Teräsrakennerakennukset: tyypit, kustannukset ja suunnitteluopas

Teräsrakenne Rakennukset: Suora vastaus

Teräsrakennerakennus on rakennusjärjestelmä, jossa ensisijainen kantava runko, pilarit, palkit, ristikot ja jäykistykset valmistetaan rakenneteräksestä teräsbetonin, puun tai muurauksen sijaan. Tämä runko kantaa koko rakennuksen kuolleen kuorman, jännitteen, tuulikuorman ja seismisen kuorman, kun taas seinät, katto ja eristeet toimivat ei-kantavina vaippamateriaaleina, jotka on kiinnitetty teräsrunkoon. Teräsrakenteiset rakennukset valitaan useimmiten silloin, kun projekti vaatii laajan vapaan jännevälin, nopean pystytysaikataulun, kevyemmän perustuksen ja pitkäaikaisen kestävyyden toistuvissa kuormitussykleissä.

Yleisimmät muodot ovat yksikerroksisia portaalirunkoiset teräsrakenteet , monikerroksisia teräsrunkoisia rakennuksia, teräsristikkorakennuksia leveäjänteisiin halleihin ja modulaarisia teräsrakennuksia, jotka on koottu esivalmistetuista lahdista. Tyypilliset selkeät jännevälit vaihtelevat 18 metristä 60 metriin ilman sisäpylväitä ja räystäskorkeudet ovat yleensä 4,5 metristä 12 metriin käyttötarkoituksesta riippuen, kuten varasto, työpaja, lentokonehalli, kuntosali tai maatalousrakennus.

Teräsrakenteinen rakennus lyhentää tyypillisesti koko rakentamisaikaa paikoilleen valettuun betonirakenteeseen verrattuna 30 prosentista 50 prosenttiin , koska pylväät, palkit ja kattoorret valmistetaan tehtaalla ja pultataan yhteen paikan päällä sen sijaan, että ne kaadetaan ja kovetetaan. Teräsrakenteisten rakennusten kysyntä on kasvanut tasaisesti logistiikan, teollisuuden ja maatalouden aloilla, mikä johtuu suurelta osin tarpeesta rakentaa nopeasti, muuttaa kokoa myöhemmin ja siirtää tai myydä uudelleen yrityksen muodon muuttuessa.

Tämä opas kattaa rakenneosat, rakennustyypit, teräslajit, tuuli- ja seismiset näkökohdat, kustannustekijät, korroosiosuojauksen, eristyksen, verhousprofiilit, ovet ja ilmanvaihdon, perustukset, kokoonpanojärjestyksen, laadunvalvonnan, työmaan turvallisuuden, teollisuuden sovellukset, kierrätettävyyden, yleiset tilausvirheet, pitkäaikaisen huollon ja yksityiskohtaisen UKK-osion.

Mikä tekee teräsrakennerakennuksesta erilaisen

Teräsrakenteisen rakennuksen ja tavanomaisen betoni- tai muurausrakennuksen ratkaiseva ero on tavassa, jolla kuormat kulkevat rungon läpi. Teräsrakenteessa voimat keskittyvät hoikkiin osiin, jotka on liitetty erillisiin liitoksiin, pylväisiin, kattotuoleihin, orreihin ja tukitankoihin, sen sijaan, että ne jakautuvat jatkuvan betonimassan läpi. Tämä mahdollistaa saman kantavuuden saavuttamisen huomattavasti pienemmällä omapainolla.

Painon ja lujuuden välinen etu

Rakenneteräksen lujuus-painosuhde on paljon korkeampi kuin vastaavan kantokyvyn omaavan teräsbetonin. Tietyn jännevälin teräsportaalirunkoinen rakennus painaa tyypillisesti 60-70 prosenttia vähemmän kuin vastaava teräsbetonirunko, joka pienentää suoraan perustuksen kokoa, perustuskustannuksia ja maaperään kohdistuvaa kuormitusta. Tällä on eniten merkitystä kohteissa, joissa maaperän kantavuus on heikko tai vaihteleva, jolloin kevyempi rakenne mahdollistaa yksinkertaisten eristettyjen alustojen käytön syväpaalutuksen sijaan.

Mittatarkkuus

Teräsosat leikataan, porataan ja hitsataan valvotussa tehdasympäristössä CNC-plasma- tai laserleikkauslaitteilla, joiden toleranssit säilyvät muutaman millimetrin sisällä usean metrin pituisen osan poikki. Tämä tarkkuus tarkoittaa, että pulttiliitokset kohdistetaan oikein ensimmäisellä kerralla, mikä vähentää uudelleentyöstöä, joka on yleistä paikallavalettujen betonimuottien kanssa, joissa mittojen vaihtelu riippuu suuresti muotin laadusta ja valutekniikasta.

Valmistusnopeus verrattuna valubetoniin

Koska teräsosat valmistetaan työmaalla samalla kun perustustyöt tehdään rinnakkain, projektin kokonaisaikajana lyhenee huomattavasti. Betonirungon on odotettava muotin asennusta, raudoituksen sijoittelua, betonivalausta ja kovettumisaikaa ennen kuin seuraava kerros tai kenttä voi edetä, kun taas teräsrunko voidaan toimittaa ja pystyttää heti, kun ankkuripultit on asetettu ja perustusbetoni saavuttaa riittävän lujuuden.

Suunnittelun joustavuus tulevia käyttömuutoksia varten

Koska teräsliitokset on pultattu mieluummin kuin monoliittisesti valettu, sisäisiä asetteluja voidaan muuttaa myöhemmin paljon pienemmillä häiriöillä. Parvilattiat, lisälahdet, uudet oviaukot tai nosturin kiitotien palkit voidaan usein lisätä olemassa olevaan teräsrakennerakennukseen kohdistetulla vahvistuksella, mikä on paljon häiritsevämpää ja kalliimpaa saavuttaa kiinteän betonikehyksen sisällä.

Yleiset teräsrakenteisten rakennusten tyypit

Teräsrakenteiset rakennukset jakautuvat muutamiin vakiintuneisiin rakennejärjestelmiin, joista jokainen sopii eri jännevälille, korkeudelle ja kuormitusprofiilille. Oikean tyypin varhainen valinta välttää kalliin uudelleensuunnittelun myöhemmin projektin aikana.

