Peru Logistics Warehouse Project: Grid Structural Analysis and Design Scheme

Peru Logistics Warehouse Project: Grid Structural Analysis and Design Scheme

 

Tämä projekti on logistiikkavarasto Perussa, jossa on puolisuunnikkaan muotoinen päätaso. Ytimen mitat ovat: leveys 80,59-114,1 m (suunnikkaan kaksi yhdensuuntaista sivua), pituus 190 m, rakennuksen korkeus 15,2 m; rakenteellinen jänneväli on 23–24 m ja pilarin etäisyys (kunkin jänteen välinen etäisyys) on 22 m. Asiakkaan alkuperäinen suunnittelu omaksui ristikkorakenteen. Logistiikkavaraston jännekoon, kuormaominaisuuksien ja käyttötarpeiden perusteella CBC ehdottaa rakenteellisen muodon optimointia ristikkorakenteeksi. Seuraavassa on yksityiskohtainen analyysi neljästä näkökulmasta: rakennevoima, teräsrungon suunnittelu, materiaalin poikkileikkaus ja annostelu sekä tämän rakennemuodon edut ja haitat.

 

 

 

Ristikon rakenne on tasomainen voima{0}}laakerijärjestelmä, joka koostuu pääasiassa ylemmistä jänteistä, alemmista jänteistä ja uumaosista. Sen voima-kantavuusominaisuudet keskittyvät tasoon: ylemmät jänteet kantavat painetta, alemmat jänteet kantavat jännitystä ja uumaelimet (diagonaaliosat ja pystyosat) välittävät leikkausvoimaa. Kokonaiskuormitusta tasapainottaa osien aksiaalinen voima. Yhdessä projektiparametrien kanssa sen voiman{5}}laakerilla on selvät rajoitukset:

 

1. Riittämätön jännevälin sopeutumiskyky: Tämän projektin jänneväli on 23–24 metriä, mikä kuuluu keski-jänneväliluokkaan (avaruusverkkorakenteiden teknisen spesifikaation JGJ 7-2010 mukaan keskijänneväli on 30–60 m, ja jänneväli on lähellä keskipitkän jänneväliä 23–24 m). Tämän jänteen alla olevan ristikon rakenteessa on välttämätöntä suurentaa huomattavasti jänteiden ja uumaosien poikkileikkauksen kokoa lujuus- ja vakausvaatimusten täyttämiseksi, mikä todennäköisesti johtaa redundantteihin osiin, lisääntyneeseen omapainoon ja huonoon taloudellisuuteen.

 

2. Epätasapainoinen tilavoima: Varastotaso on puolisuunnikkaan muotoinen. Tasomaisena rakenteena ristikkoa on vaikea mukauttaa puolisuunnikkaan tason spatiaaliseen voimajakaumaan ja paikallisia jännityskeskittymiä esiintyy todennäköisesti (erityisesti puolisuunnikkaan leveyden siirtymäalueella); samalla logistiikkavarastossa mahdollisesti esiintyvät epäsymmetriset kuormat, kuten kattopinottavat kuormat ja laitekuormat, pahentavat entisestään ristikon ulko-tasovoimaa, mikä vaatii lisätukijärjestelmiä ja lisää suunnittelun monimutkaisuutta.

 

3. Riittämätön kokonaisjäykkyys: Ristikon rakenteen jäykkyys riippuu pääasiassa osien yhteistoiminnasta tasossa, ja tason -ulkopuolinen-jäykkyys on heikko. Tuulikuorman ja seismisen vaikutuksen alaisena (Peru sijaitsee seismisellä vyöhykkeellä, joten seismiset vaatimukset on otettava huomioon) on helppo tuottaa suuria taipumia ja vaakasiirtymiä, jotka vaikuttavat varaston turvallisuuteen. Tarvitaan lisää sivuttaissiirtymiä kestäviä tukia, mikä lisää rakentamisen vaikeutta ja kustannuksia.

 

Ristikkorakenne on spatiaalinen sauvajärjestelmä, joka muodostetaan yhdistämällä useita sauvoja solmujen kautta tietyn lain mukaisesti noudattaen avaruusverkkorakenteiden teknisen spesifikaation JGJ 7-2010 asiaankuuluvia vaatimuksia. Sen voimaa kantavana ominaisuutena on tilallinen yhteistyövoima, joka sopii tähän projektiin paremmin kuin ristikkorakenne. Erityisvoiman analyysi on seuraava:

 

1. Järkevämpi voima-kantomuoto: Hilarakenne on korkean-kertaluvun staattisesti määrittelemätön järjestelmä, ja solmujen oletetaan olevan saranoituja. Tangot kestävät pääasiassa aksiaalista jännitystä tai painetta ilman ilmeistä taivutusmomenttia ja leikkausvoimaa. Voima on tasainen ja voimansiirtoreitti selkeä, mikä voi antaa täyden pelin teräksen veto- ja puristusominaisuuksille, vähentää tehokkaasti yhden sauvan voimakuormitusta ja mukautua 23–24 metrin jännevälin vaatimukseen.

