I. Hlavní seismické výhody ocelových konstrukcí
Primární součásti ocelových konstrukcí využívají za tepla -válcované H-nosníky, svařované skříňové sloupy, kruhové trubky a ocelové nosníky. Ocelové konstrukce, které těží z přirozených vlastností oceli včetně dobré tažnosti, nízké vlastní hmotnosti a vysoké pevnosti, vykazují výrazné seismické výhody ve srovnání s betonovými konstrukcemi:
Nízká vlastní váha-
Celkové zatížení budovy je nízké. Seismické působení (seismická smyková síla) je úměrné vlastní hmotnosti. Ocelové konstrukce snášejí za stejných podmínek výrazně nižší seismickou sílu než železobetonové konstrukce.
Vynikající tažnost oceli
Ocel je ideální elastoplastický materiál. Může vstoupit do plastické fáze při silných zemětřesení, aby absorbovala seismickou energii, a křehké selhání bez varování nastane jen zřídka.
Industrializované montážní a ovladatelné spoje
Komponenty jsou prefabrikovány v továrnách a montovány na místě. Správně navržené spoje-sloupů trámů mohou realizovat filozofii "silné spoje, slabé prvky" a "silné sloupy, slabé trámy" a vytvořit tak mechanismus rozptylu energie.
Silná strukturální deformační kapacita
S dostatečnou rezervou deformace je povolena určitá míra mezi{0}}deformace, takže okamžité celkové zhroucení je nepravděpodobné.
Vysoký potenciál obnovy po-zemětřesení
Většina škod po-třesech se soustředí na přednastavené části rozptylující energii-, jako jsou konce nosníků a výztuhy. Oprava a výměna součástí jsou méně náročné než betonové konstrukce.
Použitelné scénáře: Továrny, drůbežárny, sklady, více-patrové kancelářské budovy, velkorozponové-portálové ocelové konstrukce PEB.
II. Seismické charakteristiky hlavních konstrukčních systémů (běžné ve strojírenství)
1. Lehká ocelová konstrukce portálového rámu (široce používaná pro drůbežárny a sklady)
Konstrukční forma: Proměnný-profil H-profil tuhého rámu + zkosené nosníky; sklopné nebo tuhé sloupkové základny; střešní a stěnové vaznice + tepelně izolační sendvičové panely ✅ Výhody: Extrémně nízká vlastní-hmotnost s nízkým seismickým efektem; jednoduchá konfigurace a ekonomické náklady ⚠️ Klíčové seismické slabiny
Sklopné sloupové základny se používají ve většině projektů se slabou kapacitou odolávat horizontálnímu seismickému ohybovému momentu; čistá sklopná schémata se musí používat opatrně v zónách s vysokou seismickou intenzitou.
Náhlá změna tuhosti na proměnných{0}}koncích nosníku vede k místní nestabilitě při zemětřesení.
Systém ztužení (cross bracing) slouží jako první seismická obranná linie. Chybějící výztuhy nebo nadměrné rozestupy snadno vedou k nedostatečné boční tuhosti.
Sendvičové panely krytu jsou většinou -zatížení-nosné prvky a nemohou fungovat jako seismické stěny, aby odolávaly horizontálním silám.
Špatná-stabilita-letadla. Aby se zabránilo lokální nestabilitě pásnic nosníku, musí být instalovány kompletní vaznice a kolenní ztužení.
Použitelná seismická intenzita: Konvenční zóna 6 a zóna 7. Pro zóny 8 a vyšší seismické intenzity jsou vyžadovány speciální výztuže na patkách sloupů a další příčná tuhá ztužení; v případě potřeby se použijí pevné sloupové základny.
2. Konstrukce ocelového rámu (více-patrové továrny a komplexní budovy)
Jednotný-průřez H-sloupce průřezu + H-nosníky průřezu s tuhým nosníkem-spojení sloupů Zásady seismického návrhu, které je třeba dodržovat: silný sloup slabý nosník, silný spoj slabý prvek, silné ukotvení slabý prvek Cesta přenosu seismické síly: Podlahová deska → Ocelový nosník → Ocelový sloup → Základ Plastové závěsy na koncích trámů mohou rozptýlit optimální seismickou energii.
3. Koncentricky vyztužený rám / Excentricky vyztužený rám
Soustředné příčné ztužení: Vysoká tuhost, vhodné pro střední a menší zemětřesení. Výztuhy jsou však náchylné k vybočení při stlačení během zemětřesení s omezenou kapacitou rozptylu energie.
Excentricky vyztužený rám: Vybavený spojovacími nosníky. Seismická energie je pohlcována průhybem spojovacích nosníků, doporučených pro zóny s vysokou seismickou intenzitou.
III. Typické způsoby seismického selhání ocelových konstrukcí
Vybočení a zlomenina výztuh (nejčastější v lehkých továrnách)
Přílišný štíhlostní poměr příčných ztužení způsobuje tlakové vybočení při cyklickém seismickém zatížení, ztrátu boční tuhosti a prudký nárůst bočního posuvu budovy.
Sloupec Beam{0}} Selhání kloubu
U časných svarových spojů často dochází ke křehkému trhání svarů. Současné normy vyžadují svařování drážek na-koncových přírubách nosníku, odtokové-plochy, testování svarů ultrazvukem nebo části nosníku s redukovanými psími kostmi k posunutí plastových pantů směrem ven.