Portaalirunkojen teräsrakenteet — yksikerroksiset rakennukset, joissa käytetään pylväisiin pultattuja kaltevia tai matalajakoisia kattotuoleja, yleisimmin varastoissa, tehtaissa ja vähittäiskaupan vajaissa.
Teräsristikkorakennukset — kolmiomaiset ylä- ja alajänneosat, jotka ulottuvat pitkiä matkoja käyttäen mahdollisimman vähän materiaalia, tyypillisiä kuntosaleille, näyttelysaleille ja lentokoneiden halleille.
Monikerroksiset teräsrunkoiset rakennukset — palkki- ja pylväsristiköt, joissa on komposiittilattiapäällyste, joita käytetään toimistoissa, pysäköintirakenteissa ja sekakäyttöisissä rakennuksissa.
Avaruuskehysrakenteet — kolmiulotteiset ristikkojärjestelmät, jotka jakavat kuorman useisiin suuntiin ja jotka on valittu yli 40 metrin pylvästöihin, kuten stadionin katoille.
Modulaariset teräsrakennukset — valmiiksi kootut paikat tai kontit, jotka on yhdistetty paikan päällä ja jotka on tarkoitettu tilapäisiin tiloihin, työmaatoimistoihin ja rakennuksiin, jotka vaativat nopean siirron.
Valmiiksi suunnitellut teräsrakennukset — täysin optimoidut järjestelmät, joissa pilarit, kattotuolit, orret ja verhous suunnitellaan yhdessä yhdeksi paketiksi sen sijaan, että ne koottaisiin erikseen hankituista komponenteista, mikä vähentää sekä materiaalin käyttöä että suunnitteluaikaa.

Moment Frame vs Braced Frame Layout

Näissä rakennustyypeissä sivuttaiskuormitusta kestävä järjestelmä on yleensä joko momenttirunko, jossa pilarin ja palkkien väliset liitokset ovat riittävän jäykkiä kestämään taipumista ilman diagonaalista jäykistystä, tai jäykistetty runko, jossa vinotangot tai kulmaosat kantavat sivuttaiskuormia, kun taas palkkien ja pilarin liitokset ovat yksinkertaisempia. Moment-kehykset pitävät seinälinjat vapaina näkyvistä jäykisteistä, mikä sopii rakennuksiin, joissa tarvitaan suuria oviaukkoja jokaisen seinän varrella, kun taas jäykistetyt karmit ovat yleensä edullisempia, kun joihinkin seiniin mahtuu näkyviä vinoosia.

Tyypilliset jänne- ja korkeusalueet teräsrakennerakennustyypin mukaan
Rakennustyyppi	Tyypillinen kirkas jänneväli	Tyypillinen räystäskorkeus
Portaalin kehys	18m - 40m	4,5m - 9m
Ristikon rakenne	30m - 60m	8m - 15m
Monikerroksinen runko	6m - 12m per lahti	3m - 4m per kerros
Avaruuskehys	40m - 120m	10m - 25m
Modulaarinen rakennus	3m - 12m	2,4 m - 3,6 m

Teräslaadut ja materiaalitiedot

Rakennuksen pää- ja toissijaisille osille määritetty teräslaatu määrittää suoraan, kuinka paljon materiaalia tarvitaan tietyn kuorman kantamiseen, ja ostajat, jotka ymmärtävät peruslaadun terminologian, voivat vertailla tarjouksia paljon tarkemmin.

Yleiset rakenneteräslaadut

Ensisijaiset runko-osat määritetään yleensä laatuluokissa, joiden myötöraja on noin 235 MPa - 355 MPa , merkitty usein nimellä Q235, Q355, S235 tai S355 riippuen käytössä olevasta alueellisesta standardista. Korkeammat myötölujuusluokat mahdollistavat ohuemman levyn käytön samalle kuormitukselle, mikä vähentää kokonaistonnia, vaikka ohuempi levy voi olla herkempi paikalliselle lommahdukselle ja vaatii yleensä huolellisempaa jäykisteyksityiskohtia.

Levyn paksuus ja osan paino

Pylväs- ja kattolaippalevyn paksuus tyypillisissä yksikerroksisissa portaalikehyksissä vaihtelee yleensä 6 millimetristä 20 millimetriin , jossa uumalevy hieman ohuempi kuin laippalevy kapenevissa hitsatuissa osissa. Orret ja vyöt muodostetaan yleensä teräslevystä, jonka paksuus on 1,5–3 mm, koska niiden jänne- ja kuormitusvaatimukset ovat paljon alhaisemmat kuin pääosien.

Hitsatut vs kuumavalssatut ensisijaiset jäsenet

Primääripilarit ja kattotuolit valmistetaan joko kuumavalssatuina vakioprofiileina tai hitsattuina rakenneprofiileina, jotka leikataan tasaisesta levystä ja liitetään yhteen automaattisella upokaarihitsauksella. Hitsattujen kartiomaisten osien avulla valmistaja voi sovittaa osan syvyyden taivutusmomentin jokaisessa pisteessä runkoa pitkin, mikä usein säästää materiaalia verrattuna vakiosyvyyteen kuumavalssattuihin profiileihin, mikä on yksi syy, miksi kartiomaiset hitsatut rungot hallitsevat keskijännevälin portaalirakennusten markkinoita.

Rakenteelliset osat selitetty

Jokainen teräsrakenteinen rakennus tyypistä riippumatta rakennetaan toistuvista elementeistä. Kunkin komponentin toiminnan ymmärtäminen auttaa ostajia lukemaan rakennepiirustuksia ja vertailemaan eri valmistajien tarjouksia yhtäläisin ehdoin.

Ensisijainen kehys: Pylväät ja kattotuolit

Pilarit siirtävät pystysuoraa kuormaa katolta alas perustukselle, kun taas kattopalkit, joita joskus kutsutaan palkeiksi, ulottuvat vaakasuoraan tai pylväiden väliseen rinteeseen kantamaan kattokuormia. Ensisijaiset osat ovat yleensä kuumavalssattuja H-profiileja tai hitsattuja kartiomaisia I-profiileja, joissa kartioprofiileja käytetään taivutusmomenttikaavion mukaisiksi ja teräksen painon säästämiseksi osan vähäjännitteisissä päissä.

