Reka Bentuk Struktur Ruang untuk Kekuda Paip Keluli

Beberapa tahun kebelakangan ini, dengan pertumbuhan berterusan pengeluaran keluli di China, struktur keluli telah semakin digunakan dalam bangunan kerana kelebihannya yang unik. Struktur paip keluli juga telah mencapai kejayaan yang ketara. Kelebihan terbesar struktur paip keluli adalah keupayaan mereka untuk memenuhi fungsi, estetik, dan keperluan ekonomi bangunan. Struktur kekuda paip keluli amat digemari kerana faedah uniknya.

Reka Bentuk Kekuda Paip Keluli

1. Ciri-ciri Mekanikal Struktur Kekuda Paip

Struktur kekuda paip telah dibangunkan daripada struktur grid. Berbanding dengan struktur kekuda angkasa, struktur kekuda paip mempunyai kelebihan dan kepraktisan yang unik, dengan penggunaan keluli yang agak menjimatkan. Mereka menghapuskan keperluan untuk anggota kord bawah dan sambungan bola yang terdapat dalam struktur kekuda angkasa, menjadikannya sesuai untuk pelbagai bentuk seni bina, terutamanya gerbang bulat dan bentuk melengkung sewenang-wenangnya, yang lebih berfaedah daripada struktur kekuda angkasa. Mereka stabil di semua sisi dan menjimatkan penggunaan bahan.

Berbanding dengan bahagian terbuka tradisional kekuda keluli (Keluli berbentuk H dan berbentuk I), bahan keratan rentas kekuda paip diagihkan sama rata di sekeliling paksi neutral, memberikan kapasiti galas mampatan dan kilasan yang sangat baik dan kekukuhan yang lebih besar, tanpa memerlukan plat nod, menjadikan struktur mudah.

Yang penting, struktur kekuda paip adalah menyenangkan dari segi estetika, mudah dibentuk, dan mempunyai kesan hiasan. Mereka mempunyai prestasi keseluruhan yang baik, kekakuan kilasan yang tinggi, dan agak mudah untuk dihasilkan, pasang, berputar, dan angkat. Berdinding nipis berbentuk sejuk kekuda bumbung keluli adalah ringan, kaku, menjimatkan keluli, dan menggunakan sepenuhnya kekuatan material. Ia amat menjimatkan dalam anggota mampatan dan sistem sokongan yang dikawal nisbah kelangsingan panjang. Pada masa ini, bangunan yang menggunakan struktur ini terutamanya bangunan awam. Struktur ini menyenangkan dari segi estetik (boleh dibuat rata, melengkung, atau ke dalam sebarang bentuk melengkung), mudah untuk dibuat dan dipasang, stabil secara struktur, mempunyai kekakuan bumbung yang besar, dan faedah ekonomi yang baik.

2. Pengiraan Struktur Struktur Kekuda Paip

2.1 Peraturan Reka Bentuk Asas

Ketinggian kekuda tiga dimensi boleh 1/12 Untuk 1/16 daripada rentang. Ketebalan gerbang gerbang tiga dimensi boleh 1/20 Untuk 1/30 daripada rentang, dan ketinggian gerbang boleh 1/3 Untuk 1/6 daripada rentang. Sudut antara kord (paip utama) dan web (paip sokongan), dan di antara dua jaringan (paip sokongan), tidak boleh kurang daripada 30 darjah. Untuk kekuda tiga dimensi rentang besar (umumnya tidak kurang daripada 30m dalam struktur keluli), camber boleh dipertimbangkan, dengan nilai camber tidak melebihi 1/300 daripada rentang kekuda (secara amnya 1/500). Pada masa ini, kuasa dalaman ahli sedikit berubah, dan reka bentuk tidak boleh dikira menggunakan gerbang. Di bawah beban mati standard dan beban hidup, pesongan maksimum struktur kekuda paip tidak boleh melebihi 1/250 daripada jangka pendek, dan julur tidak boleh melebihi 1/125 daripada rentang. Pesongan maksimum struktur bumbung dengan peralatan angkat yang digantung tidak boleh melebihi 1/400 daripada rentang struktur. Apabila hanya memperbaiki penampilan, pesongan maksimum di bawah beban mati standard dan beban hidup boleh diambil sebagai pesongan tolak nilai membonjol.

