Стальной каркас здания — это несущий каркас, состоящий из стальных колонн и стальных балок, изготовленных из профильной стали или стальных листов. Стальные колонны и стальные балки соединяются болтами или сваркой, обычно это жесткие соединения.
Стальное каркасное здание относится к стальным зданиям, а также к каркасным конструкциям. Стальная колонна и стальная балка образуют прямоугольную ось, стальная балка несет горизонтальную нагрузку оси, а стальная колонна — вертикальную нагрузку. Конструкция стальной рамы должна отвечать требованиям прочности и стабильности материала и обеспечивать общую жесткость рамы, чтобы соответствовать требованиям проекта.

Стальной каркас здания состоит из сварной H-образной стали и горячекатаной H-образной стали в качестве основного несущего каркаса, а сталь C и Z сечения используется для обрешетки и прогонов стен. Гофрированный металлический лист используется для кровельных и стеновых панелей. Пенополистирол, жесткий пенополиуретан, каменная вата, стекловата используются в качестве теплоизоляционных материалов, а также для укрепления легких стальных конструкций строительных систем.

В балках и колоннах портальных стальных рам используются сварные h-образные элементы переменного сечения. Соединения балок с колоннами однопролетных портальных рам жестко связаны, многопролетные портальные рамы жестко и шарнирно связаны, ножки колонн могут быть жестко или шарнирно связаны с фундаментом. В стеновых и кровельных панелях используются гофрированные металлические листы. В качестве теплоизоляционных материалов используется стекловата.

Формы портального стального каркасного здания:

По конструктивной форме портальные стальные рамы делятся на однопролетные, двухпролетные и многопролетные в зависимости от пролета, а по количеству коньков крыши — на односкатные, односкатные двухскатные и многоскатные. Уклон крыши должен составлять от 1/20 до 1/8.

Структурное расположение:

Устройство портального стального каркасного здания

Пролет портальной стальной рамы должен составлять 9~36 м. Когда ширина колонки не равна, внешняя сторона должна быть заподлицо. Высота должна определяться в зависимости от высоты сетки в помещении, предпочтительно от 4,5 до 9 м. Разумное расстояние между рамами стальных конструкций должно учитывать пролет, условия нагрузки, требования к использованию и другие факторы, обычно предпочтение отдается 6 м, 7,5 м и 9 м.

Расположение прогонов и стеновых балок

Расстояние между обрешетками определяется в соответствии с расчетом факторов мансардного окна, вентилируемого конька, панели дневного света, кровельной панели, размера обрешетки и других факторов. Они должны располагаться на одинаковом расстоянии друг от друга, но по одному должны располагаться вдоль каждой стороны конька и по одному возле водостока. При расположении боковых прогонов следует учитывать набор дверей, окон, карнизов, навесов и других элементов, а также требования к материалам ограждающих конструкций.

Расположение кронштейнов и стяжных балок

1. В каждой температурной зоне или зоне, возводимой поэтапно, необходимо организовать системы крепления, способные самостоятельно сформировать пространственно устойчивую конструкцию.
2. При установке отверстий для крепления колонн следует одновременно установить боковое крепление крыши, чтобы сформировать геометрически неизменную систему.
3. Торцевое крепление, расположенное в первом или втором отверстии в конце температурной зоны. Расстояние между колоннами определяется в зависимости от продольной силы здания и условий монтажа, обычно 30 ~ 45 м, и не более 60 м, если используется кран.
4. Если здание очень высокое, арматура колонн должна устанавливаться послойно. При ширине более 60 м необходимо установить колонны.
5. Когда концевая арматура расположена во втором проеме торца, жесткие стержни должны располагаться в соответствующем положении первого проема.
6. В местах поворота стальной рамы необходимо установить стяжную балку по всей длине здания.
7. Для горизонтальных ферм, состоящих из скользящих наклонных стержней, прямые поясные стержни следует рассматривать в соответствии с жесткими стержнями.
8. Из обрешетки можно сделать жесткие стержни; при этом обрешетка должна отвечать требованиям к несущей способности и жесткости прессованных гнутых элементов. Если это не устраивает, стальную трубу, двутавровую балку или другую форму поперечного сечения стержня необходимо установить между жесткой рамой наклонной балки.
   9.Если здание оборудовано краном грузоподъемностью не менее 5 т, для укрепления колонн целесообразно использовать профильную сталь. Если в здании нельзя устанавливать колонны, следует установить продольный стальной каркас.

Нагрузки и комбинации нагрузок

Постоянная нагрузка

Постоянные нагрузки включают собственный вес конструктивных элементов и гравитационные нагрузки неконструктивных элементов, подвешенных к конструкции, таких как крыши, обрешетки, кронштейны, подвесные потолки, элементы стен и собственный вес стальных рам.

Переменная нагрузка

Переменные нагрузки включают живые нагрузки на крышу (сосредоточенные нагрузки при строительстве и обслуживании должны учитываться при проектировании кровельных панелей и обрешетки), снеговые и зольные нагрузки на крыши, нагрузки на краны, сейсмическое воздействие, ветровые нагрузки и т.д.

Комбинация нагрузок

Комбинация нагрузок должна в целом соответствовать положениям GB50009-2012, «Кодекс проектирования конструктивных нагрузок для зданий», и следующим принципам комбинации, приведенным в CECS102:2002 (издание 2012 года), «Технические правила для портальной стальной рамы легкого дома» для характеристик портальных стальных рам.

