Bí quyết lựa chọn cấu hình kết cấu thép nhẹ: Kiến thức cơ bản về đặc tính của chúng

Kết cấu thép nhẹđã trở thành dạng kết cấu chủ đạo trong các tòa nhà thép nhẹ, cơ sở hạ tầng quang điện, nhà kính nông nghiệp, kho bãi và hậu cần và các lĩnh vực khác do những ưu điểm của chúng như trọng lượng nhẹ, hiệu quả xây dựng cao, hiệu suất địa chấn tuyệt vời và khả năng tái chế mạnh mẽ. Là thành phần cốt lõi của kết cấu thép nhẹ, việc lựa chọn biên dạng quyết định trực tiếp đến độ an toàn kết cấu, tuổi thọ sử dụng và chi phí toàn diện của dự án. Theo ước tính của ngành, việc lựa chọn các cấu hình phù hợp có thể giảm 15% -20% chi phí toàn diện của các dự án kết cấu thép nhẹ và chi phí bảo trì sau này hơn 30%. Toàn bộ các cấu hình kết cấu thép nhẹ của Tập đoàn Công nghiệp Thiên Tân Shunchen cung cấp giải pháp đa dạng và đáng tin cậy để lựa chọn vật liệu trong các dự án thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau.

I. Các biểu mẫu liên kết: Nền tảng cốt lõi của Hiệu suất Hồ sơ, Yêu cầu Lực lượng Phù hợp theo Yêu cầu

Thiết kế mặt cắt ngang của kết cấu thép nhẹ xác định tính chất cơ học và khả năng thích ứng lực của chúng. Cấu hình có hình dạng mặt cắt khác nhau tập trung vào khả năng chống uốn, chống xoắn, chống nén và các khía cạnh khác, đồng thời phải được lựa chọn chính xác theo loại lực, kích thước tải trọng và nhịp kết cấu của dự án, đây là nguyên tắc chính để lựa chọn vật liệu của kết cấu thép nhẹ.

Các dạng mặt cắt ngang của các profile thường dùng chokết cấu thép nhẹđược chia thành hai loại: mặt cắt tinh chỉnh tùy chỉnh và mặt cắt tiêu chuẩn cổ điển. Các mặt cắt được tinh chế theo yêu cầu như thép hình chữ A, thép hình chữ T tinh và thép ống vuông góc vuông được tinh chế được thiết kế riêng cho việc xây dựng tinh tế các kết cấu thép nhẹ và thiết kế mặt cắt của chúng phù hợp hơn với đặc tính lực của các giá đỡ ánh sáng. Mặt cắt tiêu chuẩn cổ điển như thép góc, thép hình C/Z/U, ống tròn và ống vuông là những vật liệu cơ bản cho kết cấu thép nhẹ, phù hợp với nhiều kịch bản lực thông thường khác nhau. Về khả năng thích ứng lực, biên dạng có tiết diện chữ A có khả năng chịu uốn, xoắn cực tốt, trọng lượng bản thân nhẹ và khả năng chịu tải cao, phù hợp với các hệ đỡ tuyến tính nhẹ như xà gồ của nhà thép nhẹ và dầm ngang của cột quang điện; tiết diện chữ T có khả năng chịu lực cân bằng và liên kết tốt, phù hợp với các kịch bản gia cố, liên kết cục bộ như thi công mối nối dầm cột, khung kệ kho bãi; Thép góc tiết diện chữ L có thể đạt được khả năng chống uốn và nén hai chiều, đây là lựa chọn ưu tiên cho các tình huống lực hai chiều như giàn giáo và tháp truyền tải; biên dạng mặt cắt chữ C/Z/U thành mỏng được tạo hình nguội có tỷ lệ tận dụng mặt cắt ngang cao và tiết kiệm vật liệu, thích hợp cho các trụ đỡ tuyến tính nhịp dài như sống của các biệt thự thép nhẹ và xà gồ của mái và tường; tiết diện hình vuông/chữ nhật có cả khả năng chịu xoắn và chịu nén, đồng thời có độ chính xác kích thước cao, phù hợp với các kịch bản chịu tải nặng và yêu cầu cao như xây tường rèm và các giá đỡ cơ khí có độ chính xác cao; mặt cắt ngang hình tròn có khả năng chịu lực đồng đều và khả năng chịu nén cao, phù hợp với các kịch bản cơ sở hạ tầng chiếu sáng ngoài trời như khung nhà kính nông nghiệp và đường ống cấp thoát nước.

