Peru Logistics Prefabricated Warehouse Project: Structural Analysis And Design Scheme

Peru Logistics Warehouse Project: Structural Analysis and Design Scheme

 

 

Αυτό το έργο είναι μια αποθήκη logistics στο Περού, με τραπεζοειδές κύριο επίπεδο. Οι παράμετροι διαστάσεων του πυρήνα είναι: πλάτος 80,59~114,1 m (οι δύο παράλληλες πλευρές του τραπεζοειδούς), μήκος σε 190 m και ύψος κτιρίου 15,2 m. το δομικό άνοιγμα είναι 23~24m και η απόσταση στηλών (απόσταση μεταξύ κάθε ανοίγματος) είναι 22m. Το αρχικό σχέδιο του πελάτη υιοθέτησε μια δομή ζευκτών. Με βάση το μέγεθος του ανοίγματος, τα χαρακτηριστικά φορτίου και τις απαιτήσεις χρήσης της αποθήκης logistics, η CBC προτείνει μια δομή δικτύου στον πελάτη. που μπορεί να ικανοποιήσει απόλυτα τις απαιτήσεις των πελατών και να μειώσει τη συνολική χρήση χάλυβα.

 

 

Η δομή του ζευκτού είναι ένα επίπεδο σύστημα που φέρει-δύναμη, που αποτελείται κυρίως από άνω χορδές, κάτω χορδές και μέλη ιστού. Τα χαρακτηριστικά που φέρουν τη δύναμη-του είναι συγκεντρωμένα στο επίπεδο: οι άνω χορδές φέρουν πίεση, οι κάτω χορδές φέρουν τάση και τα μέλη του ιστού (διαγώνια μέλη και κατακόρυφα μέλη) μεταδίδουν δύναμη διάτμησης. Το συνολικό φορτίο εξισορροπείται από την αξονική δύναμη των μελών. Σε συνδυασμό με τις παραμέτρους του έργου, η δύναμή του-έχει προφανείς περιορισμούς:

1. Ανεπαρκής προσαρμοστικότητα ανοίγματος: Το άνοιγμα αυτού του έργου φθάνει τα 23~24m, το οποίο ανήκει στην κατηγορία μεσαίου-ανοίγματος (σύμφωνα με την Τεχνική Προδιαγραφή για τις Δομές Διαστημικού Πλέγματος JGJ 7-2010, το μεσαίο άνοιγμα είναι 30m~230m έως το χαμηλότερο όριο 30m~260m και το όριο μεσαίου μεγέθους είναι 30m~2~30m από το χαμηλότερο όριο). Για τη δομή ζευκτών κάτω από αυτό το άνοιγμα, είναι απαραίτητο να αυξηθεί σημαντικά το μέγεθος του τμήματος των χορδών και των μελών του ιστού για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις αντοχής και σταθερότητας, κάτι που είναι πιθανό να οδηγήσει σε περιττά μέλη, αυξημένο βάρος και κακή οικονομία.

2. Μη ισορροπημένη χωρική δύναμη: Το επίπεδο της αποθήκης είναι τραπεζοειδές. Ως επίπεδη δομή, ο δοκός είναι δύσκολο να προσαρμοστεί στην κατανομή χωρικής δύναμης του τραπεζοειδούς επιπέδου και είναι πιθανό να συμβεί τοπική συγκέντρωση τάσεων (ειδικά στην περιοχή μετάβασης του τραπεζοειδούς πλάτους). Ταυτόχρονα, τα ασύμμετρα φορτία που μπορεί να υπάρχουν στην αποθήκη logistics, όπως τα φορτία στοίβαξης οροφής και τα φορτία εξοπλισμού, θα επιδεινώσουν περαιτέρω την-από-επίπεδη δύναμη του δοκού, απαιτώντας πρόσθετα συστήματα υποστήριξης και αυξάνοντας την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού.