2.2 Prinsip Umum Pengiraan

Kira daya dalaman dan anjakan struktur kekuda paip di bawah beban graviti dan beban angin, dan hitung anjakan dan daya dalaman di bawah seismik, perubahan suhu, penyelesaian sokongan, dan beban pemasangan pembinaan mengikut keadaan tertentu. Menggunakan teori anjal sistem rod angkasa dan kaedah unsur terhingga, daya dalaman dan anjakan sistem rod angkasa boleh dikira. Reka bentuk bukan seismik harus mengira kesan tindakan dan kombinasi tindakan mengikut piawaian kebangsaan semasa “Kod Beban Struktur Bangunan” dan tentukan nilai reka bentuk daya dalaman mengikut kesan gabungan asas bahagian anggota dan reka bentuk nod. Untuk reka bentuk seismik, kesan gabungan seismik hendaklah dikira mengikut piawaian kebangsaan semasa “Kod untuk Reka Bentuk Bangunan Seismik”. Dalam pengiraan anjakan, pesongan hendaklah ditentukan berdasarkan impak standard fungsi gabungan (tanpa mendarab pekali separa beban). Apabila menganalisis kekuda paip, jika nisbah panjang segmen ahli kepada ketinggian bahagian (atau diameter) adalah kurang daripada 12 (paip utama) Dan 24 (paip sokongan), nod boleh diandaikan sebagai berengsel. Mengikut prinsip kesetaraan statik, beban luaran boleh tertumpu pada nod dalam kawasan kawalan nod. Apabila ahli menanggung beban tempatan, tegasan lentur tempatan perlu dipertimbangkan secara berasingan. Dalam analisis struktur, interaksi antara struktur grid ruang atas dan struktur sokongan bawah perlu dipertimbangkan.

2.3 Pengiraan Statik

Struktur kekuda paip hendaklah direka bentuk dengan anggota keratan melalui pengiraan anjakan dan daya dalaman. Jika bahagian ahli memerlukan pelarasan, mereka harus direka bentuk semula untuk memenuhi keperluan reka bentuk. Selepas reka bentuk siap, tetulang tidak boleh diganti. Sekiranya penggantian perlu kerana kesukaran material, ia mesti dikira semula dan memenuhi keperluan reka bentuk. Perubahan kepada bahagian ahli selepas siap reka bentuk harus dielakkan melainkan benar-benar perlu disebabkan isu ketersediaan bahan. Jika berlaku perubahan, struktur mesti dikira semula untuk memastikan pematuhan dengan keperluan reka bentuk.

3. Pertimbangan Reka Bentuk untuk Struktur Kekuda Paip

3.1 Pemilihan Bahan dan Keratan Rentas

• Pemilihan Bahan: Keluli yang digunakan dalam struktur kekuda paip hendaklah memenuhi keperluan piawaian yang berkaitan. Lazimnya, keluli karbon, keluli aloi rendah, dan keluli berkekuatan tinggi digunakan. Pemilihan harus mengambil kira faktor seperti keperluan struktur, keadaan persekitaran, dan kebolehlaksanaan ekonomi.
• Pemilihan Keratan Rentas: Bahagian berongga bulat dan segi empat tepat biasanya digunakan untuk kekuda paip kerana kapasiti membawa beban yang cekap dan daya tarikan estetik.. Pilihan antara bahagian bulat dan segi empat tepat bergantung pada keperluan khusus projek, termasuk keadaan beban dan pertimbangan seni bina.

3.2 Sambungan dan Sendi

• Kimpalan: Kimpalan adalah kaedah yang paling biasa untuk menyambungkan anggota dalam struktur kekuda paip. Proses kimpalan mesti memastikan sambungan berkualiti tinggi untuk mengelakkan potensi titik lemah.
• Sambungan Diketatkan: Walaupun kurang biasa dalam kekuda paip, sambungan berbolted boleh digunakan dalam keadaan tertentu, terutamanya untuk kemudahan pemasangan dan penyelenggaraan.
• Reka Bentuk Nod: Reka bentuk nod (sendi di mana anggota bersilang) adalah penting dalam struktur kekuda paip. Nod mesti direka bentuk untuk memindahkan daya dengan cekap tanpa menyebabkan kepekatan tegasan yang tidak wajar.

