En tant que fabricant professionnel de bâtiments en acier, nous nous engageons à fournir des solutions de structure en acier performantes et polyvalentes dans le domaine de Fabrication de structures en acier . Le principal point commun de ce type de produit réside dans son excellente capacité portante, ses caractéristiques de construction rapide et ses avantages en matière de durabilité. Il est largement utilisé dans les installations industrielles, les centres de stockage, les installations commerciales et les bâtiments publics. Les points forts de la fabrication de structures en acier comprennent : l'utilisation d'acier à haute résistance pour obtenir une conception légère, ce qui réduit considérablement le coût des fondations ; des composants préfabriqués pour garantir un assemblage précis et réduire la période de construction de plus de 50 % ; grâce à des revêtements anticorrosion et à une conception structurelle sismique, il garantit une durée de vie de plus de 50 ans. En tant que fabricant leader de bâtiments en acier, nous intégrons la modélisation numérique et la technologie de production automatisée pour fournir aux clients des services personnalisés à guichet unique, de la conception à l'installation, répondre aux divers besoins de protection incendie, d'économie d'énergie, de grandes portées, etc., et redéfinir les normes d'efficacité et de fiabilité des bâtiments modernes.
La structure en acier est un système de structure d'ingénierie composé d'acier (principalement des plaques d'acier, des profilés en acier, etc.) par soudage, boulonnage, etc. C'est l'une des technologies de support de base dans les bâtiments modernes, les ponts, les installations industrielles et d'autres domaines.
1. Caractéristiques du matériau de base : excellentes performances de l’acier
Haute résistance et légèreté :
L'acier a un rapport résistance/poids extrêmement élevé, ce qui signifie que lorsqu'ils supportent la même charge, les composants de la structure en acier ont une section transversale plus petite et un poids plus léger. Cela permet aux structures en acier de couvrir facilement des espaces plus grands, de réduire les charges sur les fondations et de réduire les coûts de transport et de levage.
Indicateurs typiques : La limite d'élasticité de l'acier de construction courant (tel que le Q355) est généralement supérieure à 345 MPa, ce qui est beaucoup plus élevé que celle du béton.
Excellentes ductilité et ténacité :
L'acier peut subir une déformation plastique importante sans rupture immédiate après avoir atteint la limite d'élasticité et possède une bonne ductilité.
À basse température ou sous une charge d'impact, l'acier de haute qualité peut toujours conserver sa capacité à résister à la rupture, c'est-à-dire une ténacité élevée (telle que garantie par les tests d'impact). Ces deux points sont la clé de la performance sismique supérieure des structures en acier.
Matériau uniforme, performances stables et fiables :
L'acier produit par l'industrie sidérurgique moderne possède un matériau très uniforme et des propriétés mécaniques stables, ce qui permet de mieux répondre aux hypothèses de calcul et de rendre les résultats de conception plus fiables.
Préfabrication en usine efficace :
Les composants sont principalement découpés, percés et soudés avec précision dans des usines hautement automatisées (préfabrication en usine), avec un contrôle qualité facile, une efficacité élevée et peu d'impact climatique.
Grand potentiel modulaire, facile à démonter et à assembler des structures complexes.
Recyclabilité et durabilité :
L'acier est un matériau 100 % recyclable avec un taux de recyclage élevé sans réduire les performances du matériau, ce qui s'inscrit dans le concept de construction verte et d'économie circulaire.
2. Principales formes structurelles et scénarios d'application
Structure du cadre :
Composition : Poutres (porteuses horizontales) et poteaux (porteurs verticaux) sont reliés par des nœuds rigides (soudure, boulons).
Caractéristiques : aménagement flexible de l’espace et forte capacité de déplacement anti-latéral.
Application : Immeubles de grande hauteur/très grande hauteur (cadre de structure en acier en tube central), immeubles de bureaux, centres commerciaux, gymnases, installations industrielles (à plusieurs/un seul étage), hangars.
Structure en treillis :
Composition : Système de treillis plan ou spatial composé de tiges droites (cordes, toiles) articulées ou reliées rigidement aux extrémités.
Caractéristiques : La force est principalement une force axiale (tension/compression), l'efficacité d'utilisation du matériau est extrêmement élevée et elle peut s'étendre sur une grande portée.
Application : Toitures à grande portée (gymnases, centres d'exposition), ponts (ponts en treillis), tours (tours de transmission, grues), supports d'éclairage de scène.
Structure de coque grille/filet :
Composition : Un grand nombre de tiges (tubes en acier, profilés en acier) sont reliées par des nœuds selon une règle de quadrillage spécifique (grille plane ou coque en filet courbe).
Caractéristiques : Excellentes performances de force spatiale, grande rigidité globale, poids léger, forme riche et belle.
Application : Grands stades (dôme), terminaux d'aéroport, auvents de gares à grande vitesse, grands halls d'exposition, toits de bâtiments de forme spéciale.
Structure tendue (support de structure en acier requis) :
Composition : Utilisez des câbles en acier à haute résistance ou des tiges de tension pour appliquer une précontrainte sous le support du squelette de la structure en acier (mât, arc, poutre annulaire) afin de former une forme stable.