Toissijaiset jäsenet: Purlins ja Girts

Orret kulkevat katon kaltevuutta pitkin kattopalkkien välissä kattolevyjen tukemiseksi ja pylväät kulkevat seiniä pitkin pylväiden välissä tukemaan seinäverhousta. Nämä ovat tyypillisesti kylmämuovattuja C-profiileja tai Z-profiileja, jotka valitaan, koska niiden muoto voidaan sijoittaa sisäkkäin tehokkaan kuljetuksen takaamiseksi ja koska ne ovat kevyempiä kuin kuumavalssatut profiilit, mutta silti täyttävät toissijaisen kehyksen alhaisemmat kuormitusvaatimukset.

Kiinnitysjärjestelmät

Jäykistystangot, kulmajäykistys tai portaalijäykistys vastustavat tuulen ja seismisen toiminnan sivuttaisvoimia, joita päärunko ei yksin pysty käsittelemään rakennuksen pituuden suunnassa. Ilman riittävää jäykistystä teräsrakenteinen rakennus voi räjähtää sivusuunnassa tuulen kuormituksen alaisena, vaikka itse portaalikehykset pysyvät poikkileikkaussuunnassa vakaina.

Pohjalevyt ja ankkuripulttiliitokset

Pohjalevyt ovat paksuja teräslevyjä, jotka on hitsattu jokaisen pilarin pohjaan ja pultattu pohjaan betoniin upotetuilla ankkuripulteilla. Pohjalevy jakaa keskittyneen pilarikuorman suuremmalle perustusalueelle ja momenttirunkorakenteissa se on mitoitettava ja pultattava kestämään taivutusmomenttia sekä pystysuuntaista kuormitusta, ei vain yksinkertaista pystysuoraa reaktiota.

Nosturin palkit ja kiitotiejärjestelmät

Rakennuksia, jotka vaativat yläpuolista materiaalinkäsittelyä, ovat nosturipalkit, joita kutsutaan myös nosturin kiitotien palkkeiksi, jotka on asennettu pääpilareihin kiinnitetyille kannakkeille. Nosturikuormitus aiheuttaa runkoon toistuvaa väsymistyyppistä rasitusta, joka eroaa staattisesta tuuli- tai lumikuormasta, joten nostureita tukevat pilarit ovat tyypillisesti raskaampia ja käyttävät lisäjäykistystä verrattuna samanjänteisen rakennuksen pilareihin.

Tuulikuormitus ja seisminen suunnittelunäkökohdat

Koska teräsrakenteiset rakennukset ovat kevyempiä kuin betonivastineet ja niissä on usein suuret, avoimet katot, tuulen kuormitus ja seisminen käyttäytyminen vaativat huolellista huomiota suunnitteluvaiheessa sen sijaan, että niitä pidettäisiin jälkikäteen.

Tuulennousu laajajänteisillä katoilla

Leveät, matalakalteiset katot synnyttävät kovan tuulen aikana tuulen puolella ja katon kulmissa merkittävää nostoimua, joka voi ylittää katon oman painon alaspäin laskevan voiman. Purlin ja kattoterän väliset liitokset ja kattolevykiinnikkeet näillä vyöhykkeillä on tyypillisesti määritetty lähemmäs väliä kuin yleinen kattokenttä kestämään tätä paikallista nousupainetta.

Teräskehysten seisminen vaste

Teräs on sitkeä materiaali, mikä tarkoittaa, että se voi vääntyä huomattavasti ennen murtumista, minkä ansiosta hyvin yksityiskohtainen teräsrunko voi absorboida seismisen energian hallitun myöntymisen kautta äkillisen haurauden sijaan. Tämä sitkeys on yksi syy, miksi teräsrakenteisia rakennuksia suositaan usein alueilla, joilla on merkittävää seismistä aktiivisuutta, edellyttäen, että liitosyksityiskohdat on suunniteltu sallimaan myöten tapahtua ennustettavassa, kontrolloidussa paikassa eikä hitsaus- tai pulttiryhmässä, joka voi äkillisesti rikkoutua.

Lumikuorman ja katon kaltevuuden vuorovaikutus

Katon kaltevuus vaikuttaa suoraan siihen, kuinka paljon lunta kerääntyy ennen luisumista, joten runsaalla lumisella alueella olevissa rakennuksissa käytetään tyypillisesti jyrkempää nousua tai raskaampaa orreväliä kuin leudoissa ilmastoissa, joissa on sama jänneväli. Alueellisten lumikuormitustietojen huomioimatta jättäminen suunnittelun aikana on yksi yleisimmistä ja kalliimmista virheistä teräsrakenteiden rakennushankinnoissa, sillä katon jälkiasennus rakentamisen jälkeen aliarvioituun lumikuormaan on paljon kalliimpaa kuin sen määrittäminen oikein alusta alkaen.

Teräsrakenne vs perinteinen betonirakentaminen

Valinta teräsrakenteisen rakennuksen ja teräsbetonirakennuksen välillä riippuu yleensä jännevaatimuksista, rakennusaikataulusta, työmaan maaperän olosuhteista ja pitkän aikavälin joustavuudesta laajentaa tai uudelleenkonfiguroida.

Teräsrakenteisten rakennusten yleinen vertailu teräsbetonirakenteeseen
tekijä	Teräsrakenne	Teräsbetoni
Rakentamisen nopeus	Nopea, pultattu paikan päällä	Hitaampi, kovettuminen vaaditaan
Suurin vapaa jänneväli	Jopa 60 metriä tai enemmän	Tyypillisesti alle 20m
Rakenteellinen paino	Kevyempi, pienempi meikkipohja	Raskaampi, suurempi perusta
Tuleva laajennus	Suoraviivainen lahden laajennus	Vaikea, vaatii purkua
Palonkestoluokitus	Vaatii lisättyä palonkestävyyttä	Luonnostaan korkeampi
Painon kantavuuden tehokkuus	Korkea lujuus-painosuhde	Alhaisempi vahvuus-painosuhde
Akustinen suorituskyky	Vaatii lisättävän akustisen vuorauksen	Luonnollisesti suurempi massavaimennus

Kun betonirakentaminen vielä voittaa

Betoni on edelleen vahvempi valinta kellareihin, vettä pidättäviin rakenteisiin, korkean rakennuksen ytimiin, jotka vaativat luontaista palonkestävyyttä ilman lisättyä palonkestävyyttä, ja rakennuksiin, joissa halutaan itse massaa akustisen eristyksen tai tärinän vaimentamiseen, kuten tietyt laboratorio- tai tarkkuusvalmistustilat.