• Равномерно распределенные живые нагрузки на крышу не рассматриваются вместе со снеговыми нагрузками, следует учитывать большую из них.
• Нагрузка на золу должна рассматриваться в сочетании с большей из снеговой нагрузки или равномерной живой нагрузки на кровлю.
• Концентрированные нагрузки при строительстве или обслуживании, не учитываемые в сочетании с другими нагрузками, кроме веса кровельного материала или обрешетки.
• Комбинация более чем одного крана должна соответствовать положениям «Кодекса проектирования конструктивных нагрузок зданий».
• Когда необходимо учитывать сейсмическое воздействие, ветровая нагрузка не обнаруживается одновременно с сейсмическим воздействием.

Меры предосторожности при проектировании стальных каркасных зданий

• Поскольку жесткость на изгиб и кручение структурных компонентов стальной рамы портала мала, общая жесткость конструкции слабая, поэтому при проектировании следует предусмотреть необходимые меры, которые необходимо принять во время транспортировки и установки для предотвращения деформации на изгиб и кручение компонентов.
• Обратить внимание на систему креплений и расположение угловых креплений, а также на кровельную панель, стеновые панели и элементы соединительной конструкции, чтобы она могла участвовать в общей работе конструкции.
• Стержни, из которых состоит структурный элемент, тонкие. При проектировании необходимо учитывать требования к производству, установке и транспортировке.
• Влияние коррозии на ослабленное сечение элементов конструкции должно быть полностью учтено при проектировании.
• Балка и колонна портальной стальной рамы в основном используют стержень переменного сечения, полотна балки и колонны разработаны таким образом, чтобы использовать преимущества прочности на изгиб, поэтому пластическая конструкция больше не применима.
• Последствия облегчения конструкции должны быть отмечены и адекватно рассмотрены, например, тот факт, что ветер может изменить нагрузку на легкую крышу.

Меры предосторожности при изготовлении стальных конструкций

1. Ржавчина и грязь на поверхности зоны резки стали должны быть удалены до резки, а шлак и брызги должны быть удалены после газовой резки.
2. Стальная поверхность после исправления не должна иметь прозрачной вогнутой поверхности или повреждений, а глубина царапины не должна превышать 0,5 мм. Для деталей с газовой резкой или механическим срезом, когда требуется обработка кромок, величина строгания должна быть не менее 2,0 мм.
3. При сверлении отверстий точность и допустимое отклонение отверстий под болты должны соответствовать техническим условиям. Если допустимая разница между отверстиями под болты превышает спецификацию, это не позволит стальному блоку закупориться. Можно использовать сварочный пруток, соответствующий материалу стали, для ремонта или повторной сварки, чтобы сделать новые отверстия.
4. При сварке не используйте электроды с отслоившимися покрытиями или ржавыми сварочными жилами, флюсы и агломерированные флюсы, а также сварные оболочки. Сварочные провода и гвозди перед использованием следует очистить от масла и ржавчины.
5. Когда шлифовальный круг обрабатывает поверхность трения, диапазон растрескивания не должен быть меньше четырехкратного диаметра отверстия под болт, а направление шлифования должно быть перпендикулярно направлению напряжения детали.
6. Стальная конструкция должна подвергаться дробеструйной обработке перед нанесением покрытия, покрытие должно быть равномерным, без видимых морщин, провисаний, адгезия должна быть отличной. После завершения покраски на стальной конструкции необходимо отметить номер детали.

Меры предосторожности при монтаже стальных каркасных зданий

1. Перед установкой стальной конструкции необходимо проверить качество стальных элементов. Деформация и дефекты стального элемента не должны превышать допустимых отклонений. Измерение и корректировка установки стальных элементов должны основываться на инженерных характеристиках.
2. Когда стальная конструкция установлена с расширенным монтажным узлом, следует проверить прочность и устойчивость легко деформируемых стальных элементов. При необходимости следует принять меры по усилению. После установки всех стальных элементов должен образоваться пространственный блок жесткости.
3. После установки на место первичной конструкции, такой как колонны, балки, стропила крыши и скобы стальной конструкции, их следует немедленно закрепить. Установка стальной конструкции должна образовывать стабильную пространственную систему.
4. При установке высокопрочных болтов, болты должны свободно входить в отверстия и не должны использоваться в качестве временных монтажных болтов. Установка высокопрочных болтов должна затягиваться в определенном порядке, предпочтительно от центра болтовой группы, и вовремя делать окончательную закрутку.

Преимущество стального каркасного здания перед бетонной конструкцией:

(1) Легкий вес
Стеновые и кровельные панели из гофрированного одинарного металлического листа, стекловаты, а также холодноформованной тонкостенной стали и других материалов. Качество крыши и стен очень легкое. Собственный вес составляет всего около 1/20 ~ 1/30 от веса железобетонной конструкции при том же пролете и нагрузке. Благодаря легкости ткани, фундамент делается меньше, соответственно, и стоимость фундамента ниже.

(2) Высокая степень индустриализации и короткий период строительства
Основные компоненты и аксессуары портальной рамной конструкции изготавливаются на заводе, и качество легко гарантировать, а на строительной площадке легко установить. За исключением основной конструкции, мокрые работы не проводятся. Соединения между компонентами в основном выполняются высокопрочными болтами, быстрый и простой монтаж.

(3) Расположение колонны более гибкое
Традиционная железобетонная конструкция ограничена размерами кровельных и стеновых панелей. Расстояние между колоннами в основном составляет 6 метров. Если расстояние между колоннами составляет 12 метров, потребуются кронштейны и настенные кронштейны колонн. Стеновая и кровельная панель портала стальная рама использует гофрированные металлические пластины, поэтому расположение сетки колонн не ограничено модулем, а размер расстояния между колоннами в основном определяется в соответствии с требованиями использования и принципом наименьшего количества стали.