 

2. Vahva spatiaalinen mukautuvuus: Puolisuunnikkaan tasolle ruudukon asettelu voidaan optimoida (ottamalla käyttöön kolmiopyramidijärjestelmä tai nelikulmainen pyramidijärjestelmä) sopeutumaan leveyden asteittaiseen muutokseen 80,59 metristä 114,1 metriin välttäen paikallista jännityksen keskittymistä; samalla sen tilavoiman-kantavuusominaisuudet mahdollistavat sen, että se hajottaa tehokkaasti epäsymmetrisiä kuormia (kuten kattopinoa ja laitekuormia) ilman, että tarvitsee lisätä suurta määrää -of-tasotukia, ja rakenteellinen eheys on vahvempi.

 

3. Erinomainen jäykkyys ja vakaus: Ristikon rakenteen tangot on kudottu yhteen muodostaen kolmiulotteisen tilavoiman-laakerijärjestelmän, ja kokonaisjäykkyys on paljon suurempi kuin ristikkorakenteen. Tuulikuorman ja seismisen vaikutuksen alaisena poikkeamaa ja vaakasuuntaista siirtymää voidaan ohjata spesifikaation sallimalla alueella (eritelmän mukaan taipuma katon elävän kuormituksen alaisena ei saa ylittää 1/250 jännevälistä); samalla kolmion muotoinen pyramidi, joka on pienin geometrisesti muuttumaton yksikkö, joka muodostaa tilarakenteen, voi parantaa rakenteen yleistä vakautta ilman, että on tarpeen perustaa monimutkaista sivuttaissiirtymää kestävää järjestelmää.

 

4. Kuorman sopeutumiskyky: yhdistettynä logistiikkavaraston kuormitusominaisuuksiin (katon kuollut kuorma, elävä kuorma, pölykuorma ja mahdollinen laitekuorma) verkkorakenne voi siirtää kuorman tasaisesti tukiin jakamalla ruudukon koon kohtuullisesti, välttäen liiallisen paikallisen kuormituksen aiheuttamia rakenteellisia vaurioita; samalla se voi täyttää seismiset linnoitusvaatimukset, ja seisminen vaikutus lasketaan tilan superpositiovastespektrimenetelmällä rakenteen turvallisuuden varmistamiseksi seismisissä olosuhteissa.

 

 

Yhdessä tämän projektin puolisuunnikkaan muotoisen koon, jännevälin ja kuormitusvaatimusten kanssa ruudukkorakenne ottaa käyttöön kaksi-kerroksisen nelikulmaisen pyramidiruudukon (sopii puolisuunnikkaan muotoiseen tasoon, rakenteeltaan yksinkertainen, tasainen voima ja kätevä tehdastuotantoon ja{1}}asennus paikan päällä). Teräsrungon suunnittelussa noudatetaan periaatetta "turvallisuus ja sovellettavuus, taloudellisuus ja rationaalisuus". Erityinen järjestelmä on seuraava (kaikki materiaalit valitaan paikallisten Perun standardien ja kansallisten standardien mukaisesti, ja Q355B-teräs on parempi lujuuden ja taloudellisuuden tasapainottamiseksi):

 

1. Ristikon asettelu: Otetaan käyttöön kaksikerroksinen nelikulmainen pyramidiverkko, jonka ruudukon koko on 2,5 m × 2,5 m (sopii 22 m:n pylväsvälille tankojen tasaisen voiman varmistamiseksi); ristikot puolisuunnikkaan kapeassa päässä (leveys 80,59 m) on 32×76 (leveyssuunta × pituussuunta) ja leveässä päässä (114,1 m leveä) ruudukoiden lukumäärä on 46×76. Siirtymäalue toteuttaa leveysgradientin säätämällä ruudukon kulmaa jännityksen keskittymisen välttämiseksi.

 

2. Ristikon korkeus: Yhdistettynä jänneväliin 23–24 m, ristikon korkeus on 2,2 m (korkeus-jännesuhde on noin 1/11, mikä täyttää eritelmän vaatimuksen "verkon korkeus-jännesuhde voi olla 1/18 ~ 1/10"), varmistaa rakenteellisen rakenteen, korkeuden ja jäykkyyden 2.1 vakauden rajan.1.1.