3. Ανεπαρκής συνολική ακαμψία: Η ακαμψία της δομής δοκών εξαρτάται κυρίως από τη συνεργατική δράση των μελών στο επίπεδο και η ακαμψία-του-του επιπέδου είναι ασθενής. Υπό το φορτίο ανέμου και τη σεισμική δράση (το Περού βρίσκεται σε μια σεισμική ζώνη, επομένως πρέπει να ληφθούν υπόψη οι σεισμικές απαιτήσεις), είναι εύκολο να παραχθεί μεγάλη εκτροπή και οριζόντια μετατόπιση, επηρεάζοντας την ασφάλεια της αποθήκης. Απαιτούνται πρόσθετα στηρίγματα ανθεκτικά στην πλευρική μετατόπιση, αυξάνοντας τη δυσκολία και το κόστος κατασκευής.

 

 

Η δομή πλέγματος είναι μια δομή συστήματος χωρικής ράβδου, που σχηματίζεται με τη σύνδεση πολλαπλών ράβδων μέσω κόμβων σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο νόμο, σύμφωνα με τις σχετικές απαιτήσεις της Τεχνικής Προδιαγραφής για Κατασκευές Διαστημικού Πλέγματος JGJ 7-2010. Το χαρακτηριστικό της δύναμης είναι η χωρική συνεργατική δύναμη, η οποία είναι πιο κατάλληλη για αυτό το έργο από τη δομή ζευκτών. Η ανάλυση ειδικών δυνάμεων έχει ως εξής:

1. Πιο λογική μορφή φέρουσας δύναμης-: Η δομή του πλέγματος είναι ένα στατικά απροσδιόριστο σύστημα υψηλής-τάξης και οι κόμβοι θεωρείται ότι είναι αρθρωτοί. Οι ράβδοι φέρουν κυρίως αξονική τάση ή πίεση, χωρίς εμφανή ροπή κάμψης και δύναμη διάτμησης. Η δύναμη είναι ομοιόμορφη και η διαδρομή μετάδοσης της δύναμης είναι σαφής, η οποία μπορεί να δώσει πλήρη λειτουργία στις ιδιότητες εφελκυσμού και συμπίεσης του χάλυβα, να μειώσει αποτελεσματικά το φορτίο δύναμης μιας μόνο ράβδου και να προσαρμοστεί στην απαίτηση ανοίγματος των 23~24m.

2. Ισχυρή χωρική προσαρμοστικότητα: Για το τραπεζοειδές επίπεδο, η διάταξη του πλέγματος μπορεί να βελτιστοποιηθεί (υιοθετώντας σύστημα τριγωνικής πυραμίδας ή σύστημα τετραγωνικής πυραμίδας) ώστε να προσαρμοστεί στη σταδιακή αλλαγή πλάτους από 80,59 m σε 114,1 m, αποφεύγοντας τοπική συγκέντρωση τάσεων. Ταυτόχρονα, τα χαρακτηριστικά φέρουσας χωρικής δύναμης-του δίνουν τη δυνατότητα να διασκορπίζει αποτελεσματικά ασύμμετρα φορτία (όπως φορτία στοίβαξης οροφής και φορτία εξοπλισμού), χωρίς να χρειάζεται να προστεθεί μεγάλος αριθμός-από-επίπεδων στηρίξεων και η δομική ακεραιότητα είναι ισχυρότερη.

3. Εξαιρετική ακαμψία και σταθερότητα: Οι ράβδοι της δομής του πλέγματος είναι συνυφασμένες για να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο-σύστημα φέρουσας χωρικής δύναμης-και η συνολική ακαμψία είναι πολύ υψηλότερη από αυτή της δομής ζευκτού. Υπό το φορτίο ανέμου και τη σεισμική δράση, η εκτροπή και η οριζόντια μετατόπιση μπορούν να ελεγχθούν εντός του εύρους που επιτρέπεται από την προδιαγραφή (σύμφωνα με την προδιαγραφή, η εκτροπή υπό ενεργό φορτίο στέγης δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1/250 του ανοίγματος). Ταυτόχρονα, η τριγωνική πυραμίδα, ως η μικρότερη γεωμετρικά αμετάβλητη μονάδα που συνθέτει τη χωρική δομή, μπορεί να βελτιώσει τη συνολική σταθερότητα της κατασκευής, χωρίς να χρειάζεται να δημιουργηθεί ένα περίπλοκο σύστημα ανθεκτικό στην πλευρική μετατόπιση.

