Стальные конструкции промышленного здания

Стальные конструкции — ведущее решение для промышленных зданий благодаря своей прочности, долговечности и универсальности. Они широко используются при строительстве таких объектов, как заводы, склады, электростанции и распределительные центры. Их уникальные свойства позволяют создавать большие открытые пространства, необходимые для ведения промышленного производства.

Применение стальных конструкций в промышленных зданиях

Применение стальных конструкций в промышленных зданиях широко распространено и является доминирующим по ряду причин. Сталь обеспечивает уникальное сочетание прочности, универсальности, скорости строительства и экономичности, что делает её идеальным материалом для этой отрасли.

Основные области применения в промышленных зданиях

Сталь используется практически во всех конструктивных элементах современного промышленного здания.

a) Первичный каркас (далее «скелет»)

Это основная несущая система и наиболее ответственное применение стали.

Колонны: Вертикальные элементы, передающие нагрузку от крыши и стен на фундамент. Наиболее распространены стальные двутавровые балки (H-образные профили).

Стропила и балки: Горизонтальные или наклонные элементы, образующие конструкцию крыши и поддерживающие кровельное покрытие. Они располагаются между колоннами, образуя основной каркас здания.

Портальные рамы: Это наиболее распространенная конструктивная форма одноэтажных промышленных зданий. Она состоит из колонн и стропил, жестко соединенных между собой, образуя устойчивый, наклонный каркас, не требующий внутренних колонн, что позволяет максимально использовать полезную площадь.

b) Вторичный каркас (далее «опорная система»)

Эти элементы располагаются между первичными каркасами для поддержки внешней оболочки и распределения нагрузок.

Прогоны: горизонтальные элементы, крепящиеся к стропилам для поддержки кровельного покрытия (металлических листов).

Прогоны: горизонтальные элементы, крепящиеся к наружным колоннам для поддержки стенового покрытия.

Карнизные стойки: конструктивный элемент на карнизе (место соединения крыши и стены), служащий точкой соединения прогонов и прогонов.

c) Кровля и облицовка стен («кожа»)

Хотя ограждающие конструкции здания не всегда являются несущими, они обычно изготавливаются из стали.

Профилированные металлические листы: легкие, прочные и атмосферостойкие гофрированные стальные листы используются как для крыш, так и для стен.

Теплоизолированные сэндвич-панели: состоят из двух стальных листов с изоляционным наполнителем (например, пенополиуретаном). Они обеспечивают как облицовку, так и теплоизоляцию в одном компоненте, идеально подходящем для помещений с контролируемой температурой.

г) Системы распорок

Они необходимы для стабилизации здания от боковых нагрузок, таких как ветер и сейсмическая активность.

Поперечные связи: стальные стержни или уголки, установленные в виде диагональной буквы «Х» в стенах и плоскости крыши для обеспечения жесткости и предотвращения провисания.

Портальные связи: используются в пролетах, где поперечные связи могут препятствовать проему (например, большой двери).

д) Антресоли и платформы

В промышленных зданиях часто требуются промежуточные этажи для офисов, складов или оборудования.

Антресоли: стальные балки и колонны используются для создания приподнятых платформ внутри основной конструкции здания. Они часто настилаются стальными листами или композитными бетонными плитами. Они прочные, легкие и легко монтируются или демонтируются.

е) Подкрановые балки

Для заводов и цехов, где для подъема тяжелых материалов используются мостовые краны.

Подкрановые балки и фермы: По всей длине здания устанавливаются высокопрочные стальные балки, опирающиеся либо на основные колонны, либо на специальные крановые колонны.

Кран перемещается по этим балкам. Сталь — единственный практичный материал, выдерживающий огромные динамические нагрузки от кранов.

Почему сталь — предпочтительный выбор: ключевые преимущества
Широкое применение стали обусловлено мощным набором преимуществ, адаптированных к промышленным потребностям.

Соотношение прочности и веса: Сталь невероятно прочна для своего веса. Это означает, что стальная конструкция может быть относительно лёгкой, что снижает затраты на фундамент и упрощает транспортировку и монтаж.

Заводская сборка и скорость строительства: Стальные компоненты изготавливаются в заводских условиях по точным спецификациям. Изготовление вне площадки обеспечивает высокий контроль качества и означает, что на месте работы в основном выполняются сборочные работы. Это значительно сокращает сроки строительства по сравнению с бетонированием, снижая трудозатраты и позволяя быстрее ввести здание в эксплуатацию.

Большие пролёты: Прочность стали позволяет проектировать здания с очень большими открытыми внутренними пространствами без необходимости использования промежуточных опорных колонн. Это критически важно для складов, производственных цехов и авиационных ангаров, где для работы необходимо свободное пространство.

Гибкость проектирования: сталь легко изготавливается любой формы, что предоставляет архитекторам и инженерам огромную свободу действий. Стальную конструкцию также легко модифицировать, усиливать или расширять, если потребности здания изменятся в будущем.

Долговечность и долговечность: стальные конструкции отличаются высокой прочностью и устойчивостью к вредителям, таким как термиты. При использовании надлежащих защитных покрытий (например, цинкования или специальной краски) они также обладают высокой устойчивостью к коррозии и могут служить очень долго при минимальном обслуживании.

Устойчивость и перерабатываемость: сталь — наиболее перерабатываемый материал на планете. По окончании срока службы здания стальной каркас можно разобрать и полностью переработать в новые стальные изделия без потери качества.

Экономическая эффективность: хотя первоначальная стоимость стали может колебаться, общая стоимость проекта часто ниже, чем у альтернативных вариантов, благодаря экономии на рабочей силе, фундаменте и более быстром графике строительства.

Распространенные типы стальных промышленных зданий

Сталь применяется в различных промышленных объектах:

Склады и распределительные центры: характеризуются просторными открытыми площадками и высокими потолками для размещения стеллажей и работы вилочных погрузчиков. Портальные каркасы идеально подходят для этих целей.

Производственные предприятия и фабрики: требуют прочных конструкций для размещения тяжёлого оборудования, мостовых кранов и сложных производственных линий. Сталь обеспечивает необходимую прочность и гибкость.

Мастерские и ремонтные ангаров: небольшие промышленные здания, которые, тем не менее, выигрывают за счёт свободных пролётов и быстроты возведения стальных портальных каркасов.

Центры обработки данных: требуют точных, устойчивых и часто модульных конструкций, которые можно быстро возвести. Стандартом является стальной каркас.

Сельскохозяйственные здания: амбары и складские помещения часто строятся из экономичных сборных стальных конструкций.

Соображения и проблемы

Несмотря на преобладание стали, её использование также требует некоторых дополнительных мер:

Огнестойкость: Сталь не горит, но теряет свою структурную прочность при высоких температурах. Во многих случаях строительные нормы и правила требуют защиты стальных колонн и балок огнезащитными покрытиями, напыляемыми материалами или бетонной облицовкой.

Коррозия: Во влажной или коррозионной среде сталь необходимо защищать от ржавчины. Обычно это достигается гальванизацией, высокоэффективными системами окраски или использованием атмосферостойкой стали.

Заключение

Применение стали в промышленных зданиях – это идеальное сочетание свойств материала и функциональных требований. Возможность изготовления из стали прочных и лёгких сборных элементов позволяет быстро возводить обширные, открытые и гибкие пространства. От основных колонн и стропил до второстепенных прогонов и балок – сталь образует основу, опорную систему и оболочку современного промышленного пространства.