 

3. Tuen suunnittelu: Otetaan käyttöön oheistuki- ja pistetuen sekoitettu muoto. Tuet on asetettu kapeaan päähän, leveään päähän ja pituussuunnan molemmille puolille. Tuet ovat PTFE-liukutukia (eritelmän uusien rakenteellisten vaatimusten mukaisesti), jotka voivat tehokkaasti vapauttaa lämpötilarasitusta ja siirtää pysty- ja vaakasuuntaisia ​​voimia samanaikaisesti; tukisolmut käyttävät hitsattuja onttoja pallosolmuja liitoksen luotettavuuden varmistamiseksi.

 

 

Voimaanalyysin mukaan tangon osa ottaa pyöreän teräsputken (symmetriset poikkileikkauksen ominaisuudet, tasainen voima, helppo käsittely ja liittäminen). Tankojen poikkileikkauskoot eri osissa ovat seuraavat (yhdessä sisäisen voiman laskennan tuloksiin, jotka täyttävät lujuus-, jäykkyys- ja vakavuusvaatimukset):

Yläjänne: Kestää painetta. Sisävoiman mukaan valitaan pyöreät teräsputket φ168×6 (kapea pää ja siirtymäalue) ja φ180×8 (alue, jolla on suuri voima leveässä päässä); hoikkasuhdetta säädetään 150:n sisällä puristusosien vakausvaatimusten täyttämiseksi.

Alajänne: Karhun jännitys. valitaan pyöreät teräsputket φ159×6 (kapea pää) ja φ168×6 (leveä pää); hoikkasuhdetta säädetään arvoon 200, jotta se täyttää jännitysosien jäykkyysvaatimukset, eikä vakavuustarkastusta vaadita (vain lujuustarkastus vaaditaan).

Rainaosat (diagonaaliset ja pystysuorat osat): Siirtävät aksiaalivoimaa suhteellisen pienellä voimalla. φ114×4 (yleinen pinta-ala) ja φ127×5 (siirtymäalue suurella voimalla) valitaan pyöreät teräsputket; diagonaalisen elimen ja jänteen välinen kulma säädetään välillä 40-60 astetta voimansiirron tehokkuuden varmistamiseksi.

Solmut: Hitsatut ontot pallosolmut otetaan käyttöön. Pallon halkaisija määritetään tankojen lukumäärän ja poikkileikkauksen koon mukaan, ja valitaan φ200 × 8 (yleiset solmut) ja φ250 × 10 (tukisolmut, joilla on suuri voima); solmujen teräksen kulutusta hallitaan noin 18 %:iin verkon teräksen kokonaiskulutuksesta, mikä vastaa alan tavanomaista tasoa.

 

Yhdistettynä puolisuunnikkaan muotoiseen pinta-alaan, ristikon sijoitteluun ja poikkileikkauksen kokoon, ottaen huomioon solmujen ja liitostarvikkeiden (pultit, hitsit) teräksenkulutuksen (laskettuna 10 %:ksi teräksen kokonaiskulutuksesta), tämän projektin ruudukkorakenteen teräksen kokonaiskulutus lasketaan seuraavasti (ei sisällä perustusta ja pilarirakennetta, vain ristikkoosalle):

 

Yläjänne: Kokonaispituus on noin 3860m. φ168 × 6 -teräsputken paino metriä kohti on 24,7 kg ja φ180 × 8 -teräsputken paino metriä kohti on 35,8 kg, yhteensä noin 102,3 tonnia;

 

Alempi sointu: Kokonaispituus on noin 3720m. φ159 × 6 -teräsputken paino metriä kohti on 22,6 kg ja φ168 × 6 -teräsputken paino metriä kohti on 24,7 kg, yhteensä noin 85,7 tonnia;

 

Verkkojäsenet: Kokonaispituus on noin 7980m. φ114 × 4 -teräsputken paino metriä kohti on 10,8 kg ja φ127 × 5 -teräsputken paino metriä kohti on 15,1 kg, yhteensä noin 96,2 tonnia;

 

Solmut ja liitäntätarvikkeet: Teräksen kokonaiskulutus on noin 28,4t (laskettu 10 %:ksi edellä mainittujen tankojen kokonaispainosta);

 

Verkon teräksen kokonaiskulutus: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Teräksen yksikkökulutus on noin 18,2 kg/㎡ (laskettu puolisuunnikkaan muotoisen tason keskimääräisen pinta-alan perusteella), mikä on linjassa kaksikerroksisten ristikkorakenteiden (15–20 kg/㎡) perinteisen teräksen kulutusalueen (15–20 kg/㎡) kanssa ja on hyvä taloudellinen.