Caractéristiques : La structure est extrêmement efficace, légère et transparente, et peut réaliser des formes complexes avec de très grandes portées.
Application : Dôme de câble, grand toit à structure à câbles/à haubans, système de support de structure à membrane.
Structure de l'arc :
Composition : Une structure incurvée qui supporte principalement la pression axiale.
Caractéristiques : il peut exploiter pleinement les propriétés de compression du matériau, a une forte capacité de couverture et une belle apparence.
Application : Ponts, entrées/atriums de grands bâtiments, réservoirs industriels.
3. Processus de conception clés et points clés
Schéma et conception conceptuelle :
Déterminez le système structurel (charpente ? ferme ? grille ?), tenez compte de la fonction du bâtiment, de la portée, de la charge, de l'économie et de la faisabilité de la construction.
Estimation préliminaire de la taille des principaux composants.
Analyse de charge :
Charge permanente : poids mort de la structure, poids des équipements fixes.
Charges variables : surcharge du sol, surcharge du toit (charge de neige/charge d'entretien), charge de vent (extrêmement importante), action sismique (extrêmement importante), charge de grue, action de température, etc.
Combinaison de charges : Considérez la combinaison la plus défavorable de diverses charges apparaissant en même temps selon les exigences de la spécification.
Analyse structurelle et calcul :
Utiliser les principes de la mécanique des structures et des logiciels d'éléments finis (tels que SAP2000, ETABS, Midas, Tekla Structures, etc.) pour calculer les efforts internes (moment fléchissant, effort tranchant, effort axial) et la déformation (déplacement).
Analyse de stabilité : particulièrement critique ! Faites attention à la stabilité au flambage de la structure globale (déplacement latéral) et des composants (compression axiale, composants en flexion) (élastique du premier ordre, analyse P-Δ du deuxième ordre).
Conception des composants :
Conception de la résistance : assurez-vous que, sous diverses combinaisons de forces internes, la contrainte de la section du composant (tension, compression, flexion, cisaillement, torsion et leurs combinaisons) répond aux exigences de la spécification (telles que la méthode de conception à l'état limite).
Conception de rigidité : contrôlez la déformation structurelle (telle que la déflexion des poutres et le déplacement latéral des colonnes) dans la plage autorisée pour garantir le confort et la sécurité des composants non structurels.
Conception des nœuds : la chose la plus importante ! Les nœuds sont les éléments clés de la transmission des efforts internes. La conception doit définir clairement le chemin de transmission du moment de flexion, de la force de cisaillement et de la force axiale pour répondre aux exigences de résistance, de rigidité et de ductilité. Formes de nœuds courantes : nœuds soudés (connexion rigide), nœuds boulonnés à haute résistance (connexion articulée ou semi-rigide), nœuds mixtes boulonnés. La conception doit répondre aux exigences de la construction standard.
Conception de connexion : il s’agit d’une extension de la conception des composants pour assurer une connexion fiable entre les composants. Calculez la taille des soudures ou le nombre, les spécifications et la disposition des boulons.
Conception ignifuge : l’acier a une mauvaise résistance au feu (température critique ~ 550 ℃). Des mesures de protection doivent être prises (revêtements ignifuges, revêtements de panneaux ignifuges, revêtement en béton, systèmes de refroidissement par eau, etc.) pour garantir que les composants répondent aux exigences limites de résistance au feu spécifiées.
Conception anticorrosion : l'acier est sujet à la rouille lorsqu'il est exposé à l'air ou à des environnements humides. Les solutions anticorrosion longue durée doivent être sélectionnées en fonction du niveau de corrosion environnementale : galvanisation à chaud, pulvérisation de revêtements anticorrosion (primaire, peinture intermédiaire, couche de finition), projection d'arc zinc/aluminium, etc.
Conception approfondie des dessins de construction (application BIM) :
Sur la base des dessins de conception, une répartition détaillée des composants, une conception détaillée des nœuds et des statistiques sur la liste des matériaux sont effectuées.
La technologie BIM (telle que Tekla Structures) est l'outil de base d'une conception moderne en profondeur, qui réalise la modélisation 3D, la détection de collisions, le dessin automatique et la sortie de données de traitement CNC, améliorant considérablement la précision et l'efficacité.
4. Points clés de fabrication et d'installation
Fabrication en usine :
Inspection des matériaux : L'acier, les matériaux de soudage, les boulons, etc. doivent avoir un certificat de conformité et une réinspection si nécessaire.
Lofting et découpe : la découpe CNC est utilisée pour garantir la précision.
Fabrication de trous : les perceuses CNC sont utilisées pour traiter des trous de boulons de haute précision.
Assemblage et soudage : il est effectué sur un cadre de pneu spécial et le soudage est strictement effectué conformément aux spécifications de qualification du processus de soudage (WPS) pour contrôler la déformation du soudage. Après soudage, des contrôles non destructifs (UT/RT/MT/PT) sont effectués selon les besoins.
Correction : Correction mécanique ou à la flamme de la déformation du soudage.