II. Các chỉ số hiệu suất: Tiêu chuẩn cứng cho việc lựa chọn vật liệu, kiểm soát điểm mấu chốt về chất lượng theo nhiều chiều

Các chỉ số hoạt động của biên dạng kết cấu thép nhẹ quyết định trực tiếp đến độ ổn định kết cấu của dự án. Khi lựa chọn vật liệu, cần kiểm soát chặt chẽ ba chỉ số cốt lõi là tính chất cơ học, khả năng gia công và khả năng chống ăn mòn. Tất cả các chỉ số phải đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia liên quan và các yêu cầu về chỉ số mục tiêu cần được cải thiện kết hợp với các kịch bản dự án để đảm bảo chất lượng hồ sơ đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Tính chất cơ học:Tập trung vào ba chỉ số cốt lõi là độ bền kéo, cường độ năng suất và độ giãn dài phần trăm sau khi gãy. Độ bền kéo của các cấu hình thường được sử dụng cho kết cấu thép nhẹ phải đạt 370-500MPa, cường độ chảy không được thấp hơn 235MPa và độ giãn dài phần trăm sau khi đứt phải ≥26%, để đảm bảo rằng các cấu hình không dễ bị biến dạng hoặc gãy dưới tải trọng. Đối với các kịch bản kết cấu thép nhẹ có nhịp dài và tải trọng nặng, các chỉ số về độ cứng uốn và cường độ chảy của tiết diện phải được tăng lên một cách thích hợp để cải thiện khả năng dự phòng an toàn của kết cấu.

Khả năng xử lý: Việc xây dựng kết cấu thép nhẹ chủ yếu dựa trên việc nối tại chỗ và lắp đặt nhanh chóng. Cấu hình phải có khả năng cắt, hàn, khoan và uốn tốt, không bị biến dạng hoặc nứt rõ ràng sau khi xử lý. Đồng thời, độ lệch kích thước của hồ sơ phải được kiểm soát chặt chẽ. Ví dụ, độ lệch góc vuông của thép ống vuông góc vuông tinh chế là .19mm và độ lệch kích thước của thép góc nằm trong phạm vi ± 0,74mm, để đảm bảo độ chính xác của việc nối tại chỗ và nâng cao hiệu quả thi công.

Chống ăn mòn:Kết cấu thép nhẹ chủ yếu được ứng dụng trong các môi trường ngoài trời, độ ẩm cao, bụi bặm và các môi trường khác, và khả năng chống ăn mòn là chìa khóa để kéo dài tuổi thọ của cấu hình. Quy trình chống ăn mòn mạ kẽm nhúng nóng chủ đạo mang lại sự bảo vệ lâu dài cho các cấu kiện. Khi lựa chọn vật liệu, cần chú ý đến độ dày lớp kẽm và quá trình xử lý thụ động. Độ dày trung bình của lớp mạ kẽm nhúng nóng của profile ngoài trời phải ≥70μm. Cấu hình được xử lý thụ động ba lần có khả năng đảo ngược chống kiềm mạnh hơn và lớp kẽm được kết hợp chắc chắn với ma trận thép để tránh lớp kẽm bị bong tróc và phồng rộp trong quá trình sử dụng.

