Proiect Depozit Logistic Peru: Analiză Structurală Grilă și Schemă De Proiectare

Proiect Depozit Logistic Peru: Analiza Structurala Grila si Schema de Proiectare

 

Acest proiect este un depozit logistic în Peru, cu un plan principal trapezoidal. Dimensiunile miezului sunt: ​​latime 80,59~114,1m (cele doua laturi paralele ale trapezului), lungime 190m, inaltimea cladirii 15,2m; deschiderea structurală este de 23 ~ 24 m, iar distanța dintre coloane (distanța dintre fiecare deschidere) este de 22 m. Designul original al clientului a adoptat o structură de ferme. Pe baza dimensiunii deschiderii, a caracteristicilor de încărcare și a cerințelor de utilizare ale depozitului logistic, CBC sugerează optimizarea formei structurale la o structură de rețea. Următoarea este o analiză detaliată din patru aspecte: forța structurală, designul cadrului de oțel, secțiunea materialului și dozajul, precum și avantajele și dezavantajele acestei forme structurale.

 

 

 

Structura fermei este un sistem planar de forță-, compus în principal din coarde superioare, coarde inferioare și elemente de rețea. Caracteristicile sale de forță-suportă sunt concentrate în plan: coardele superioare suportă presiunea, coardele inferioare suportă tensiunea, iar elementele inimii (elementele diagonale și elementele verticale) transmit forța de forfecare. Sarcina totală este echilibrată de forța axială a elementelor. În combinație cu parametrii proiectului, rulmentul-de forță are limitări evidente:

 

1. Adaptabilitate insuficientă: durata acestui proiect ajunge la 23~24m, care aparține categoriei -durate medii (conform Specificației tehnice pentru structurile de rețea spațială JGJ 7-2010, distanța medie este de 30m~60m, iar 23~24m este aproape de limita inferioară). Pentru structura fermei sub acest interval, este necesar să se mărească mult dimensiunea secțiunii coardelor și a elementelor de rețea pentru a îndeplini cerințele de rezistență și stabilitate, ceea ce este probabil să conducă la elemente redundante, creșterea greutății proprii și economie slabă.

 

2. Forța spațială dezechilibrată: Planul depozitului este trapezoidal. Ca structură plană, sarpanta este dificil de adaptat la distribuția forțelor spațiale a planului trapezoidal și este probabil să apară concentrarea locală a tensiunilor (în special în zona de tranziție a lățimii trapezoidală); în același timp, încărcările asimetrice care pot exista în depozitul logistic, cum ar fi încărcăturile de stivuire pe acoperiș și încărcăturile echipamentelor, vor agrava și mai mult forța în afara-de-plană a fermei, necesitând sisteme de sprijin suplimentare și crescând complexitatea proiectării.

 

3. Rigiditate generală insuficientă: rigiditatea structurii fermei depinde în principal de acțiunea de cooperare a elementelor din plan, iar rigiditatea în afara planului este slabă. Sub sarcina vântului și acțiunea seismică (Peru este situat într-o zonă seismică, deci trebuie luate în considerare cerințele seismice), este ușor să se producă o deformare mare și o deplasare orizontală, afectând siguranța depozitului. Sunt necesare suporturi suplimentare rezistente la deplasarea laterala, crescand dificultatea constructiei si costul.

 

Structura grilă este o structură a unui sistem spațial de tije, formată prin conectarea mai multor tije prin noduri conform unei anumite legi, urmând cerințele relevante din Specificația tehnică pentru structurile de grilă spațială JGJ 7-2010. Caracteristica sa de purtare a forței este forța de cooperare spațială, care este mai potrivită pentru acest proiect decât structura fermei. Analiza forței specifice este următoarea:

 

1. Formă mai rezonabilă de purtare a forței-: structura grilei este un sistem nedeterminat static-de ordin înalt și se presupune că nodurile sunt articulate. Tijele suportă în principal tensiune sau presiune axială, fără moment de încovoiere și forță tăietoare evidentă. Forța este uniformă, iar calea de transmisie a forței este clară, ceea ce poate oferi un joc complet proprietăților de tracțiune și compresiune ale oțelului, poate reduce efectiv sarcina de forță a unei singure tije și se poate adapta la cerința de deschidere de 23 ~ 24 m.

