre à SA 2,5 (GB / T 8923.1). Appliquer le système de revêtement spécifié (amorce, intermédiaire, couche de finition) et épaisseur par pulvérisation. Les conditions environnementales (température, humidité, point de rosée) doivent se conformer.
     • Assemblée d'essai: Effectuer un pré-assemblage en usine pour des connexions complexes ou de grands assemblages pour vérifier la précision de la fabrication.

3. Techniques d'érection sur le terrain:

   • Inspection de la fondation: Vérifiez précisément les axes de fond de teint, les élévations, les positions / dimensions des boulons d'ancrage (tolérance ± 2 mm). Acceptation de transfert complète.
   • Livraison et stockage des composants: Planifiez les voies de transport et les zones de stockage (niveau, solide). Stockez les composants par séquence d'érection pour éviter les dommages / déformation. Identification claire essentielle.
   • Plan de levage: Développer un plan de levage détaillé spécifiant la séquence, les points de levage (LUG dédiés), la sélection des grues, le rayon, les mesures de sécurité. Effectuez des vérifications de levage pour les composants grands / maladroits.
   • Procédure d'érection:
     • Érection de la colonne: Positionnement → Vainqueur temporaire (Fils de gars, accessoires) → Alignement rugueux (niveau, plomb) → Resserrement du boulon d'ancrage → Réglage fin (niveau supérieur, plomb) → Installation de contreventement → Fixation finale (jointoiement / serrage).
     • Érection du faisceau: Soulevez en place → Connexion temporaire (broches de dérive, boulons) → Ajuster le niveau, l'alignement, l'espacement → le serrage de serrure à haute résistance → Resserrement final → Soudage (si nécessaire).
   • Arpentage et alignement: Continu tout au long de l'érection. Utilisez des théodolites de précision, des niveaux, des stations totales, le laser tombe pour surveiller / contrôler les axes, les élévations, la plombe (par GB 50205 "Code pour accepter la qualité de la construction des structures en acier").
   • Boublon à haute résistance: Suivez strictement Spécifications: Faying Surface Prep (Blast-Cleend pour le coefficient de frottement à glissement et à frottement ≥0,45) → Alignement du trou → Resserrement initial (50% du couple final) → Resserrement final (couple ou méthode de renforcement). Utilisez des clés à couple calibrées / outils électriques. Maintenir des enregistrements.
   • Soudage sur le terrain: Les écrans de vent / météorologiques dressés (critiques pour le soudage à l'essence). Soudeuse strictement par WPS. Appliquer le préchauffage (plaque épaisse), le post-chauffage ou le soulagement de la contrainte (acier à faible alliage à haute résistance). Effectuer une inspection visuelle et des tests non destructeurs (UT / RT). Assurez-vous des plates-formes d'accès stables sûres pour un soudage élevé.
   • Sécurité et entretien ménager: Appliquer strictement les réglementations de sécurité pour travailler à hauteur, le levage et la puissance temporaire. Offrez un accès sûr, des garde-corps, des filets de sécurité. Mettre en œuvre des mesures de prévention des incendies et de protection des chutes. Maintenir la propreté du site.

Iv. Protection contre l'incendie et technologies de protection contre la corrosion (revêtement) pour les systèmes de colonne de poutre en acier

Ce sont des garanties de base pour la sécurité et la durabilité des structures en acier.

1. Protection des incendies (technologie clé):

   • Exigences de cote de résistance au feu (FRR): Déterminé par GB 50016 sur la base du type de construction / de l'occupation et de l'élément structurel (colonne, faisceau, plancher). Par exemple, niveau 2 industriel: colonnes 2.0h, poutres 1,5h; Niveau 1 Résidentiel: Colonnes 3H, poutres 2H). La résistance à l'acier diminue rapidement avec la température (~ 2/3 Perte à 600 ° C).
   • Méthodes de protection primaire:
     • Revêtements ignifuges:
       • Ciment (intumescent): Bonnes inorganiques (ciment, gypse, vermiculite). Revêtements épais (15-50 mm). Forme la couche de charbon isolante dure. Frr> 3H possible. Extérieur durable, approprié / humide. Aesthétique lourde et mauvaise.
       • Film mince / ultra-mince (intumescent): Résines organiques en expanseurs / formateurs de char. Couches minces (3-7 mm). Élargit 10-50x formant une mousse carbonée isolante. FRR généralement ≤2,5h. Bonne esthétique, application facile. L'altération / stabilité à long terme nécessite une attention.
     • Encasement ignifuge: la planche ignifuge: Utilise la planche de gypse, la carte de silicate de calcium, la carte vermiculite, la carte en fibre de céramique attachée par cadrage ou adhésifs. Installation rapide et sèche, maintenance facile. Occupe plus d'espace.
     • Encasement en béton / mortier: Béton coulé en béton ou matériau résistant au feu (SFRM) encassant les membres. Protection stable et durable. Construction lourde et lente.
     • Génie des incendies structurels (refroidissement par eau / garniture): Circulation / refroidissement interne de l'eau utilisée dans de rares cas (par exemple, méga colonnes).
     • Acier résistant au feu (FR): L'acier allié (MO, Cr, NB, etc.) maintient ≥ 2/3 de la limite d'élasticité à température ambiante à 600 ° C. Réduit / élimine la protection appliquée mais est coûteuse.
   • Sélection et application: Les exigences du FRR, la forme des membres, l'utilisation du bâtiment (corrosion), le coût et l'esthétique doivent être prises en compte. La qualité de l'application est primordiale: L'épaisseur du revêtement / de la carte doit répondre aux spécifications, être uniformes et adhérer fermement sans vides / délaminage.