4. Προσαρμοστικότητα φορτίου: Σε συνδυασμό με τα χαρακτηριστικά φορτίου της αποθήκης logistics (νεκρό φορτίο οροφής, ζωντανό φορτίο, φορτίο σκόνης και πιθανό φορτίο εξοπλισμού), η δομή του πλέγματος μπορεί να μεταφέρει ομοιόμορφα το φορτίο στα στηρίγματα διαιρώντας εύλογα το μέγεθος του πλέγματος, αποφεύγοντας τη δομική ζημιά που προκαλείται από υπερβολικό τοπικό φορτίο. Ταυτόχρονα, μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις σεισμικής οχύρωσης και η σεισμική δράση υπολογίζεται με τη μέθοδο του φάσματος απόκρισης υπέρθεσης τρόπου λειτουργίας για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της κατασκευής υπό σεισμικές συνθήκες.

 

 

Σε συνδυασμό με το τραπεζοειδές μέγεθος, το άνοιγμα και τις απαιτήσεις φορτίου αυτού του έργου, η δομή του πλέγματος υιοθετεί ένα διπλό-τετραγωνικό πλέγμα πυραμίδας (κατάλληλο για τραπεζοειδές επίπεδο, με απλή δομή, ομοιόμορφη δύναμη και βολικό για εργοστασιακή παραγωγή και εγκατάσταση-στο χώρο). Ο σχεδιασμός του χαλύβδινου πλαισίου ακολουθεί την αρχή της «ασφάλειας και εφαρμογής, οικονομίας και ορθολογικότητας». Το συγκεκριμένο σχέδιο έχει ως εξής (όλα τα υλικά επιλέγονται σύμφωνα με τα τοπικά περουβιανά πρότυπα και τα εθνικά πρότυπα και ο χάλυβας Q355B προτιμάται για την εξισορρόπηση της αντοχής και της οικονομίας):

 

1. Διάταξη πλέγματος: Υιοθετείται ένα διπλό-τετραγωνικό πλέγμα πυραμίδας, με μέγεθος πλέγματος 2,5 m×2,5 m (κατάλληλο για απόσταση στηλών 22 m για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη δύναμη των ράβδων). ο αριθμός των πλεγμάτων στο στενό άκρο του τραπεζοειδούς (πλάτος 80,59 μ.) είναι 32×76 (κατεύθυνση πλάτους × κατεύθυνση μήκους) και ο αριθμός των πλεγμάτων στο πλατύ άκρο (πλάτος 114,1 μ.) είναι 46×76. Η περιοχή μετάβασης πραγματοποιεί κλίση πλάτους προσαρμόζοντας τη γωνία του πλέγματος για να αποφευχθεί η συγκέντρωση τάσεων.

2. Ύψος πλέγματος: Σε συνδυασμό με το άνοιγμα των 23~24m, το ύψος του πλέγματος είναι 2,2m (η αναλογία ύψους-ανάπτυξης είναι περίπου 1/11, η οποία πληροί την απαίτηση "ο λόγος ύψους-ανάστασης του πλέγματος μπορεί να είναι 1/18~1/10" ανάλογα με το όριο και την ικανότητα του κτιρίου σύμφωνα με τις προδιαγραφές και την ικανότητα του κτιρίου). ύψος 15,2μ.