3.3 Pertimbangan Beban Dinamik

• Beban Angin: Beban angin perlu dipertimbangkan dalam reka bentuk struktur kekuda paip, terutamanya untuk struktur rentang besar dan yang terdedah kepada kelajuan angin yang tinggi.
• Beban Seismik: Di kawasan aktif secara seismik, reka bentuk mesti mengambil kira beban seismik, memastikan bahawa struktur boleh menahan daya yang disebabkan oleh gempa bumi.
• Getaran: Untuk struktur yang tertakluk kepada beban dinamik seperti jentera atau aktiviti manusia, analisis getaran mungkin perlu untuk memastikan keselesaan dan integriti struktur.

4. Pembinaan dan Pendirian

4.1 Fabrikasi

• Pembuatan Ketepatan: Pembuatan komponen kekuda paip memerlukan ketepatan yang tinggi untuk memastikan semua anggota dipasang dengan betul semasa pemasangan.
• Kawalan Kualiti: Langkah-langkah kawalan kualiti yang ketat perlu disediakan semasa fabrikasi untuk memastikan semua komponen memenuhi spesifikasi dan piawaian reka bentuk.

4.2 Pengangkutan dan Pengendalian

• Pengangkutan: Pengangkutan komponen kekuda paip besar mesti dirancang dengan teliti untuk mengelakkan kerosakan dan memastikan penghantaran selamat ke tapak pembinaan.
• Pengendalian: Prosedur pengendalian yang betul mesti diikuti semasa memunggah dan meletakkan untuk mengelakkan kerosakan struktur dan memastikan keselamatan pekerja.

4.3 Perhimpunan dan Pendirian

• Pelan Ereksi: Pelan pendirian terperinci perlu dibangunkan, menggariskan urutan pemasangan dan kaedah untuk mengangkat dan meletakkan komponen.
• Langkah Keselamatan: Langkah keselamatan mesti dilaksanakan untuk melindungi pekerja semasa proses ereksi, termasuk penggunaan perancah, abah-abah keselamatan, dan peralatan perlindungan lain.
• Penjajaran dan Meratakan: Memastikan semua komponen diselaraskan dan diratakan dengan betul semasa pemasangan adalah penting untuk keutuhan struktur kekuda..

5. Penyelenggaraan dan Pemeriksaan

5.1 Pemeriksaan Berkala

• Pemeriksaan Visual: Pemeriksaan visual yang kerap perlu dijalankan untuk memeriksa tanda-tanda haus, kakisan, atau kerosakan.
• Ujian Tidak Memusnahkan: Kaedah seperti ujian ultrasonik atau radiografi boleh digunakan untuk mengesan kecacatan dalaman pada anggota atau sendi.

5.2 Penyelenggaraan

• Perlindungan Kakisan: Penyelenggaraan tetap salutan pelindung dan langkah pencegahan kakisan lain adalah penting, terutamanya untuk struktur yang terdedah kepada keadaan persekitaran yang keras.
• Pembaikan dan Pengukuhan: Sebarang kerosakan yang dikesan hendaklah dibaiki dengan segera, dan tetulang perlu ditambah jika perlu untuk mengekalkan integriti struktur.

Kesimpulan

Struktur kekuda paip keluli menawarkan kelebihan yang ketara dari segi estetika, prestasi struktur, dan kecekapan bahan. Reka bentuk yang betul, fabrikasi, ereksi, dan penyelenggaraan adalah penting untuk merealisasikan faedah ini sepenuhnya. Dengan mematuhi prinsip reka bentuk dan amalan terbaik yang ditetapkan, jurutera boleh mencipta tahan lama, jimat, dan struktur kekuda paip yang menarik secara visual yang memenuhi permintaan seni bina dan pembinaan moden.