¿Una breve discusión sobre la aplicación de la tecnología de construcción de estructuras de acero en ingeniería?
1 Sistema estructural residencial de estructura de acero de varios pisos
El sistema de estructura de acero residencial de varios pisos es muy diferente del sistema estructural tradicional de ladrillo-hormigón y del sistema estructural de concreto. Se compone principalmente de un sistema de estructura de acero de carga, un sistema de estructura de piso y un sistema de estructura envolvente.
1.1 Sistema de estructura de acero portante
1.1.1 Clasificación de sistemas
(1) Sistema de estructura de marco de acero. Se caracteriza por fuerzas claras, diseño flexible, que proporciona un gran espacio interior para el edificio, rigidez uniforme de cada parte de la estructura, gran ductilidad y un largo período de vibración natural, por lo que no es sensible a los efectos sísmicos y tiene buena resistencia sísmica. Estructura y componentes simples. Fácil de estandarizar y finalizar, y la velocidad de construcción es rápida. La estructura del marco es un sistema estructural flexible típico con poca rigidez lateral y puede causar fácilmente daños a los componentes no estructurales.
(2) Sistema marco-estructura soporte de acero. Para mejorar la rigidez lateral de la estructura de acero, resistir eficazmente las cargas horizontales y reducir el desplazamiento entre pisos, generalmente se instala un sistema de soporte vertical compuesto de ángulo de acero o canal de acero en el plano de la pared. Cuando la casa es alta, resulta más económica que una estructura pura. La posición del soporte debe ser adecuada. Para coordinar con el diseño arquitectónico, generalmente se dispone entre el alféizar de la ventana y la parte superior inferior de la ventana, que está oculta y es capaz de satisfacer las necesidades del sistema de soporte. Teniendo en cuenta la disposición de puertas y ventanas, se pueden utilizar tipos tipo W, tipo X, tipo K, en espiga y puertas. El soporte está articulado al marco y diseñado como barra de tracción o barra de presión. El número, la forma y la rigidez de los soportes se pueden ajustar según la altura del edificio y las fuerzas horizontales. Para mejorar eficazmente la rigidez lateral de la estructura de acero, los soportes deben disponerse circunferencialmente a lo largo del mismo plano del edificio para formar un aro de refuerzo cerrado. El refuerzo excéntrico tiene buena ductilidad y rendimiento de disipación de energía bajo la acción de un terremoto y puede usarse en áreas de fuertes terremotos.
(3) Sistema de estructura de celosía escalonada. Consta de columnas en el exterior de la casa y cerchas con luces iguales al ancho de la casa. La altura de las cerchas es igual a la altura de los pisos, con los pisos superior e inferior escalonados sobre columnas adyacentes. Un extremo de la losa de piso se coloca sobre la cuerda superior de la cercha y el otro extremo se coloca sobre la cuerda inferior de la cercha adyacente. Debido a que los dos tramos están dispuestos con una armadura y no hay columnas entre ellos, es muy adecuado para edificios residenciales y hoteleros que requieren una disposición flexible de cada unidad. Al mismo tiempo, debido al ajuste del sándwich de armadura, el momento flector local causado por las cuerdas de la armadura se reduce, de modo que el momento flector de la columna en el plano del marco es muy pequeño, principalmente la fuerza axial, lo cual es beneficioso. Además de reducir el tamaño de la sección transversal de la columna y la rigidez lateral del marco es grande, el desplazamiento lateral es pequeño.
1.1.2 Ámbito de aplicación
(1) Edificios residenciales de poca altura con 3 pisos o menos:
(1) Sistema de estructura de marco de acero liviano;
② Sistema estructural de columnas de acero de paredes delgadas conformadas en frío (quillas de acero ligeras, correas en forma de C o de Z).
(2) Edificios residenciales de varios pisos de 4 a 6 pisos:
(1) Sistema de estructura de estructura de acero
(2) Soporte de estructura de acero; sistema estructural
③Sistema estructural marco de acero-muro de corte de hormigón.
(3) Edificios residenciales de gran altura de 7 a 12 pisos:
(1) Sistema de estructura de soporte de marco de acero
②Núcleo de concreto de marco de acero; Sistema estructural de tubos.
(4) Edificios residenciales de gran altura de 13 a 30 pisos:
(1) Sistema de estructura de soporte de marco de acero
(2) Marco de acero; Sistema estructural de armadura de corte;
③Sistema estructural de marco de acero-tubo con núcleo de concreto;
④Marco de acero con juntas verticales-sistema estructural de muro de corte de concreto prefabricado;
⑤Marco de acero -Sistema estructural de muro de corte de placa de acero de corte.