Kustannustekijät ja hinnoittelu per neliömetri

Teräsrakenteiden rakentamisen kustannuksia ohjaavat ensisijaisesti teräksen vetoisuus, katto- ja seinäverhouslaatu, eristeen paksuus, nosturien kuormitusvaatimukset ja esteettömyyttä. Yleissuunnitteluvalikoimana tyypillisesti väliin jää yksikerroksinen portaalirunkoinen varasto ilman sisäpintoja 45 USD ja 120 USD neliömetriltä teräsrunkoon ja perusverhouspaketille ennen perustuksia, ovia, sähkötyöt ja sisäpinnat. Rakennukset, joissa on raskaampi lumikuorma, nosturitelineet tai eristetty sandwich-paneeliverhous, liikkuvat kohti alueen yläpäätä tai sen yli.

Terästonni neliömetriä kohti

Tyypillisesti käytössä on yksinkertainen portaalirunkoinen varasto, jossa on 24 metrin jänneväli ja kohtalainen kuormitus 15-25 kiloa terästä neliömetriä kohden katetusta lattiapinta-alasta. Leveämmät jännevälit, suuremmat nosturikapasiteetit tai raskaammat tuuli- ja lumivyöhykkeet lisäävät tätä lukua, joskus jopa 35 kiloon neliömetriä kohti tai enemmän, koska katto- ja pilariosien täytyy kasvaa kestämään suurempia taivutusmomentteja.

Päällystys- ja eristyskustannusten osuus

Yleisesti edustavat katto- ja seinäverhoilu, eristys, vesikourut ja lamellit 30 prosentista 40 prosenttiin toimitetuista rakennuskustannuksista, mikä on suunnilleen verrattavissa itse teräsrunkoon. Yksikerroksisen levyn valitseminen erillisellä eristyspeitolla on halvempaa etukäteen kuin eristetyt sandwich-paneelit, mutta sandwich-paneelit lyhentävät työaikaa työmaalla ja toimivat yleensä paremmin pitkän aikavälin lämpötehokkuuden kannalta.

Alueellinen kustannusvaihtelu

Teräsrakenteiden rakennuskustannukset neliömetriä kohden vaihtelevat huomattavasti alueiden välillä raakateräksen hinnan, työvoiman hintojen, toimitusetäisyyden tuotantolaitokselta ja paikallisten tuuli- tai lumikuormavaatimusten vuoksi. Korkeampia korroosiosuojausvaatimuksia vaativat rannikkohankkeet tai syrjäiset sisämaakohteet, joissa on korkeat kuljetuskustannukset, ovat tyypillisesti kansallista keskihintaa korkeammat, vaikka itse rakennussuunnitelma olisi muuten vakio.

Piilokustannukset Ostajat usein kaipaavat

Alkuperäisestä vain kehystä koskevasta tarjouksesta jätetään yleensä pois työmaan tasoitus ja tiivistys, perustusten vahvistaminen ja betoni, henkilöovet ja rullaovet, räystäskourut ja syöksyputket, läpikuultavat kattovalaistuspaneelit ja sähkötyöt. Ostajat, jotka pyytävät eritellyn tarjouksen näistä laajuuksista, välttävät budjettiyllätyksiltä projektin myöhemmin.

Korroosiosuoja- ja pinnoitusjärjestelmät

Päällystämätön rakenneteräs syöpyy altistuessaan kosteudelle ja hapelle, joten jokainen teräsrakennerakennus tarvitsee ympäristöönsä sopivan pinnoitusjärjestelmän. Pinnoitteen valinta on yksi ostoprosessin huomiotta jääneimmistä päätöksistä, mutta se kuitenkin määrittää kuinka monta vuosikymmentä runko kestää ennen kuin isompi uudelleenmaalaus on tarpeen.

Kuumasinkitys — sinkkipinnoite, joka levitetään upottamalla teräs sulaan sinkkiin, joka tarjoaa yleensä 25–50 vuoden suojan pinnoitteen paksuudesta ja ilmakehän altistumisesta riippuen.
Epoksipohjamaali polyuretaanipinnoitteella — kaksi- tai kolmikerroksinen maalijärjestelmä, jota käytetään silloin, kun värin viimeistely ja kemiallinen kestävyys ovat tärkeitä näkyvissä rakenneosissa.
Sinkkirikas pohjamaali — levitetään ennen pintamaalausta antamaan uhrautuva suoja naarmuilta ja hitsauskohdilta, joissa pohjapinnoite on vaurioitunut.
Kaksipuolinen pinnoite — galvanointi yhdistettynä maalipintaan, mikä antaa pisimmän käyttöiän rannikko- tai teollisuusympäristöissä, joissa on korkea kosteus tai ilmassa oleva suola.

Pinnoitteen paksuuden mittaus

Päällystyksen suorituskyky tarkistetaan tavallisesti käyttämällä kuivakalvon paksuusmittaria, joka mitataan mikroneina, useissa kohdissa kunkin osan poikki päällystyksen päätyttyä. Sinkitty pinnoite valikoimassa 70-100 mikronia on tyypillinen rakenneosille, kun taas duplex-järjestelmässä voidaan yhdistää 70 mikronia sinkkiä ja vielä 120-160 mikronia maalikalvoa vaikeimpiin olosuhteisiin.