 

2. Adaptabilitate spațială puternică: Pentru planul trapezoidal, structura grilei poate fi optimizată (adoptând sistem piramidal triunghiular sau sistem piramidal patruunghiular) pentru a se adapta la schimbarea treptată a lățimii de la 80,59m la 114,1m, evitând concentrarea locală a tensiunilor; în același timp, caracteristicile sale de forță-spațială îi permit să disperseze în mod eficient sarcinile asimetrice (cum ar fi încărcăturile de stivuire pe acoperiș și încărcăturile echipamentelor), fără a fi nevoie să adăugați un număr mare de suporturi din-din-plane, iar integritatea structurală este mai puternică.

 

3. Rigiditate și stabilitate excelente: tijele structurii grilei sunt împletite pentru a forma un sistem tridimensional de forță spațială-, iar rigiditatea generală este mult mai mare decât cea a structurii fermei. Sub sarcina vântului și acțiunea seismică, deformarea și deplasarea orizontală pot fi controlate în intervalul permis de caietul de sarcini (conform specificației, deformarea sub sarcina activă a acoperișului nu trebuie să depășească 1/250 din deschidere); în același timp, piramida triunghiulară, ca cea mai mică unitate geometrică invariantă care compune structura spațială, poate îmbunătăți stabilitatea generală a structurii, fără a fi nevoie să se instaleze un sistem complex rezistent la deplasarea laterală.

 

4. Adaptabilitate la sarcină: În combinație cu caracteristicile de încărcare ale depozitului logistic (sarcină moartă pe acoperiș, sarcină sub tensiune, sarcină de praf și posibilă sarcină a echipamentului), structura rețelei poate transmite uniform sarcina către suporturi, împărțind în mod rezonabil dimensiunea rețelei, evitând daune structurale cauzate de sarcina locală excesivă; în același timp, poate îndeplini cerințele de fortificare seismică, iar acțiunea seismică este calculată prin metoda spectrului de răspuns de suprapunere a modului pentru a asigura siguranța structurii în condiții seismice.

 

 

În combinație cu cerințele de dimensiune trapezoidală, deschidere și încărcare ale acestui proiect, structura rețelei adoptă o rețea piramidală pătrapezoidală cu dublu-strat (adecvată pentru plan trapezoidal, cu structură simplă, forță uniformă și convenabilă pentru producția din fabrică și instalarea-la fața locului). Designul cadrului din oțel urmează principiul „siguranței și aplicabilității, economiei și raționalității”. Schema specifică este următoarea (toate materialele sunt selectate în conformitate cu standardele locale peruane și standardele naționale, iar oțelul Q355B este preferat pentru a echilibra rezistența și economia):

 

1. Dispunerea grilei: Se adoptă o grilă piramidală cu dublu-strat, cu o dimensiune a grilei de 2,5m×2,5m (potrivit pentru distanțarea coloanelor de 22m pentru a asigura o forță uniformă a tijelor); numărul de grile la capătul îngust al trapezului (80,59 m lățime) este de 32×76 (direcția lățime × direcția lungimii), iar numărul de grile la capătul lat (114,1m lățime) este de 46×76. Zona de tranziție realizează gradient de lățime prin ajustarea unghiului grilei pentru a evita concentrarea tensiunilor.

 

2. Înălțimea grilei: în combinație cu înălțimea de 23 ~ 24 m, înălțimea grilei este de 2,2 m (raportul de înălțime -span este de aproximativ 1/11, ceea ce îndeplinește cerința „raportul de înălțime-port al grilei poate fi de 1/18 ~ 1/10" din specificație), asigurând stabilitatea înălțimii structurale și a rigidității clădirii 15,2 m.