1.1.3 Principios de diseño
El diseño estructural del sistema de estructura de acero portante debe seguir los principios generales de diseño de columnas fuertes y vigas débiles, y nodos fuertes y miembros débiles. En el diseño específico, si es difícil cumplir con la fórmula de diseño de columnas fuertes y vigas débiles, también se pueden cumplir los requisitos de la relación de compresión axial. Generalmente, la viga principal del marco puede estar hecha de acero en forma de H laminado en caliente o soldado por alta frecuencia. Hay muchas formas de fabricar la viga secundaria. Generalmente, los materiales de las columnas del marco pueden ser vigas en I laminadas en caliente o soldadas, acero en forma de H, tubos de acero cuadrados (en caja), tubos de acero redondos o tubos de acero de paredes delgadas conformados en frío, tubos de acero ligeros laminados en caliente, etc.
Para ahorrar acero y reducir costos, las columnas del marco también pueden estar hechas de tubos de acero rellenos de concreto, formados vertiendo concreto de alta resistencia en tubos de acero vacíos. Debido a que las columnas de hormigón con tubos de acero combinan las ventajas de las columnas de acero y las columnas de hormigón, tienen buenas propiedades mecánicas, rendimiento sísmico y resistencia al fuego. La capacidad de carga axial de su única columna mejora considerablemente y el tamaño de la sección transversal de la columna de acero se reduce considerablemente. En comparación con las columnas de acero en forma de H, la cantidad de acero utilizada se puede ahorrar aproximadamente un 50 % y el costo se puede reducir aproximadamente un 45 %.
1.1.4 Forma de conexión
Las vigas y columnas del marco son adecuadas para conexiones rígidas en la dirección del eje fuerte; en la dirección del eje débil, el diseño de la columna de tubería de acero debe combinarse con el disposición de apoyo. Las formas estructurales de las conexiones de nodo viga-columna de estructura de acero son: ① Conexión por perno (2) Conexión por soldadura (3) Conexión híbrida por perno y soldadura; La rigidez de la conexión de las uniones soldadas es mayor que la de las uniones híbridas y la rigidez de la conexión de las uniones atornilladas es menor. Sin embargo, la velocidad de instalación y construcción de las uniones atornilladas es la más rápida y la calidad de la construcción es fácil de garantizar en el sitio. empalme e instalación. Generalmente, la viga principal y la viga secundaria están articuladas, y la estructura de conexión está principalmente soldada y atornillada de alta resistencia. También se puede utilizar un método de conexión mixto de pernos y soldadura: el alma de la viga está conectada con pernos de alta resistencia y. la brida se suelda. La brida se puede usar primero. Los pernos se instalan y colocan, y luego se sueldan.
Sistema estructural de 1,2 pisos
La estructura del piso está formada por vigas de acero y losas de piso. Además de distribuir las cargas verticales directamente a los muros y columnas, la función principal de las losas de piso es participar y asegurar la sinergia espacial con las estructuras laterales. Por lo tanto, es necesario garantizar que la losa del piso tenga suficiente resistencia, rigidez y estabilidad general y, al mismo tiempo, tomar medidas técnicas y estructurales tanto como sea posible para reducir el peso de la losa del piso y aumentar la velocidad de construcción. Como estructura de piso de residencias civiles, el piso también debe tener buenas propiedades de aislamiento térmico, acústico, térmico, impermeable e ignífugo. Para garantizar la estabilidad general de las vigas de acero, se deben adoptar medidas estructurales compactas para las vigas primarias y secundarias de la losa del piso. En la actualidad, las formas del forjado principal son las siguientes:
(1) Forjado mixto de chapa de acero perfilada-hormigón colado in situ. La influencia de la anisotropía de la losa de piso compuesta sobre las vigas del marco debe considerarse durante el análisis general;
(1) Según la configuración de la losa de piso, determine si es una losa continua o simplemente apoyada. losa, y si la trayectoria de transmisión de la fuerza es unidireccional o bidireccional;
p>
(2) La diferencia de rigidez causada por la combinación de lados fuertes o débiles de vigas de acero compuestas <; /p>
(2) Forjados prefabricados de hormigón pretensado. Es decir, las vigas de acero se conectan a paneles prefabricados de hormigón pretensado y los paneles de hormigón se vierten para formar suelos compuestos. Dado que este tipo de piso tiene la integridad de un piso compuesto moldeado in situ y puede eliminar la necesidad de placas de acero perfiladas y soportes de encofrado, es fácil de construir y puede reducir los costos del piso, por lo que debería ser la primera opción.