Pinnoitteen sovittaminen ympäristöaltistukseen

Rannikkokohteet, kemialliset tehtaat ja paikat, joissa teollisuus on saastunut, kiihdyttää korroosiota merkittävästi verrattuna kuiviin sisämaan kohteisiin, joten pinnoitteen määrittelyssä tulee aina viitata paikan todelliseen ympäristöön yleisen oletusarvon sijaan. Muutaman kilometrin säteelle rantaviivasta tai syövyttäviä kemikaaleja käsittelevässä laitoksessa sijaitseva rakennus ansaitsee tyypillisesti korkeimman saatavilla olevan suojaluokan, koska pinnoitteen uudistamisen lisäkustannukset suunnitteluvaiheessa ovat pienet verrattuna käytössä olevan rakennuksen uudelleenmaalaukseen vuosia myöhemmin.

Eristys ja lämpöteho

Koska teräsrakenteisen rakennuksen vaippa on tyypillisesti ohut metalliverhous paksun muurauksen sijaan, eristevalinnalla on suuri vaikutus sisälämpötilan vakauteen sekä lämmityksen ja jäähdytyksen energiankulutukseen.

Eristetyt sandwich-paneelit

Sandwich-paneelit yhdistävät kahden ohuen metallipinnan väliin jäykän vaahtomuoviytimen, tyypillisesti polyuretaania tai mineraalivillaa. 50 millimetrin polyuretaaniydinpaneeli saavuttaa yleensä lämmönläpäisykyvyn 0,4-0,5 W/m²K , kun taas 100 millimetrin ydinpaneeli voi vähentää tämän karkeasti 0,2 W/m²K , joka leikkaa mielekkäästi lämmitys- ja jäähdytyskuormia ilmastosäädellyissä rakennuksissa.

Lasikuitupeitto sormien välissä

Lasikuituhuopaeriste, joka on asetettu orreiden väliin yksikerroksisen kattolevyn alle, on halvempi vaihtoehto, joka sopii yleensä rakennuksiin, joissa ei ole tiukkoja sisäisiä lämpötilavaatimuksia, kuten perusvarastoihin, vaikka se toimiikin vähemmän johdonmukaisesti kuin sandwich-paneelit, jotka on puristettu kiinnityspisteistä.

Höyrynsulut ja kondensaation hallinta

Lämmin, kostea sisäilma, joka saavuttaa metallikattolevyn kylmän alapinnan, voi tiivistyä ja tippua varastoitujen tavaroiden tai laitteiden päälle, joten peittoeristeen lämpimälle puolelle asennetaan yleensä höyrysulkukerros estämään kosteuden kulkeutuminen eristeeseen ja kattoonteloon. Rakennukset, joissa säilytetään kosteusherkkiä tavaroita tai sijaitsevat kosteassa ilmastossa, hyötyvät jatkuvasta, hyvin tiivistetystä höyrysulusta paljon enemmän kuin pelkästä eristeen paksuuden lisäämisestä.

Katto- ja seinäpäällysteprofiilit selitetty

Kattolevyille ja seinäpaneeleille valittu verhousprofiili vaikuttaa vedenpoistokykyyn, tuulennousun kestävyyteen ja valmiin teräsrakennerakennuksen ulkonäköön.

Puolisuunnikkaan muotoinen profiililevy

Puolisuunnikkaan muotoisissa profiileissa on leveät, litteät astiat korkeiden puolisuunnikkaan muotoisten ripojen välissä, mikä antaa hyvän jäykkyyden pidempään orreväliin ja tehokkaan vedenpoiston matalakalteisilla katoilla. Tämä profiili on yleisimmin käytetty kattolevyvaihtoehto teollisuuden ja maatalouden teräsrakenteisiin rakennuksiin, koska se on tasapainossa kustannusten, lujuuden ja peittoleveyden kanssa.

Pysyvä sauma katto

Pysyvät saumapaneelit käyttävät kohotettuja, mekaanisesti lukittuja saumoja paljaiden kiinnikkeiden sijaan, mikä vähentää vuotojen riskiä kiinnityspisteissä ajan myötä. Tämä järjestelmä maksaa tyypillisesti enemmän neliömetriä kohti kuin paljaat kiinnityslevyt, mutta sitä suositellaan rakennuksille, joissa on erittäin alhainen kattokaltevuus tai korkea tuulenkohoamisalue, jossa kiinnittimen perääntyminen on suurempi riski.

Läpinäkyvät valaistuspaneelit

Lasikuituvahvisteiset läpikuultavat paneelit voidaan asentaa samaan profiiliin ympäröivän metallilevyn kanssa, jotta luonnonvalo pääsee sisään ilman ylimääräisiä sähkölaitteita. Yhteinen korvaus on karkeasti 2 prosentista 4 prosenttiin Katon kokonaispinta-alasta läpikuultavissa paneeleissa, mikä yleensä riittää vähentämään huomattavasti päivävalaistuksen energiankulutusta varastossa ilman liiallista lämmönhyötyä.

Ovet, ikkunat ja ilmanvaihtovaihtoehdot

Teräsrakenteisen rakennuksen vaipan aukot on suunniteltava alusta alkaen runkosuunnitteluun, koska suuret ovi- ja ikkuna-aukot katkaisevat jatkuvan jäykistys- ja seinävyöasettelun, johon runko sivuttaisvakautta luottaa.

Rullaovet ja liukuovet

Rullaovet ja liukuovet ovat yleisimmät ajoneuvojen ja laitteiden kulkupisteet, joissa aukon yläpuolella on yläpalkit, jotka on suunniteltu siirtämään seinän tuulen kuormitus aukon ympärillä takaisin päärunkoon. Leveät aukot kuorma-autoille tai lentokonehallin oville vaativat ylimääräisiä kehysosia ja joskus erillisen portaalirunkotilan kuljettamaan uudelleen suunnattuja kuormia.

Ridge tuuletus ja turbiinin tuuletusaukot

Katon kärkeä pitkin kulkeva jatkuva harjausaukko tai välimatkan päässä olevat turbiinin tuuletusaukot päästävät rakennuksen sisällä luonnollisesti nousevan lämpimän ilman poistumaan, mikä vähentää sisälämpötilan nousua rakennuksissa, joissa ei ole mekaanista ilmastointia. Tätä passiivista ilmanvaihtotapaa käytetään laajalti maatalousrakennuksissa ja yleisissä varastovarastoissa, joissa ei vaadita tarkkaa sisälämpötilaa.