3. Σχεδιασμός υποστήριξης: Υιοθετείται μια μικτή μορφή περιφερειακής στήριξης και υποστήριξης σημείου. Τα στηρίγματα τοποθετούνται στο στενό άκρο, στο φαρδύ άκρο και στις δύο πλευρές της κατεύθυνσης του μήκους. Τα στηρίγματα είναι συρόμενα στηρίγματα PTFE (σύμφωνα με τις νέες δομικές απαιτήσεις της προδιαγραφής), τα οποία μπορούν να απελευθερώσουν αποτελεσματικά την καταπόνηση της θερμοκρασίας και να μεταδώσουν κάθετες και οριζόντιες δυνάμεις ταυτόχρονα. οι κόμβοι υποστήριξης υιοθετούν συγκολλημένους κόμβους κούφιας σφαίρας για να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία της σύνδεσης.

 

Σύμφωνα με την ανάλυση δύναμης, το τμήμα της ράβδου υιοθετεί κυκλικό χαλύβδινο σωλήνα (χαρακτηριστικά συμμετρικής διατομής, ομοιόμορφη δύναμη, εύκολη επεξεργασία και σύνδεση). Τα μεγέθη τομής των ράβδων σε διάφορα μέρη είναι τα εξής (σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα υπολογισμού της εσωτερικής δύναμης, που πληρούν τις απαιτήσεις αντοχής, ακαμψίας και σταθερότητας):

Άνω χορδή: Αντέχει πίεση. Σύμφωνα με την εσωτερική δύναμη, επιλέγονται φ168×6 (στενό άκρο και περιοχή μετάβασης) και φ180×8 (περιοχή με μεγάλη δύναμη στο ευρύ άκρο) κυκλικοί χαλύβδινοι σωλήνες. ο λόγος λεπτότητας ελέγχεται εντός 150 για να καλύψει τις απαιτήσεις σταθερότητας των μελών συμπίεσης.

Κάτω χορδή: Αρκούδα ένταση. Επιλέγονται κυκλικοί χαλύβδινοι σωλήνες φ159×6 (στενό άκρο) και φ168×6 (ευρύ άκρο). ο λόγος λεπτότητας ελέγχεται εντός 200 για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις ακαμψίας των μελών τάνυσης και δεν απαιτείται έλεγχος ευστάθειας (απαιτείται μόνο έλεγχος αντοχής).

Μέλη Ιστού (διαγώνια μέλη και κατακόρυφα μέλη): Μετάδοση αξονικής δύναμης, με σχετικά μικρή δύναμη. Επιλέγονται κυκλικοί χαλύβδινοι σωλήνες φ114×4 (γενική περιοχή) και φ127×5 (μεταβατική περιοχή με μεγάλη δύναμη). η γωνία μεταξύ του διαγώνιου μέλους και της χορδής ελέγχεται μεταξύ 40 μοιρών ~ 60 μοιρών για να διασφαλιστεί η απόδοση μετάδοσης δύναμης.

Κόμβοι: Υιοθετούνται συγκολλημένοι κόμβοι κούφιας σφαίρας. Η διάμετρος της σφαίρας καθορίζεται σύμφωνα με τον αριθμό των ράβδων και το μέγεθος της τομής και επιλέγονται φ200×8 (γενικοί κόμβοι) και φ250×10 (κόμβοι στήριξης με μεγάλη δύναμη). η κατανάλωση χάλυβα των κόμβων ελέγχεται περίπου στο 18% της συνολικής κατανάλωσης χάλυβα του δικτύου, η οποία είναι σύμφωνη με το συμβατικό επίπεδο της βιομηχανίας.

 

Σε συνδυασμό με την τραπεζοειδή επιφάνεια, τη διάταξη του πλέγματος και το μέγεθος του τμήματος, λαμβάνοντας υπόψη την κατανάλωση χάλυβα των κόμβων και των εξαρτημάτων σύνδεσης (μπουλόνια, συγκολλήσεις) (υπολογιζόμενη ως 10% της συνολικής κατανάλωσης χάλυβα), η συνολική κατανάλωση χάλυβα της δομής πλέγματος αυτού του έργου υπολογίζεται ως εξής (εξαιρουμένης της δομής θεμελίωσης και υποστυλώματος, μόνο για το τμήμα πλέγματος):

Άνω χορδή: Το συνολικό μήκος είναι περίπου 3860μ. Το βάρος ανά μέτρο χαλύβδινου σωλήνα φ168×6 είναι 24,7 κιλά και το βάρος ανά μέτρο χαλύβδινου σωλήνα φ180×8 είναι 35,8 κιλά, συνολικού ύψους περίπου 102,3 τόνοι.