III. Phù hợp với kịch bản: Nguyên tắc cơ bản của việc lựa chọn vật liệu, đạt được việc giảm chi phí và cải thiện hiệu quả thông qua việc thích ứng chính xác

Các kịch bản ứng dụng của kết cấu thép nhẹ rất khác nhau, từ kệ kho trong nhà đến trạm điện quang điện ngoài trời, từ các tòa nhà thép nhẹ có độ ẩm cao ở phía nam đến nhà kính nông nghiệp mặn-kiềm ven biển. Các tình huống khác nhau có các yêu cầu khác nhau đối với hồ sơ. Nguyên tắc cốt lõi của việc lựa chọn vật liệu là thích ứng với kịch bản, phù hợp với hiệu suất và kiểm soát chi phí, để tránh lãng phí chi phí do lựa chọn quá nhiều vật liệu hoặc các vấn đề về chất lượng dự án do lựa chọn vật liệu không đủ.

Xác định cấp độ chống ăn mòn theo môi trường dịch vụ:Đối với môi trường ẩm ướt và ăn mòn như khu vực có độ ẩm cao ngoài trời, khu vực nhiễm mặn-kiềm ven biển và nhà kính nông nghiệp, nên chọn mặt cắt chống ăn mòn mạ kẽm nhúng nóng; đối với một số khu công nghiệp có tính ăn mòn cao, có thể lựa chọn profile chống ăn mòn composite với mạ kẽm nhúng nóng + sơn phun để đảm bảo tuổi thọ của profile đạt 20-50 năm. Đối với môi trường khô ráo trong nhà như kệ kho và khung cơ khí trong nhà, có thể lựa chọn các cấu hình mạ kẽm lạnh hoặc sơn thông thường tùy theo chi phí để đáp ứng nhu cầu chống ăn mòn cơ bản.

Xác định đặc tính gia công theo yêu cầu thi công:Đối với các dự án xây dựng đúc sẵn như nhà thép nhẹ đúc sẵn và nhà máy quang điện mô-đun, nên chọn các cấu hình có thể đúc sẵn trong nhà máy và dễ dàng ghép nối tại chỗ, chẳng hạn như thép hình C/Z/U, thép góc và thép hình chữ T tinh luyện, để giảm quy trình xử lý tại chỗ và nâng cao hiệu quả thi công. Đối với các dự án như kỹ thuật trang trí và kết cấu thép nhẹ có hình dạng đặc biệt, nên chọn các cấu hình dễ cắt, uốn cong và tạo hình, chẳng hạn như thép tấm, thép phẳng và thép hình chữ nhật tinh chế, để thích ứng với nhu cầu mô hình cá nhân hóa.

Xác định các thông số kỹ thuật theo yêu cầu sử dụng:Đối với các kết cấu thép nhẹ tạm thời như nhà kho xây dựng tạm thời và kho chứa tạm thời, có thể lựa chọn các cấu hình nhẹ và thông số kỹ thuật nhỏ để cân bằng giữa tính thực tế và tính kinh tế; đối với các kết cấu thép nhẹ cố định như biệt thự thép nhẹ và nhà máy quang điện lớn, nên chọn các cấu hình có thông số kỹ thuật lớn và hiệu suất cao để nâng cao độ bền và độ an toàn của kết cấu; đối với các kết cấu thép nhẹ thường xuyên được tháo rời và lắp ráp như kệ di động và nhà kính di động, nên chọn các cấu hình có độ bền cao và không biến dạng như thép vuông và thép kênh để cải thiện tỷ lệ tái sử dụng.

Việc lựa chọn vật liệu của kết cấu thép nhẹ không mù quáng theo đuổi các thông số kỹ thuật cao và hiệu suất cao mà nhận ra sự phù hợp chính xác giữa cấu hình và dự án thông qua việc xem xét toàn diện các hình thức mặt cắt, chỉ số hiệu suất và kịch bản dịch vụ. Trong bối cảnh công nghiệp hóa và phát triển xanh của ngành xây dựng, các kịch bản ứng dụng kết cấu thép nhẹ sẽ tiếp tục mở rộng. Nắm vững các phương pháp lựa chọn vật liệu khoa học và lựa chọn hồ sơ phù hợp kết hợp với nhu cầu thực tế của dự án có thể đạt được chi phí tối ưu và lợi ích tối đa cho toàn bộ vòng đời của dự án trên cơ sở đảm bảo an toàn về kết cấu.