Seinäsäleiköt mekaaniseen ilmanvaihtoon

Rakennuksiin, joissa on prosessilämmönlähteitä, kuten valmistuslaitteita, lisätään usein säleikköseinissä olevia aukkoja, jotka on yhdistetty poistopuhaltimiin, jotta kuumaa ilmaa voidaan vetää aktiivisesti ulos korkealta tasolta samalla, kun se vetää viileämpää korvausilmaa lähelle lattiatasoa, mikä mahdollistaa paljon tasaisemman lämpötilan hallinnan kuin pelkkä passiivinen harjanteen tuuletus.

Perustuksen ja työpaikan valmistelua koskevat vaatimukset

Vaikka teräsrakenteiset rakennukset ovat kevyempiä kuin betonirunkoiset vaihtoehdot, perustusten suunnittelu riippuu silti vahvasti paikallisesta maaperän kantavuudesta, pohjaveden korkeudesta sekä tuulen ja nosturivoimien aiheuttamasta pilarikuormituksesta.

Eristetyt pehmusteet

Teräsrakenteisen rakennuksen yleisin perustus on jokaisen pilarin alla eristetty teräsbetonipehmuste, joka on mitoitettu runkoanalyysistä laskettujen pilarin reaktiokuormien mukaan. Kohtuullisen kantokyvyn omaavalla maaperällä pehmusteet ovat nopein ja edullisin perustusvaihtoehto.

Ankkuripultin asettelu

Perustukseen upotettujen ankkuripulttien on vastattava tarkasti teräsvalmistajan toimittamaa pohjalevyn reikäkuviota, koska väärin kohdistettua ankkuripulttiryhmää ei voida korjata betonin kovettumisen jälkeen. Ankkuripulttiasennussuunnitelman koordinointi perustusurakoitsijan ja terästoimittajan välillä ennen betonivalua on yksi koko projektin tärkeimmistä laaduntarkistuksista.

Slab-on-Grede huomioita

Sisälattialaatta on tyypillisesti pilarijaloista erillinen rakenne-elementti, joka kaadetaan teräsrungon pystytyksen ja katon vesitiiviin jälkeen. Lattialaatan paksuus ja vahvistus riippuvat suuresti odotetusta lattian kuormituksesta, kuten telineiden jalkojen pistekuormista tai trukin pyöräkuormista, ja ne tulisi määrittää todellisten laitetietojen perusteella eikä yleisen teollisuuden oletusarvon perusteella.

Rakentamisen aikajana ja kokoonpanojärjestys

Tyypillinen keskikokoinen, 2 000–5 000 neliömetrin teräsrakennerakennus noudattaa ennustettavaa kokoonpanojärjestystä perustusten kovettumisen jälkeen.

Ankkuripultit asetetaan ja perustusbetoni kovetetaan suunniteltuun lujuuteen.
Ensisijaiset pylväät pystytetään ja tuetaan väliaikaisesti kaapeleilla tai tukijaloilla.
Koskettimet tai ristikot nostetaan paikoilleen ja ruuvataan pylväiden yläosaan.
Pysyvät jäykistystangot ja portaalijäykistys asennetaan ja kiristetään.
Orret ja vyöt on kiinnitetty täydentämään toissijaista kehystysverkkoa.
Viimeiseksi asennetaan katto- ja seinäverhous, vesikourut ja lamellit.

Tämän kokoisessa rakennuksessa pelkkä teräsrungon pystytys paikan päällä vaatii yleensä 3-6 viikkoa tyypillisellä pystytysmiehistöllä, kun taas täydellinen valmistuminen, mukaan lukien verhoilu, ovet ja palvelut, lisää yleensä vielä 4–10 viikkoa sisätilojen viimeistelyn laajuudesta riippuen.

Tekijät, jotka yleensä viivästyttävät kokoonpanoa

Yleisimmät aikataulun liukastumisen syyt ovat alustan epätäydellinen kovettuminen ennen rungon toimitusta, asennuksen aikana löydetyt puuttuvat tai väärät pultit, nosturin nostotyöt pysäyttävät kovat tuuliset päivät ja verhousmateriaalien myöhäinen toimitus, joka jättää pystytetyn rungon alttiiksi säälle suunniteltua kauemmin. Täydellisen pulttien ja kiinnikkeiden määrän vahvistaminen pakkausluetteloon ennen asennusmiehistön mobilisoitumista välttää yleisimmät näistä viiveistä.

Sovellukset eri toimialoilla

Teräsrakenteisia rakennuksia käytetään hyvin monilla eri teollisuudenaloilla, koska sama runkorakenne voidaan mukauttaa lähes mihin tahansa jänneväliin, korkeuteen ja kuormitusvaatimuksiin.

Logistiikka ja varastointi — jakelukeskukset, jotka tarvitsevat laajat ja selkeät jännevälit hyllykäytäviä ja trukkien liikkumista varten.
Tuotantolaitokset — tehdasrakennukset, joissa on nosturitelineet raskaan kaluston tai raaka-aineiden käsittelyä varten.
Maatalousrakennukset — karjatalot, viljavarastot ja konevajat, jotka tarvitsevat korroosionkestäviä, vähän huoltoa vaativia kehyksiä.
Urheilu- ja virkistysmahdollisuudet — kuntosalit ja sisäareenat, jotka vaativat pylvästöntä lattiatilaa kenttäsuunnittelua varten.
Ilmailupalvelut — lentokonehallit, joissa vaaditaan erittäin leveät oviaukot ja korkeat vapaat korkeudet.
Kaupallinen vähittäiskauppa — isot vähittäismyymälät ja esittelytilat, jotka hyötyvät avoimista myyntikerroksista ilman sisäpylväitä.
Kylmäketju ja elintarvikkeiden jalostus — Eristetyt teräsrakenteiset rakennukset, joissa on kylmävarasto- ja käsittelylinjoja, joissa vaaditaan hygieenistä seinäpaneelien viimeistelyä.
Uusiutuvan energian tilat — Aurinko- ja tuulivoimaloiden huolto- ja käyttörakennukset, jotka rakennetaan usein nopeasti tukemaan varhaisen vaiheen toimintaa.