1.3 Sistema envolvente
El costo de las paredes internas y externas representa aproximadamente el 30% del costo total de las residencias con estructura de acero, lo que tiene un gran impacto en el costo de las residencias con estructura de acero. . Al mismo tiempo, para reducir el peso de la estructura, cumplir con los requisitos de conservación de energía del edificio y aprovechar al máximo las ventajas de las residencias con estructura de acero, las paredes circundantes deben cumplir con los requisitos de peso ligero, alta resistencia y buena calidad. aislamiento térmico, instalación confiable, durabilidad y economía. Por lo tanto, se deben utilizar materiales livianos y de calidad. Como paneles de pared de hormigón celular ligero esterilizados en autoclave (paneles ALC), paneles de pared de aislamiento compuesto SRC, paneles de pared de aislamiento compuesto de malla de acero, paneles de pared huecos reforzados con fibra vegetal, paneles de pared de cemento reforzado con fibra de vidrio y otros paneles de pared ligeros estandarizados prefabricados en fábrica y vidrio. Los muros cortina están disponibles para paredes exteriores. Para la pared interior se pueden utilizar paneles de yeso de quilla de acero liviano, paneles de pared livianos de hormigón celular, bloques livianos ALC, paneles de yeso modificados livianos, tableros compuestos tipo sándwich, tableros de paja, etc. Los paneles ALC tienen las ventajas de peso ligero, buena resistencia sísmica, fácil instalación, rápida velocidad de construcción, buen aislamiento térmico, propiedades impermeables e ignífugas, etc., y son muy adecuados para su uso con estructuras de acero. El uso de paneles ALC con un espesor superior a 250 mm como paredes exteriores puede alcanzar requisitos de ahorro de energía del 50% y es un material de pared ideal para ahorrar energía. Los paneles aislantes compuestos de malla de acero o paneles compuestos sándwich tienen las características de peso ligero, paredes delgadas, construcción eficiente y buena resistencia a terremotos y rendimiento de aislamiento acústico. Se pueden utilizar para paredes exteriores de diversas estructuras o paredes de marco sin carga. estructuras. Los tableros de paja no solo tienen las características de peso liviano, paredes delgadas y construcción eficiente, sino que también tienen las características de resistencia a terremotos, transpirabilidad y buena habitabilidad humana. Son adecuados para tabiques internos sin carga de varios pisos. edificios. El sistema de correas se debe utilizar tanto como sea posible en el sistema de techo. El material del techo puede ser el mismo que el de la losa del piso. El techo impermeable también puede usar placas de acero perfiladas de colores. Este tipo de sistema de techado no sólo tiene buenos efectos impermeables y anticorrosión, sino que también desempeña el papel de aislamiento del techo, enriqueciendo la forma externa del edificio.
Por ejemplo, un sistema de techo de acero perfilado con una capa de color limpio tiene las siguientes características:
(1) El techo no tiene clavos, tiene un excelente rendimiento a prueba de agua y puede ser hecho en cabezas grandes y pequeñas para adaptarse a los cambios complejos del techo y se puede expandir y contraer libremente
(2) El refuerzo de la placa es bajo y se fija mediante engarzado
(3; ) El momento de inercia es pequeño y es fácil producir una placa curva tridimensional con un límite elástico de 300 MPa;
(4) El costo es moderado;
⑤Placas aplicables: placas de acero, placas de aluminio, placas de cobre, placas de titanio-zinc, etc. , entre los cuales la placa de acero es la más económica. El tablero recubierto de color tiene buena resistencia al agua y no gotea. La principal causa de las fugas de agua es el mal manejo de las juntas entre placas perfiladas de acero y paneles sándwich.
2 Características y beneficios integrales de las residencias con estructura de acero
(1) La estructura es liviana y de alta resistencia, con buen desempeño sísmico y bajo costo del proyecto. El acero tiene resistencias a la tracción y al corte relativamente altas. Las residencias con estructura de acero pueden aprovechar al máximo las características del acero, como peso ligero, alta resistencia, buena ductilidad, gran capacidad de deformación plástica y buena resistencia a terremotos. No sólo soporta menos gravedad y terremotos, sino que también reduce las dimensiones de la sección transversal de vigas y columnas, ahorra acero y reduce los costos de construcción y los costos de transporte e instalación.
(2) Hermosa apariencia, distribución espacial flexible y funciones de construcción mejoradas. Debido al peso ligero y la alta resistencia del acero, es fácil formar un espacio de construcción con un gran espacio entre columnas y grandes vanos, y dividir y organizar de manera flexible particiones interiores para satisfacer mejor los requisitos funcionales de los edificios residenciales modernos. En comparación con la estructura de ladrillo y hormigón o la estructura de hormigón, su área de uso efectiva se puede aumentar entre un 10 y un 15%. Las formas arquitectónicas pueden ser coloridas o simples.