2. Protection de la corrosion (technologie clé):

   • Mécanisme et environnement de corrosion: L'acier subit une corrosion électrochimique (rouille) en présence d'humidité, d'acides, d'alcalis, d'atmosphères industrielles ou marines. Les maisons de volaille, les plantes côtières, les installations chimiques sont très corrosives.
   • Principe de conception de protection: Suivez ISO 12944 "Paignes et vernis - Protection de la corrosion des structures en acier par les systèmes de peinture protectrice" pour catégoriser la corrosivité (C2 léger - C5-I industriel sévère / C5-M marin sévère), définir la durée de vie de service cible (par exemple, 15, 25 ans) et sélectionner un système de revêtement approprié.
   • Méthodes de protection primaire:
     • Revêtements métalliques:
       • Galvanisation à hot-dip (HDG): L'immersion de l'acier dans du zinc fondu (~ 450 ° C) forme des couches d'alliage zinc-fer pure couche de zinc. Offre une excellente barrière et une protection cathodique. Épaisseur contrôlable (généralement ≥85 μm). Longue durée de vie (par exemple,> 20 ans C3). Faible entretien. Préféré pour les maisons de volaille, éléments extérieurs. Les performances affectées au-dessus de 200 ° C.
       • Spray thermique Zinc / aluminium (TSZA): Arc ou pulvérisation de flamme Zn / Al Forme un revêtement métallique poreux, scellé. Longue durée de vie, applicable sur le terrain / réparable. Convient aux composants grands / soudés sur le terrain.
     • Systèmes de peinture protecteurs:
       • Systèmes de revêtement haute performance: Système multi-coat: amorce (adhésion / protection cathodique / passivation - par exemple, époxy riche en zinc, Zn≥80%), manteau intermédiaire (barrière / épaisseur - par exemple, époxy à l'oxyde de fer micaceux), couche supérieure (résistance météo / chimique / esthétique - par exemple, polyuréthane, fluoropolymère). L'épaisseur totale du film sèche (DFT) est critique (par exemple, ≥ 240 μm pour C4). Application exigeante (Surface Prep SA 2.5, contrôle environnemental, intervalles de récupération). Nécessite une inspection / maintenance périodique.
       • Acier d'altération: L'acier à faible alliage (Cu, P, Cr, Ni) formant une patine d'oxyde protectrice stable ("rouille") dans des atmosphères appropriées. Utilisé principalement pour les éléments architecturaux / structurels exposés (ponts, façades). Pas adapté aux environnements constamment humides, acides ou riches en chlorure. Coût initial plus élevé.
     • Protection cathodique: Principalement pour les structures submergées / enterrées (piles, pipelines); rarement utilisé dans les bâtiments.
   • Protection des joints et des connexions: Traitez rapidement les surfaces pour les connexions boulonnées après la préparation. Nettoyez les soudures soigneusement post-soudage et recommencez avec l'amorce / intermédiaire / toppose. Portez une attention particulière aux têtes de boulon, aux bords des trous. Protéger les revêtements des dommages pendant le transport, la manipulation et l'érection.