Κάτω χορδή: Το συνολικό μήκος είναι περίπου 3720μ. Το βάρος ανά μέτρο χαλύβδινου σωλήνα φ159×6 είναι 22,6 κιλά και το βάρος ανά μέτρο χαλύβδινου σωλήνα φ168 × 6 είναι 24,7 κιλά, συνολικά περίπου 85,7 τόνοι.

Μέλη Ιστού: Το συνολικό μήκος είναι περίπου 7980μ. Το βάρος ανά μέτρο του χαλύβδινου σωλήνα φ114×4 είναι 10,8 kg και το βάρος ανά μέτρο του χαλύβδινου σωλήνα φ127×5 είναι 15,1 kg, συνολικού ύψους περίπου 96,2 t.

Κόμβοι και εξαρτήματα σύνδεσης: Η συνολική κατανάλωση χάλυβα είναι περίπου 28,4 τόνοι (υπολογίζεται ως το 10% του συνολικού βάρους των παραπάνω ράβδων).

Συνολική κατανάλωση χάλυβα του πλέγματος: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Η μοναδιαία κατανάλωση χάλυβα είναι περίπου 18,2 kg/㎡ (υπολογισμένη με βάση το μέσο εμβαδόν του τραπεζοειδούς επιπέδου), η οποία είναι σύμφωνη με το συμβατικό εύρος κατανάλωσης χάλυβα μονάδας δομών διπλού- πλέγματος (15~20kg/㎡) και έχει καλή οικονομία.

 

 

1. Καλύτερη προσαρμοστικότητα ανοιγμάτων: Για το μεσαίο- άνοιγμα των 23~24 m, η δομή του πλέγματος μπορεί να χρησιμοποιήσει πλήρως την αξονική δύναμη των ράβδων, να αποφύγει το υπερβολικό μέγεθος τομής των ράβδων, να μειώσει το αυτο-βάρος και να εξοικονομήσει την κατανάλωση χάλυβα, η οποία είναι πιο οικονομική από τη δομή ζευκτών.

2. Ισχυρότερη χωρική ακεραιότητα: Η δομή του πλέγματος είναι ένα τρισδιάστατο χωρικό σύστημα, το οποίο μπορεί να προσαρμοστεί καλύτερα στο τραπεζοειδές επίπεδο της αποθήκης, να διασκορπίσει αποτελεσματικά την τοπική συγκέντρωση τάσεων και να έχει καλύτερη προσαρμοστικότητα σε ασύμμετρα φορτία (όπως φορτία στοίβαξης οροφής), χωρίς να χρειάζεται να προσθέσει μεγάλο αριθμό τη δομή και τη μείωση της κατασκευαστικής δυσκολίας.

3. Υψηλότερη ακαμψία και σταθερότητα: Η χωρική συνένωση των ράβδων κάνει τη δομή του πλέγματος να έχει εξαιρετική συνολική ακαμψία και σταθερότητα. Υπό το φορτίο ανέμου και τη σεισμική δράση, η παραμόρφωση είναι μικρή, η οποία μπορεί να καλύψει καλύτερα τις απαιτήσεις ασφαλείας των αποθηκών logistics (ειδικά λαμβάνοντας υπόψη τα σεισμικά χαρακτηριστικά του Περού) και η ασφάλεια λειτουργίας είναι υψηλότερη.