Traitement de surface et peinture : Dérouillage (atteignant le niveau Sa2,5 ou St3) selon les besoins, pulvérisation de peinture anticorrosion.
Pré-assemblage : pré-assemblage en usine de nœuds complexes ou d'unités de transport pour vérifier la précision de la taille et de l'ajustement.
Installation sur site :
Acceptation des fondations : Assurez-vous de l'exactitude de la position et de l'élévation des boulons d'ancrage ou des supports intégrés.
Levage : Sélectionner l'équipement de levage approprié (grue à tour, camion-grue, grue sur chenilles) et les méthodes (levage de pièces, levage global, coulissement, levage) en fonction de la taille, du poids et des conditions du site des composants.
Mesure et correction : Contrôlez la verticalité de la colonne, l'horizontalité, l'élévation et la taille globale de l'axe de la poutre tout au long du processus. Utilisez des instruments de précision tels qu'une station totale, un théodolite et un niveau.
Connexion et fixation :
Assemblage par boulons à haute résistance : suivez strictement les réglementations de serrage initial et de serrage final (méthode de couple ou méthode d'angle) pour garantir que la pré-tension répond à la norme. Le traitement et la protection des surfaces de friction sont essentiels.
Soudage sur site : le soudage doit être effectué par des soudeurs qualifiés conformément au WPS dans un environnement approprié (coupe-vent, résistant à la pluie et à la neige), et des tests non destructifs doivent être effectués si nécessaire après le soudage.
Re-revêtement ignifuge/anti-corrosion : Réparer les parties endommagées du revêtement lors du transport et du levage. La construction du revêtement ignifuge est terminée après l'installation (s'il s'agit d'une construction sur site).
5. Avantages et défis
Principaux avantages :
Haute résistance et légèreté (réduisant le coût des fondations).
Préfabrication en usine, qualité contrôlable, vitesse de construction rapide (raccourcissement de la période de construction).
Matériaux recyclables, verts et respectueux de l'environnement.
Petite section transversale de composants et grand espace efficace.
Bonne ductilité et excellentes performances sismiques.
Convient aux bâtiments de grande portée, de grande hauteur, à forte charge et de forme complexe.
Défis :
Coût des matériaux : le prix unitaire de l'acier est généralement plus élevé que celui du béton (mais il faut tenir compte de l'efficacité structurelle globale et des économies sur la période de construction).
Exigences ignifuges : Des coûts supplémentaires doivent être investis pour la protection contre l'incendie.
Exigences anticorrosion : Les revêtements anticorrosion doivent être entretenus régulièrement.
Problèmes de stabilité : les composants à paroi mince sont sujets à l'instabilité, c'est pourquoi une attention particulière doit être portée lors de la conception.
Bruit et vibrations : des problèmes de bruit peuvent survenir sous certaines charges (telles que les ponts piétonniers) et une conception confortable est requise.
Exigences professionnelles élevées : des professionnels de haute qualité et une gestion stricte de la qualité sont requis dans tous les aspects de la conception, de la fabrication et de l’installation.
6. Exemples classiques
Bâtiments : Tour Eiffel (Paris, France), Empire State Building (New York, États-Unis), Taipei 101 (Taiwan, Chine), Bâtiment du siège de CCTV (Pékin, Chine), Tour de Shanghai (Shanghai, Chine), Bird's Nest (Stade national, Pékin, Chine), Opéra de Sydney (Sydney, Australie - structure de support en coque).
Ponts : Golden Gate Bridge (San Francisco, États-Unis - pont suspendu), pont Hong Kong-Zhuhai-Macao (Chine - structure principale en acier), pont du fleuve Nanjing Dashengguan Yangtze (Chine - pont en arc en treillis en acier), viaduc de Millau (France - tour du pont et structure en acier du tablier du pont).
Industrie : Grands bâtiments d'aciéries, bâtiments principaux/chaudières en acier de centrales thermiques, grands réservoirs de stockage (réservoirs de pétrole, réservoirs de GNL), plateformes pétrolières offshore.
Les structures en acier sont devenues un élément indispensable et important des structures d'ingénierie modernes en raison de leurs excellentes propriétés matérielles, de leur efficacité structurelle élevée, de leur vitesse de construction rapide et de leur durabilité environnementale. Des gratte-ciel aux ponts traversant la mer, des grands sites aux usines de précision, l'application des structures en acier est partout, repoussant constamment les limites et les possibilités de l'architecture humaine. La réussite des projets de structures en acier repose sur une compréhension approfondie des propriétés des matériaux, une sélection structurelle raisonnable, des calculs de conception précis (en particulier les nœuds et la stabilité), une fabrication de haute qualité et une gestion raffinée de l'installation, ainsi qu'un contrôle strict des maillons clés tels que la prévention des incendies et la prévention de la corrosion. Avec le développement de nouveaux matériaux, de nouveaux procédés (tels que l'application d'acier à haute résistance, le soudage robotisé, l'exploration de l'impression 3D et l'application approfondie du BIM) et des théories de conception plus avancées, le potentiel et l'expressivité des structures en acier continueront de s'améliorer.