(3) Diseño de tubería conveniente y fácil de modificar. La división interna, la altura de las juntas y el refuerzo de las estructuras de acero son más flexibles. Las almas de las vigas de acero permiten el paso de tuberías de cierto diámetro, y los orificios en el espacio estructural facilitan el diseño, el reemplazo y la reparación de las tuberías.
(4) Cumplir con los requisitos de conservación de energía y protección del medio ambiente. Los materiales utilizados en los edificios residenciales con estructura de acero son principalmente materiales ecológicos, ecológicos, reciclables o fácilmente degradables. Cuando es necesario demoler el edificio, todo el acero se puede reciclar, lo que reduce en gran medida los residuos de construcción.
En resumen, el sistema de estructura de acero de edificios residenciales no solo tiene las ventajas de peso liviano, alta resistencia y buena resistencia a terremotos, sino que también tiene las ventajas de una instalación conveniente de componentes, un período de construcción más corto y un capital acelerado. volumen de negocios, mayor eficiencia de la inversión y mejor diseño del edificio. Tiene ventajas técnicas y económicas integrales, como ser flexible y razonable, aumentar el área de uso efectivo, mejorar las funciones del edificio, fácil garantía de calidad y alto grado de comercialización.
3 aplicaciones típicas de ingeniería nacional
(1) El Instituto de Investigación de China coopera con Tianjin Construction Engineering Group para formar un conjunto completo de combinaciones de acero y hormigón desde I+D, diseño técnico, producción de productos, y construcción de ingeniería Sistema de construcción tecnología residencial con estructura de acero, se construyeron 300.000 metros cuadrados de edificios residenciales con estructura de acero en Tianjin. El sistema residencial de estructura de acero consta de un sistema de soporte de marco de carga, paneles de pared exteriores compuestos que ahorran energía y paneles de pared interiores extruidos, y cuenta con múltiples patentes. El costo del proyecto de este sistema es comparable al de las estructuras de hormigón armado, con un alto grado de industrialización, rápida velocidad de construcción y nivel técnico y económico integral avanzado.
(2) Shanghai Land and Sea City consta de seis edificios residenciales de estructura de acero de gran altura de 25 pisos con un área de construcción de 70.000 m2. Adopta un sistema estructural de marco de acero y tubo central de hormigón (pared de corte) y losa de piso compuesto de placa de acero perfilada. Las columnas del marco están hechas de columnas de hormigón de tubos de acero redondos y todas las vigas del marco están hechas de acero liviano en forma de H soldado con alta frecuencia. Las paredes exteriores y las paredes de la casa están hechas de bloques de 200 mm de espesor, y las paredes divisorias internas están hechas de bloques de 150 mm de espesor. El nivel de resistencia al fuego de los componentes es el Nivel 1 y el diseño utiliza revestimientos gruesos retardantes del fuego.
(3) En febrero de 2002, Maanshan Iron and Steel Co., Ltd. construyó un edificio residencial con muro de corte de hormigón armado y estructura de acero de 18 pisos en Guangming New Village, Maanshan Iron and Steel Co., Ltd. , con un área de construcción de 9.800m2. Todas las vigas y columnas del marco están hechas de acero laminado en caliente en forma de H producido por Maanshan Iron and Steel Co., Ltd. Hay 37 columnas y 74 vigas del marco en cada piso. Las columnas y vigas se conectan mediante soldadura de pernos, utilizando 400 toneladas de acero.
4 Conclusión
Las viviendas con estructura de acero son un sistema de construcción residencial ecológico y respetuoso con el medio ambiente, y su rápido desarrollo en el país y en el extranjero se ajusta a la tendencia de desarrollo de la industrialización residencial.
El sistema de estructura de acero tiene las características de peso ligero, alta resistencia, buen rendimiento sísmico, bajo costo de cimentación, corto período de construcción, fácil garantía de calidad, alto grado de comercialización, hermosa apariencia, amplia aplicabilidad, diseño de construcción flexible y razonable, mayor uso efectivo. Área y mejora de la eficiencia de la construcción. Beneficios técnicos, económicos y sociales integrales obvios, como la función de uso, el ahorro de energía y la protección del medio ambiente. Es propicio para promover el desarrollo de materiales de construcción que ahorren energía y sean respetuosos con el medio ambiente y estimular la demanda interna en la industria metalúrgica. Por lo tanto, las viviendas con estructura de acero tendrán perspectivas de desarrollo más amplias.
Para obtener más información sobre licitaciones de ingeniería/servicios/adquisiciones y para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en la parte inferior del sitio web oficial de servicio al cliente para realizar una consulta gratuita: /#/? fuente=bdzd