4. Βολική κατασκευή και σύντομη περίοδος κατασκευής: Η δομή πλέγματος μπορεί να προκατασκευαστεί στο εργοστάσιο, με υψηλή ακρίβεια επεξεργασίας και απλή-εγκατάσταση στο εργοτάξιο. οι κόμβοι είναι τυποποιημένοι, κάτι που είναι βολικό για συναρμολόγηση και κατασκευή, και μπορεί να συντομεύσει αποτελεσματικά την περίοδο κατασκευής, η οποία είναι κατάλληλη για την κατασκευαστική ζήτηση αποθηκών εφοδιαστικής-μεγάλης κλίμακας.

5. Καλή ανθεκτικότητα και εύκολη συντήρηση: Το τμήμα του κυκλικού χαλύβδινου σωλήνα δεν συσσωρεύεται εύκολα σκόνη και νερό και έχει καλή αντοχή στη διάβρωση μετά από-επεξεργασία κατά της διάβρωσης. η δομή είναι απλή, ο αριθμός των ευάλωτων εξαρτημάτων είναι μικρός και το μεταγενέστερο κόστος συντήρησης είναι χαμηλό, το οποίο είναι σύμφωνο με τη μακροπρόθεσμη-απαίτηση λειτουργίας των αποθηκών logistics.

 

 

1. Υψηλότερο αρχικό κόστος σχεδιασμού και επεξεργασίας: Η δομή του πλέγματος είναι ένα χωρικό σύστημα, ο σχεδιασμός είναι πιο περίπλοκος και η απαίτηση για ακρίβεια επεξεργασίας κόμβων είναι υψηλότερη. Οι συγκολλημένοι κόμβοι κούφιας σφαίρας έχουν υψηλότερο κόστος επεξεργασίας από τους κόμβους ζευκτών, γεγονός που οδηγεί σε υψηλότερο αρχικό κόστος σχεδιασμού και επεξεργασίας.

2. Υψηλότερες απαιτήσεις για τεχνολογία κατασκευής: Η-τοποθέτηση της δομής πλέγματος απαιτεί επαγγελματικό εξοπλισμό ανύψωσης και ομάδες κατασκευής και απαιτείται αυστηρά η ακρίβεια εγκατάστασης κόμβων και ράβδων. Σε σύγκριση με τη δομή ζευκτών, το όριο τεχνολογίας κατασκευής είναι υψηλότερο και το κόστος κατασκευής μπορεί να αυξηθεί ελαφρώς.

3. Μεγαλύτερος αριθμός ράβδων και κόμβων: Σε σύγκριση με τη δομή ζευκτών, η δομή πλέγματος έχει περισσότερες ράβδους και κόμβους, γεγονός που αυξάνει τον φόρτο εργασίας της μεταφοράς υλικών και της συναρμολόγησης επί τόπου σε κάποιο βαθμό, αλλά αυτό το μειονέκτημα μπορεί να αντισταθμιστεί από την εργοστασιακή προκατασκευή και την τυποποιημένη κατασκευή.

 

 

Σε συνδυασμό με τα χαρακτηριστικά του έργου (τραπεζοειδές επίπεδο, άνοιγμα 23~24 m, απαιτήσεις φορτίου αποθήκης logistics και σεισμικές απαιτήσεις στο Περού), η δομή του πλέγματος είναι πιο κατάλληλη για αυτό το έργο από τη δομή ζευκτών. Αν και το αρχικό κόστος σχεδιασμού και επεξεργασίας της δομής του πλέγματος είναι ελαφρώς υψηλότερο, έχει προφανή πλεονεκτήματα στην προσαρμοστικότητα του ανοίγματος, τη χωρική ακεραιότητα, την ακαμψία και τη σταθερότητα και μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το κόστος συντήρησης αργότερα και να εξασφαλίσει τη μακροπρόθεσμη{3}}ασφαλή λειτουργία της αποθήκης. Από την άποψη της συνολικής οικονομίας και ασφάλειας, η πρόταση βελτιστοποίησης της αλλαγής από τη δομή ζευκτών σε δομή πλέγματος είναι λογική και εφικτή.