Laadunvalvonta valmistuksen aikana

Koska suurin osa teräsrakenteisen rakennuksen osista valmistetaan ulkomailla, valmistusvaiheen laadunvalvonnalla on paljon suurempi vaikutus rakennuksen lopulliseen suorituskykyyn kuin työmaatarkastuksella yksinään voi saada jälkikäteen.

Hitsauksen tarkastus

Ensisijaisten osien hitsatut liitokset, kuten laipan ja uumalevyjen väliset liitokset rakennetussa kartiomaisessa osassa, tarkastetaan tyypillisesti silmämääräisellä tarkastuksella hitsausprofiilin ja alileikkauksen varalta. Ultraäänitestaus suoritetaan kriittisissä täysläpilävistyssaumoissa, jotta havaitaan sisäiset viat, jotka eivät näy pinnalta.

Mittojen tarkistus ennen toimitusta

Ennen kehyksen pakkaamista ja lähettämistä valmistajat tyypillisesti koeaavat pylväät ja kattotuolit tai mittaavat kriittiset mitat, kuten kokonaispituuden, pultinreikien etäisyyden ja pohjalevyn tasaisuuden hyväksyttyä piirustusta vasten, mikä havaitsee virheet, kun korjaus on vielä yksinkertaista, eikä sen jälkeen, kun osat ovat saapuneet paikalleen.

Pinnoitteen tarkastus ennen lähettämistä

Pinnoitteen paksuus ja tarttuvuus tarkistetaan yleensä ennen osien lähtöä tehtaalta, koska viat, kuten ohut pinnoite terävissä reunoissa tai hitsauskohdissa puuttuvat korjaukset, on paljon helpompi ja halvempi korjata kontrolloidussa myymäläympäristössä kuin rungon seisomisen jälkeen paikan päällä.

Työpaikan turvallisuus teräsasennuksen aikana

Teräsrakenteisen rakennuksen pystyttäminen edellyttää raskaiden osien nostamista korkealta, joten tilapäisten jäykistysten ja hallitun noston kurinalainen järjestys on välttämätöntä koko prosessin ajan.

Väliaikainen jäykistys ennen pysyvän jäykistyksen asentamista

Äskettäin pystytettävät pylväät ja kattotuolit ovat luonnostaan epävakaita, kunnes pysyvät jäykistystangot ovat täysin kireällä, joten väliaikaisia kaapelin jäykisteitä tai tukia käytetään pitämään osittain rakennettu runko vakaana tuulenpuuskia ja nosturin liikettä vastaan asennuksen aikana.

Nosturihissien suunnittelu

Jokainen isompi nosto, erityisesti pitkäjänteiset kattotuolit tai ristikot, suunnitellaan etukäteen oikeilla takilapisteillä, vaaditun puomin pituuden ja säteen mukaisella nosturin kapasiteetilla sekä vahvistuksella, että tuulen nopeus päivän aikana pysyy nosturin valmistajan nostettavan kappaleen käyttörajoissa.

Työskentely korkeussäätimillä

Pulttiliitokset pilarien yläosassa ja kattoorreja pitkin vaativat korkealla työskentelevää henkilökuntaa, joten asianmukaisesti mitoitettuja valjaita, ankkuripisteitä ja reunasuojauksia käytetään koko katto- ja yläseinäkokoonpanossa, kunnes pysyvä putoamissuoja tai turvalliset kulkutiet ovat paikallaan.

Kestävyys ja kierrätettävyys

Rakenneteräs on yksi maailman kierrätetyimmistä rakennusmateriaaleista, ja tällä on suora vaikutus teräsrakenteisten rakennusten ympäristöjalanjälkeen niiden koko elinkaaren ajan. Teräs voidaan sulattaa ja uudistaa uusiksi osiksi toistuvasti menettämättä mekaanista suorituskykyä, toisin kuin betoni, joka yleensä kierrätetään huonolaatuiseksi kiviaineseksi sen sijaan, että se muutetaan uusiksi rakenneosiksi.

Kierrätettävyyden lisäksi teräsrakenteiset rakennukset vähentävät materiaalihävikkiä myös itse rakentamisen aikana, koska elementit saapuvat valmiiksi leikattuna ja esiporattuna oikeisiin mittoihinsa valmistuspajasta, jolloin vältytään paikallavalurakentamiseen tyypilliseltä muottipuujätteeltä ja ylimääräiseltä betonilta. Rakennuksen käyttöiän lopussa teräsrunko voidaan myös purkaa ja monessa tapauksessa käyttää suoraan uuteen paikkaan purkamisen sijaan.

Sisällytetty hiilinäkökohdat

Teräsrakenteisen rakennuksen sisäinen hiili keskittyy teräksen valmistusvaiheeseen pikemminkin kuin paikan päällä tapahtuvaan rakentamiseen, joten korkeammalla kierrätyspitoisuudella valmistetun teräksen määrittäminen, kun tämä tieto on saatavilla toimittajalta, voi merkittävästi alentaa rakennuksen kokonaishiilipitoisuutta ilman muutoksia itse rakennesuunnitteluun.

Yleisiä virheitä tilattaessa

Useimmat vältettävissä olevat virheet aiheuttavat suurimman osan teräsrakenteiden rakennushankkeissa havaituista riita-asioista ja kustannusten ylityksistä, ja jokainen niistä on helppo estää pienellä ennakkosuunnittelulla.

Paikallisten tuuli- ja lumikuormatietojen aliarviointi , mikä johtaa kehykseen, jota on myöhemmin vahvistettava merkittävillä lisäkustannuksilla.
Maaperätutkimuksen väliin , mikä johtaa perustussuunnitelmiin, jotka olettavat paremman kantokyvyn kuin paikka todellisuudessa tarjoaa.
Pinnoitemäärittelyn valinta pelkän hinnan perusteella , sen sijaan, että se vastaisi sivuston todellista syövytysluokkaa.
Tulevan laajentumisen suunnittelu epäonnistui suunnitteluvaiheessa, mikä tekee myöhemmistä kentän lisäyksistä paljon kalliimpia.
Ei vahvista ankkuripultin koordinaatteja teräsvalmistajan piirustuksia vastaan ennen perustusten kaatamista.