 

3. Design suport: Se adoptă o formă mixtă de suport periferic și suport punctual. Suporturile sunt așezate la capătul îngust, la capătul lat și pe ambele părți ale direcției lungimii. Suporturile sunt suporturi de alunecare din PTFE (în conformitate cu noile cerințe structurale ale caietului de sarcini), care pot elibera eficient stresul termic și pot transmite forțe verticale și orizontale în același timp; nodurile suport adoptă noduri sfere goale sudate pentru a asigura fiabilitatea conexiunii.

 

 

Conform analizei forței, secțiunea tijei adoptă o țeavă circulară de oțel (caracteristici secțiunii simetrice, forță uniformă, procesare și conectare ușoară). Dimensiunile secțiunilor tijelor în diferite părți sunt după cum urmează (combinate cu rezultatele calculului forței interne, îndeplinind cerințele de rezistență, rigiditate și stabilitate):

Coardă superioară: Presiunea ursului. În funcție de forța internă, sunt selectate țevi de oțel circulare φ168×6 (capăt îngust și zonă de tranziție) și φ180×8 (zonă cu forță mare la capătul lat); raportul de zveltețe este controlat în 150 pentru a îndeplini cerințele de stabilitate ale elementelor de compresie.

Coarda inferioară: Tensiunea ursului. Sunt selectate țevi circulare de oțel φ159×6 (capăt îngust) și φ168×6 (capăt lat); raportul de zveltețe este controlat în 200 pentru a îndeplini cerințele de rigiditate ale elementelor de tensionare, iar verificarea stabilității nu este necesară (este necesară doar verificarea rezistenței).

Elemente de rețea (membri diagonale și elemente verticale): Transmite forță axială, cu forță relativ mică. Sunt selectate țevi circulare din oțel φ114×4 (zonă generală) și φ127×5 (zonă de tranziție cu forță mare); unghiul dintre elementul diagonal și coardă este controlat între 40 grade ~ 60 grade pentru a asigura eficiența transmisiei forței.

Noduri: Se adoptă noduri de sfere goale sudate. Diametrul sferei este determinat în funcție de numărul de tije și dimensiunea secțiunii și sunt selectate φ200×8 (noduri generale) și φ250×10 (noduri de sprijin cu forță mare); consumul de oțel al nodurilor este controlat la aproximativ 18% din consumul total de oțel al rețelei, ceea ce este în concordanță cu nivelul convențional al industriei.

 

Combinat cu suprafața trapezoidală, aspectul grilei și dimensiunea secțiunii, luând în considerare consumul de oțel al nodurilor și accesoriilor de legătură (șuruburi, suduri) (calculat ca 10% din consumul total de oțel), consumul total de oțel al structurii grilei a acestui proiect se calculează după cum urmează (excluzând structura fundației și stâlpilor, numai pentru partea de grilă):

 

Coardă superioară: Lungimea totală este de aproximativ 3860m. Greutatea pe metru a țevii de oțel φ168×6 este de 24,7 kg, iar greutatea pe metru a țevii de oțel φ180×8 este de 35,8 kg, însumând aproximativ 102,3 t;

 

Coarda inferioară: Lungimea totală este de aproximativ 3720 m. Greutatea pe metru a țevii de oțel φ159×6 este de 22,6 kg, iar greutatea pe metru a țevii de oțel φ168×6 este de 24,7 kg, însumând aproximativ 85,7 t;

 

Membrii web: Lungimea totală este de aproximativ 7980m. Greutatea pe metru a țevii de oțel φ114×4 este de 10,8 kg, iar greutatea pe metru a țevii de oțel φ127×5 este de 15,1 kg, însumând aproximativ 96,2 t;

 

Noduri și accesorii de legătură: Consumul total de oțel este de aproximativ 28,4 t (calculat ca 10% din greutatea totală a tijelor de mai sus);

 

Consumul total de oțel al rețelei: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Consumul unitar de oțel este de aproximativ 18,2 kg/㎡ (calculat pe baza suprafeței medii a planului trapezoidal), ceea ce este în conformitate cu intervalul convențional de consum unitar de oțel al structurilor de grilă cu strat dublu (15~20kg/㎡) și are o economie bună.