V. Tendances et défis de développement

1. Tendances:

   • Adoption de l'acier haute performance: Utilisation accrue des aciers Q420, Q460 à haute résistance, en acier résistant au feu (FR), acier d'altération et acier résistant à la corrosion (par exemple, aciers Cr / Ni à faible alliage) pour la réduction du poids, les sections plus minces, la durabilité améliorée et la protection simplifiée.
   • Innovation de connexion: Développement de connexions plus efficaces, fiables et installables (par exemple, boulons aveugles, combos de cisaillement, boulons autobloquants). Promotion de la soudage robotique / inspection automatisée.
   • Optimisation et hybridation du système structurel: Structures composites en béton en acier (colonnes SRC, dalles composites), colonnes de tube en acier rempli en béton (CFT), murs de cisaillement de la plaque d'acier (SPSW) pour tirer parti des résistances au matériau. Intégration des structures spatiales à longue portée (dômes de câble, systèmes de traction) avec des cadres de colonne de faisceau.
   • Approfondissement de la numérisation et de l'intelligence:
     • Conception axée sur le BIM: Adoption BIM de la phase de conception conceptuelle pour la collaboration multidisciplinaire.
     • Détails et fabrication intelligents: Détails automatisés alimentés par AI, équipement CNC en réseau, nidification / planification intelligente.
     • Sites de construction intelligents: Suivi du modèle RFID / BIM composant, inspections de drones, surveillance de la sécurité visuelle de l'IA, jumeaux numériques guidant l'érection.
   • Neutralité verte et carbone:
     • Évaluation du cycle de vie (LCA): La quantification de l'empreinte carbone et de l'impact environnemental tout au long du cycle de vie (matériau prod., Construction, utilisation, EOL / recyclage).
     • Acier vert: Promotion de l'acier de four à arc électrique (EAF) utilisant la ferraille (CO2 inférieur vs BF-BOF), exploration des technologies de réduction directe à base d'hydrogène (DRI).
     • Intégration renouvelable: Intégration plus serrée des toits en acier avec BIPV, transformant les bâtiments en générateurs d'énergie.
   • Augmentation de la modularisation et de la préfabrication: Construction modulaire évoluant vers des bâtiments plus grands (> 10 étages) et des fonctions plus complexes. Niveaux d'intégration plus élevés (structure, enveloppe, MEP, finitions).

2. Défis:

   • Balance des coûts de protection contre les incendies: Les coûts de feu ignifuges peuvent être élevés, en particulier pour les structures grandes / complexes. Les matériaux à haute performance / les solutions d'incendie structurel nécessitent une optimisation des coûts.
   • Protection à long terme dans une corrosion sévère: La réalisation d'une durée de vie très longue (> 30 ans) avec un faible entretien dans des environnements extrêmes (plantes chimiques, marine, volaille à haute amonie) reste difficile.
   • Compétences et pénurie de main-d'œuvre: La demande de concepteurs d'acier structurels qualifiés, de détaillants, d'inspecteurs de soudage et d'érecteurs dépasse la capacité de formation.
   • Mises à jour standard et de code: La révision / développement en temps opportun des codes / normes de conception, de fabrication et d'érection est nécessaire pour accueillir de nouveaux matériaux, technologies et systèmes.
   • Perception des coûts initiaux: Surmonter le propriétaire se concentrer sur le coût initial de l'acier (malgré la baisse des coûts du cycle de vie et les avantages supérieurs) nécessite des principes plus forts de la promotion des coûts du cycle de vie (LCC).

Structure en acier Les systèmes de colonnes de poutres, tirant parti de leurs propriétés mécaniques supérieures inhérentes, du potentiel élevé de préfabrication industrielle, de la vitesse de construction étonnante, de l'adaptabilité spatiale flexible et de la durabilité verte exceptionnelle, sont profondément intégrées dans le tissu des ateliers d'entreposage modernes, des bâtiments préfabriqués et des maisons de volaille. Ils sont le moteur de base qui stimule ces secteurs vers une plus grande efficacité, une meilleure qualité, des coûts plus bas et des performances environnementales améliorées. Dans l'entreposage, ils créent l'espace sans pilier essentiel pour une logistique efficace; Dans la préfabrication, ils me dirigent la révolution de l'industrialisation; Dans la culpabilité de la volaille, ils sous-tendent l'élevage moderne, intensif et contrôlé par l'environnement.

À l'avenir, les progrès des matériaux haute performance, des technologies numériques (BIM, fabrication intelligente, sites intelligents), de nouvelles méthodes de connexion et des principes verts continueront de débloquer une vitalité, une adaptabilité et des avantages complets remarquables pour les systèmes de colonne de poutre en acier dans ces domaines. Des structures en acier incarnant des principes "légers, rapides, de haute qualité, économiques, verts" créeront constamment une valeur fondamentale pour la production, la vie et les espaces écologiques de la société moderne. Pour relever des défis tels que la sécurité incendie, la protection contre la corrosion, les pénuries de main-d'œuvre qualifiées et la perception des coûts, les efforts concertés de l'industrie, du monde universitaire, de la recherche et des utilisateurs doivent favoriser l'innovation technologique, affiner les normes et mettre à jour les mentalités. Cela libérera pleinement le potentiel des systèmes de colonne à poutre en acier, contribuant de manière significative à la création de bâtiments futurs plus sûrs, plus efficaces, plus confortables et vraiment durables.