Selhání základny sloupce
Nedostatečná odolnost proti zdvihu a smyku u patek kloubových sloupů; nedostatečné kotevní šrouby a příliš tenké základní desky vedou při zemětřesení ke zvedání a klouzání patek sloupů, což přímo spouští převrácení pevných rámů.
Typická sekvence seismického poškození pro portálové drůbežárny a sklady: Porucha základny sloupu > Porucha výztuhy > Ohybová nestabilita prvků.
Lokální nestabilita komponent
Přílišný poměr šířky-tloušťky pásnic nosníku a sloupu/stěnových desek způsobuje místní vybočení po vstupu do plastického stavu a ztrátu únosnosti.
Sekundární katastrofy uzavřených systémů
Odpojení konektorů pro sendvičové panely a stěnové panely, padající nekonstrukční součásti. I když přímo nezpůsobují kolaps hlavní konstrukce, přinášejí bezpečnostní rizika.
IV. Klíčové principy řízení pro seismické navrhování (v souladu s GB 50011 Code pro seismické navrhování budov)
1. Koncepční návrh (vyšší priorita než numerický výpočet)
Pokud je to možné, přijměte pravidelné rovinné a výškové rozvržení, abyste se vyhnuli náhlým změnám tuhosti a excentricitě hmoty. Konkávní-konvexní plochy a stupňovité podlahy způsobí torzní efekty a zhorší seismické poškození.
Zajistěte spolehlivé a kontinuální horizontální a vertikální systémy odolající-příčné síle (výztuhy / rámy).
Vyjasněte seizmické obranné linie: upřednostněte sekundární prvky (výztuhy, nosníky), abyste rozptýlili energii a zabránili tomu, aby se sloupy rámu podvolily jako první.
2. Limity klíčových detailů
Poměr štíhlosti: Přísně kontrolujte poměr štíhlosti seismických výztuh, aby se zabránilo předčasnému vybočení.
Poměr šířky-tloušťky desky: Mezní poměr šířky{1}}tloušťky pásnic a stojin ocelových nosníků a sloupů, aby se zajistil vývoj plastů bez lokální nestability.
Požadavky na spoje: Pro vysoké seismické stupně jsou jednostranné koutové svary zakázány nést velké seismické síly.
Patky sloupů: Pro zónu seismické intenzity 7 a vyšší optimalizujte paty sloupů pro portálové rámy; tuhé sloupové základny se doporučují pro důležité budovy.
3. Klíčové body výpočtu a analýzy
Metody seismických výpočtů: Metoda ekvivalentního základního smyku / metoda spektra odezvy; U nepravidelných budov bude doplněna analýza časové{0}historie. Limity úhlu driftu řízeného mezi příběhy:
Lehké portálové rámové budovy: Kódový limit 1/60
Více{0}}patrové ocelové rámy: Přibližně 1/250 v závislosti na seismickém stupni
Nadměrné posunutí ukazuje na nedostatečnou boční tuhost, což vyžaduje zesílené ztužení a zvětšené části prutu. Účinek torzního spojení se musí vzít v úvahu, když se těžiště nekryje se středem tuhosti. Posouzení vlastního zatížení: Sendvičové panely, zařízení a zavěšené stropy ocelových konstrukcí musí být zahrnuty do hmotnostního výpočtu pro hodnocení seismické síly.
V. Speciální seismické návrhy pro drůbežárny s portálovým rámem / ocelové kurníky (odpovídající obchodním scénářům)
Klíčová vysvětlení kombinující technické vlastnosti prefabrikovaných ocelových hal pro drůbež:
Výztužný systém nelze libovolně zjednodušit
Střešní příčné ztužení a ztužení sloupů musí být uspořádáno jako kompletní sada a nesmí být vynecháno z důvodu úspory spotřeby oceli. Výztuhy používají ocelové trubky Q235B / Q355B nebo úhlové oceli.
Základny sloupů jsou seismicky slabé zóny
Výklopné sloupové patky splňují požadavky pro zónu 6 a zónu 7 v běžných projektech. Pro seismické oblasti zóny 8: zvyšte počet kotevních šroubů, zesilte základní desky, nastavte smykové pery a použijte pevné patky sloupů, pokud to podmínky dovolí.
Nezávislá výztuž pro ventilační zařízení, podpěry chladicích podložek a ložiska ventilátoru
Ventilátory a chladicí podložky jsou přídavné hmoty, které při zemětřesení generují extra horizontální síly, aby se zabránilo roztržení stěnových panelů konektorů.
Ovládejte poměr stran budovy a vyhněte se příliš dlouhým konstrukcím
Seismické dilatační spáry se doporučují u příliš dlouhých budov, aby se snížilo tepelné namáhání a zmírnily seismické torzní účinky.
Výběr materiálu
Q355B se doporučuje pro hlavní prvky s kvalifikovanou rázovou houževnatostí. Tenkostěnné ocelové sekce nižší kvality jsou přísně zakázány. Kritické svary musí splňovat požadavky na výkon při nízké teplotě a dynamickém zatížení.