 

 

1. O mai bună adaptabilitate: pentru o lungime medie de 23~24 m, structura grilă poate folosi pe deplin forța axială a tijelor, poate evita dimensiunea excesivă a secțiunii tijelor, reduce greutatea proprie și economisește consumul de oțel, ceea ce este mai economic decât structura fermei.

 

2. Integritate spațială mai puternică: structura grilei este un sistem spațial tri-dimensional, care se poate adapta mai bine la planul trapezoidal al depozitului, poate dispersa eficient concentrația locală de stres și are o adaptabilitate mai bună la sarcini asimetrice (cum ar fi încărcăturile de stivuire pe acoperiș), fără a fi nevoie să adăugați un număr mare de{3}}construcții de susținere și de simplificare a structurii de sprijin{3}} dificultate.

 

3. Rigiditate și stabilitate mai mari: împletirea spațială a tijelor face ca structura grilei să aibă o rigiditate și stabilitate generală excelentă. Sub sarcina vântului și acțiunea seismică, deformația este mică, ceea ce poate îndeplini mai bine cerințele de siguranță ale depozitelor logistice (în special având în vedere caracteristicile seismice ale Peru), iar siguranța de funcționare este mai mare.

 

4. Construcție convenabilă și perioadă scurtă de construcție: Structura rețelei poate fi prefabricată în fabrică, cu precizie ridicată de procesare și instalare simplă-pe șantier; nodurile sunt standardizate, ceea ce este convenabil pentru asamblare și construcție și poate scurta în mod eficient perioada de construcție, ceea ce este potrivit pentru cererea de construcție a depozitelor logistice la scară mare-.

 

5. Durabilitate bună și întreținere ușoară: secțiunea circulară a țevii de oțel nu este ușor de acumulat praf și apă și are o bună rezistență la coroziune după tratamentul anticoroziv-; structura este simplă, numărul de piese vulnerabile este mic, iar costul de întreținere ulterioară este scăzut, ceea ce este în concordanță cu cererea de operare-pe termen lung a depozitelor logistice.

 

 

1. Cost inițial de proiectare și procesare mai mare: Structura grilei este un sistem spațial, designul este mai complex, iar cerințele pentru precizia procesării nodurilor sunt mai mari; nodurile sferei goale sudate au costuri de procesare mai mari decât nodurile de ferme, ceea ce duce la un cost inițial de proiectare și procesare mai mare.

 

2. Cerințe mai înalte pentru tehnologia de construcție: instalarea-la fața locului a structurii rețelei necesită echipamente profesionale de ridicare și echipe de construcție, iar precizia de instalare a nodurilor și tijelor este strict necesară. În comparație cu structura fermei, pragul de tehnologie de construcție este mai mare, iar costul construcției poate fi ușor crescut.

 

3. Număr mai mare de tije și noduri: în comparație cu structura grilajului, structura grilă are mai multe tije și noduri, ceea ce mărește volumul de lucru al transportului materialului și al-asamblarii pe șantier într-o anumită măsură, dar acest dezavantaj poate fi compensat prin prefabricarea din fabrică și construcția standardizată.

 

În combinație cu caracteristicile proiectului (plan trapezoidal, deschidere de 23 ~ 24 m, cerințele de încărcare a depozitului logistic și cerințele seismice în Peru), structura rețelei este mai potrivită pentru acest proiect decât structura fermă. Deși costul inițial de proiectare și procesare al structurii de rețea este puțin mai mare, aceasta are avantaje evidente în adaptabilitatea intervalului, integritatea spațială, rigiditatea și stabilitatea și poate reduce eficient costurile de întreținere ulterioare și poate asigura funcționarea în siguranță-pe termen lung a depozitului. Din perspectiva economiei și siguranței cuprinzătoare, sugestia de optimizare a trecerii de la structura de ferme la structura de grilă este rezonabilă și fezabilă.