Pitkäaikainen huoltoaikataulu

Teräsrakenteinen rakennus tarvitsee suhteellisen vähän huoltoa muihin rakennustyyppeihin verrattuna, mutta pieni määrä määräaikaistarkastuksia pidentää käyttöikää olennaisesti.

Teräsrakenteisten rakennusten suositellut tarkastusvälit
Tuote	Tarkastusväli
Katto- ja seinäverhouskiinnikkeet	12 kuukauden välein
Kourujen ja syöksyputkien välys	6 kuukauden välein
Maalaus tai galvanointi kunnossa	3-5 vuoden välein
Pulttiliitoksen vääntömomentin tarkistus	5 vuoden välein
Perustuksen ja pohjalevyn tarkistus	5-10 vuoden välein

Nopeaa huomiota vaativat varoitusmerkit

Näkyvä ruosteenvuoto maalikalvon läpi, tihkuu vesi matalakalteisilla kattoalueilla, löystyneet verhouskiinnikkeet, jotka helisevät tuulessa, ja näkyvä painuma tai kohdistusvirhe pulttiliitoksissa ovat merkkejä, joiden pitäisi vaatia nopeaa ammattitarkastusta sen sijaan, että ne jätettäisiin seuraavaan aikataulutettuun tarkastukseen.

Usein kysytyt kysymykset

Kuinka kauan teräsrakenteinen rakennus kestää?

Hyvällä pinnoituksella ja säännöllisellä huollolla hyvin suunniteltu teräsrakennerakennus kestää yleensä 40-60 vuotta tai pidempään, jolloin itse runko kestää usein alkuperäistä verhousta pidempään, mikä voi olla tarpeen vaihtaa 20–30 vuoden kuluttua.

Voiko teräsrakenteista rakennusta laajentaa myöhemmin?

Kyllä. Yksi pultatun portaalirunkojärjestelmän tärkeimmistä eduista on se, että rakennuksen toiseen päähän voidaan yleensä lisätä lisälahjoja, mikäli alkuperäinen perustus ja runko on suunniteltu tulevaa laajennusta ajatellen tai päätyvälin vähäistä vahvistamista silmällä pitäen.

Sopiiko teräsrakenteinen rakennus kylmään ilmastoon?

Kyllä, edellyttäen, että runko on suunniteltu paikan lumikuormitukseen ja vaippa sisältää riittävän eristyksen. Kylmän ilmaston malleissa käytetään tyypillisesti raskaampia orreja ja tiiviimpiä orreja, jotta kattoon kerääntyy enemmän lunta.

Mitä eroa on kuumavalssattujen ja kylmämuovattujen teräsosien välillä?

Kuumavalssatut profiilit valmistetaan korkeassa lämpötilassa paksumpiin I- tai H-muotoihin ja niitä käytetään primääripilareihin ja kattopalkkeihin, kun taas kylmämuovatut profiilit valssataan ohuemmasta teräslevystä huoneenlämmössä C- tai Z-muotoihin ja käytetään kevyempiin toissijaisiin osiin, kuten orret ja vyöt.

Tarvitsevatko teräsrakenteiset rakennukset palosuojauksen?

Suojaamaton teräs menettää lujuutta nopeasti korkeissa lämpötiloissa, joten rakennuksissa, joissa on asuttuja yläkerroksia, tiheä varastointi tai erityiset paloturvallisuusvaatimukset, tyypillisesti lisätään paisuvaa pinnoitetta tai paloluokiteltua levyä pääosiin, kun taas yksinkertaiset yksikerroksiset varastorakennukset eivät usein vaadi lisäsuojausta.

Kuinka paljon maaperän kunto vaikuttaa perustan hintaan?

Maaperän kunto voi muuttaa perustamiskustannuksia merkittävästi. Kohteet, joissa on kiinteä, hyvin valuva maaperä, tarvitsevat usein vain yksinkertaisia pehmusteita, kun taas kohteissa, joissa on pehmeä savi, korkea vesipohja tai täytemateriaali, voi olla tarpeen paaluttaa tai parantaa maaperää, mikä voi lisätä huomattavan osuuden projektin kokonaiskustannuksista.

Mikä katon kaltevuus on tyypillistä teräsrakenteiselle rakennukselle?

Suurin osa portaalirunkoisista teräsrakenteisista rakennuksista käyttää katon kaltevuutta 5 astetta ja 10 astetta , joka tasapainottaa tehokkaan sadevedenpoiston minimoimalla rakennuksen sisätilavuutta ja päällystepinta-alaa.

Miten teräsrunko on suojattu salamaniskuilta?

Koska teräsrunko on sähköisesti jatkuva ja kiinnitetty perustukseen ankkuripulttien avulla, se voi toimia tehokkaana luonnollisena poluna maahan, kun se liitetään oikein suunniteltuun maadoitusjärjestelmään, mikä vähentää paikallisten vaurioiden riskiä verrattuna rakennukseen, jossa ei ole jatkuvaa johtavaa runkoa.

Voidaanko olemassa oleva teräsrakennerakennus siirtää?

Monissa tapauksissa kyllä, koska pulttiliitokset voidaan purkaa ja osat kuljettaa uuteen paikkaan edellyttäen, että alkuperäisiä osia ei ole leikattu, porattu tai muunnettu tavalla, joka vaarantaa niiden rakenteellisen kapasiteetin, ja edellyttäen, että uuden työpaikan mitoituskuormat eivät ylitä sitä, mitä nykyinen runko on suunniteltu kantamaan.

Mikä on tyypillinen teräsrakenteisen rakennuksen rungon takuuaika?

Takuuehdot vaihtelevat toimittajan ja komponentin mukaan, ja rakenneterästakuut ovat yleensä erillisiä verhouksen säätiiviystakuista ja pinnoitettakuista, joten ostajien tulee pyytää jokaista takuuaikaa kirjallisesti sen sijaan, että olettaisi, että yksi yleistakuu kattaa koko rakennuksen.

Language

+86-511-84522866

Teollisuuden uutisia