Многоэтажное здание завода по производству стальных конструкций

Обзор многоэтажных заводских зданий со стальными конструкциями

Многоэтажное заводское здание со стальными конструкциями — это тип промышленного объекта, в котором в качестве основной несущей системы используется стальной каркас, распределенный по нескольким этажам. Такая конструкция позволяет максимально эффективно использовать площадь за счет вертикального расположения зданий, что особенно важно в районах с высокой стоимостью или ограниченностью земельных участков. Она сочетает в себе эффективность стальных конструкций с пространственными потребностями современного производства, логистики и технологий.

Выбор многоэтажной стальной конструкции даёт значительные преимущества:

Высокое соотношение прочности и веса: сталь невероятно прочна, но при этом относительно лёгкая по сравнению с бетоном. Это позволяет создавать большие пролёты между колоннами, создавая просторные, открытые и гибкие планировки, необходимые для заводских площадок и тяжёлого оборудования.

Скорость строительства: стальные компоненты изготавливаются заранее вне строительной площадки в точном соответствии с техническими требованиями. Это обеспечивает быструю сборку (возведение) на месте, значительно сокращая время строительства, трудозатраты и задержки, связанные с погодными условиями.

Эффективность использования пространства: вертикальная конструкция оптимально использует площадь земли. Более тонкие стальные колонны занимают меньше площади пола, чем громоздкие бетонные колонны, максимально увеличивая полезную площадь.

Гибкость и адаптивность конструкции: стальной каркас можно легко модифицировать, усиливать или расширять. Это упрощает перепланировку завода, установку нового оборудования или строительство новых расширений.

Долговечность и устойчивость: стальные конструкции обладают высокой прочностью и могут быть спроектированы с учётом сильных ветров, сейсмической активности и других воздействий окружающей среды. Правильная обработка также делает их устойчивыми к вредителям и гниению.

Устойчивость: Сталь — один из самых перерабатываемых материалов в мире. Использование переработанной стали сокращает потребность в новом сырье и снижает углеродный след здания. По окончании срока службы конструкцию можно разобрать, а сталь снова переработать.

Основные структурные компоненты

Многоэтажный сталелитейный завод представляет собой интегрированную систему взаимодействующих компонентов.

Фундамент:

Обычно это железобетонный фундамент (например, отдельные фундаменты, ленточные фундаменты или плитный фундамент), предназначенный для передачи нагрузки от здания на грунт.

Анкерные болты залиты в фундамент для надежного соединения стальных колонн.

Основной каркас конструкции («скелет»):

Колонны: Вертикальные стальные элементы (обычно двутавровые или двутавровые балки), передающие нагрузку от перекрытий и крыши на фундамент.

Балки: Горизонтальные элементы, поддерживающие перекрытия и крышу и передающие их нагрузку на колонны.

Главные балки (прогоны): Пролет между колоннами.

Вторичные балки (балки): Пролет между главными балками для поддержки перекрытия.

Система перекрытия:

Стальной настил: гофрированные металлические листы укладываются на балки, выполняя функцию несъемной опалубки и рабочей платформы.

Железобетонная плита: бетон заливается поверх стального настила. Срезные шпильки, приваренные к верхней части балок, скрепляют сталь и бетон, создавая прочную и жёсткую «композитную плиту».

Система распорок:

Решающе важна для сопротивления боковым нагрузкам, таким как ветер и землетрясения. Без неё здание было бы неустойчивым.

Поперечные связи: диагональные стальные элементы (стержни или уголки) образуют Х-образные профили в пролётах для обеспечения жёсткости.

Стены жёсткости: бетонные или каменные стены, обеспечивающие боковую устойчивость.

Рамы, воспринимающие момент: жёсткие соединения между балками и колоннами, выдерживающие изгибающие нагрузки.

Вторичный каркас:

Прогоны (крыша) и ригели (стены): облегчённые стальные элементы, расположенные между основным каркасом. Они поддерживают крышу и облицовку стен.

Система кровли и стен (оболочка):

Облицовка: к прогонам и балкам крепятся утеплённые металлические панели (сэндвич-панели), однослойные металлические листы, сборные железобетонные панели или кирпичная кладка.

Кровля: может быть фальцевой металлической кровлей, мембранной кровлей или другими системами в зависимости от требований.

Проектирование многоэтажного сталелитейного завода — сложный процесс, требующий участия специалистов различных дисциплин.

Расчёт нагрузок:

Стабильные нагрузки: постоянный вес самой конструкции (стали, бетона, облицовки).

Временные нагрузки: вес непостоянных элементов, включая персонал, хранящиеся материалы и лёгкое оборудование. Заводские полы требуют значительно большей временной нагрузки, чем офисные здания.

Нагрузки от оборудования: специфичные, точечные нагрузки от оборудования, кранов или производственных линий. Для них часто требуются специальные опорные балки или фундаменты.

Внешние нагрузки: ветровые, снеговые и сейсмические (сейсмические) нагрузки, рассчитываемые с учётом местоположения здания и местных норм.

Планировка и шаг колонн:

Идеальная планировка определяется производственным процессом завода. Для размещения крупногабаритного оборудования и обеспечения эффективного перемещения материалов часто требуются широкие, открытые пролёты (например, 12 х 12 м или более). Стальной каркас проектируется с учётом этих потребностей.

Интеграция крана:

Если требуются мостовые краны, колонны и балки должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать балки подкранового пути и динамические нагрузки движущегося крана.

Они называются подкрановыми балками или подкрановыми балками.

Пожарная защита:

Сталь теряет прочность при высоких температурах. Строительные нормы и правила предписывают огнезащиту стальных конструкций. Распространенные методы включают в себя:

Вспучивающиеся покрытия: вещество, похожее на краску, которое разбухает при пожаре, образуя изолирующий обугленный слой.

Напыляемый огнестойкий материал (SFRM): цементный или волокнистый материал, напыляемый непосредственно на сталь.

Гипокартон или облицовка: покрытие стали огнестойким гипсокартоном.

Спринклерные системы: основная система активного пожаротушения.

Виброизоляция:

Тяжелое оборудование или чувствительные процессы (например, в лаборатории или на высокотехнологичном производстве) могут вызывать вибрацию пола. Система пола должна быть достаточно жесткой, чтобы минимизировать эти вибрации до приемлемого уровня.

Будущее расширение:

Конструкция может включать в себя элементы для легкого будущего расширения, такие как «выбивные» стеновые панели или конструкция торцевых стеновых каркасов, которые можно легко демонтировать и расширить.

Типичный процесс строительства (упрощенный)

Подготовка площадки и фундамент: Площадка очищается и выравнивается. Заливается бетонный фундамент с точно установленными анкерными болтами.

Монтаж металлоконструкций: Сборные колонны и балки доставляются на площадку. Кран поднимает их на место, и квалифицированные слесари скрепляют их болтами. Процесс выполняется последовательно, уровень за уровнем.

Монтаж пола: Укладывается стальной настил и приваривается к балкам, после чего заливается бетонная плита для каждого этажа.

Облицовка крыши и стен: После возведения каркаса устанавливается вторичный каркас (прогоны и ригели), затем наружная облицовка и кровля.

Внутренняя отделка: После того, как здание будет закрыто, начинаются работы по установке внутренних стен, монтажу инженерных, электрических и сантехнических систем (MEP), а также монтажу производственного оборудования.