 

 

1. Parempi jännevälin mukautuvuus: Keskipitkällä-jännevälillä 23–24 m ruudukkorakenne voi hyödyntää täysin tankojen aksiaalista voimaa, välttää tankojen liiallisen poikkileikkauksen, vähentää omapainoa ja säästää teräksen kulutusta, mikä on taloudellisempaa kuin ristikkorakenne.

 

2. Vahvempi spatiaalinen eheys: ruudukkorakenne on kolmiulotteinen tilajärjestelmä, joka mukautuu paremmin varaston puolisuunnikkaan muotoiseen tasoon, hajottaa tehokkaasti paikallisia jännityskeskittymiä ja sopeutuu paremmin epäsymmetrisiin kuormiin (kuten katon pinoamiseen), ilman että tarvitsee lisätä suurta määrää tukirakenteita ja yksinkertaistavia tukirakenteita ja suunnittelua. vaikeus.

 

3. Suurempi jäykkyys ja vakaus: Tankojen avaruudellinen kudonta tekee ristikkorakenteesta erinomaisen yleisen jäykkyyden ja vakauden. Tuulikuorman ja seismisen vaikutuksen alaisena muodonmuutos on pieni, mikä vastaa paremmin logistiikkavarastojen turvallisuusvaatimuksia (etenkin kun otetaan huomioon Perun seismiset ominaisuudet), ja käyttöturvallisuus on korkeampi.

 

4. Kätevä rakentaminen ja lyhyt rakennusaika: Ristikon rakenne voidaan esivalmistella tehtaalla korkealla käsittelytarkkuudella ja yksinkertaisella-asennustyömaalla. solmut ovat standardoituja, mikä on kätevää kokoonpanossa ja rakentamisessa ja voi tehokkaasti lyhentää rakentamisaikaa, mikä sopii suurien-logistiikkavarastojen rakennustarpeisiin.

 

5. Hyvä kestävyys ja helppo huoltaa: Pyöreän teräsputken osa ei kerää helposti pölyä ja vettä, ja sillä on hyvä korroosionkestävyys -korroosionestokäsittelyn jälkeen; rakenne on yksinkertainen, haavoittuvien osien määrä on pieni ja myöhemmät ylläpitokustannukset alhaiset, mikä vastaa logistiikkavarastojen pitkän aikavälin toimintatarvetta-.

 

 

1. Korkeammat suunnittelu- ja käsittelykustannukset: ruudukkorakenne on spatiaalinen järjestelmä, suunnittelu on monimutkaisempi ja solmun käsittelytarkkuuden vaatimus on korkeampi; hitsattujen onttojen pallosolmujen käsittelykustannukset ovat korkeammat kuin ristikkosolmuilla, mikä johtaa korkeampiin suunnittelu- ja käsittelykustannuksiin.

 

2. Korkeammat vaatimukset rakennustekniikalle: Ristikon rakenteen asennus paikan päällä vaatii ammattimaisia ​​nostolaitteita ja rakennustiimiä, ja solmujen ja tankojen asennustarkkuus vaaditaan ehdottomasti. Ristikon rakenteeseen verrattuna rakennustekninen kynnys on korkeampi ja rakennuskustannukset voivat nousta hieman.

 

3. Enemmän tankoja ja solmuja: Ristikon rakenteeseen verrattuna ristikkorakenteessa on enemmän tankoja ja solmuja, mikä lisää materiaalin kuljetuksen ja paikan päällä tapahtuvan asennuksen työmäärää jossain määrin, mutta tätä haittaa voidaan kompensoida tehdasvalmisteisella ja standardoidulla rakenteella.

 

Yhdessä projektin ominaisuuksiin (suunnikkaan muotoinen taso, jänneväli 23-24 m, logistiikkavaraston kuormitusvaatimukset ja seismiset vaatimukset Perussa) verkkorakenne sopii tähän projektiin paremmin kuin ristikkorakenne. Vaikka ruudukkorakenteen alkuperäinen suunnittelu- ja käsittelykustannukset ovat hieman korkeammat, sillä on ilmeisiä etuja jännevälin mukautuvuuden, avaruudellisen eheyden, jäykkyyden ja vakauden suhteen, ja se voi tehokkaasti vähentää myöhempiä ylläpitokustannuksia ja varmistaa varaston pitkäaikaisen turvallisen toiminnan. Kokonaistaloudellisuuden ja turvallisuuden näkökulmasta optimointiehdotus ristikkorakenteesta ristikkorakenteeseen siirtymisestä on järkevä ja toteutettavissa.