Oceľové konštrukcie sa vo veľkej miere využívajú v modernej architektúre vďaka ich výhodám, ako je vysoká pevnosť a rýchla výstavba. Na zabezpečenie dlhodobej - stabilnej prevádzky oceľových - štruktúrovaných budov má však zásadný význam návrh odolnosti. Nasledujúci text vysvetľuje, ako predĺžiť životnosť oceľových - štruktúrovaných budov prostredníctvom racionálneho návrhu z viacerých aspektov.
I. Zohľadnenie environmentálnych faktorov
1. Analýza klimatických podmienok
Klimatické podmienky sa v rôznych regiónoch značne líšia, čo má rôzny vplyv na trvanlivosť oceľových konštrukcií. V oblastiach s vysokou teplotou - je oceľ náchylná na tečenie, čo znižuje nosnosť konštrukcie -. V chladných oblastiach môže byť oceľ krehká za studena, čo vedie k poklesu húževnatosti. V pobrežných oblastiach môže vysoká vlhkosť - a slaná - hmla urýchliť koróziu ocele. Napríklad budovy s oceľovou - štruktúrou v oblasti Juhočínskeho mora v Číne korodujú oveľa rýchlejšie ako budovy vo vnútrozemských oblastiach v dôsledku dlhodobého - vystavenia vysokej teplote, vysokej vlhkosti a erózii soľnou - hmlou. Pred návrhom je teda nevyhnutné komplexne porozumieť miestnym klimatickým údajom, vrátane teploty, vlhkosti, zrážok, slnečného žiarenia atď., a podľa toho prijať cielené ochranné opatrenia.
2. Hodnotenie priemyselného prostredia
Ak sa budova s oceľovou - štruktúrou nachádza v oblasti priemyselnej výroby, je potrebné vziať do úvahy eróziu ocele priemyselným odpadovým plynom, odpadovou vodou a zvyškami. Napríklad v okolí chemických podnikov budú kyslé plyny ako oxid siričitý a chlorovodík v odpadovom plyne chemicky reagovať s oceľou vo vlhkom prostredí, čím sa urýchli korózia. Odpadová voda obsahujúca ióny ťažkých - kovov, ktoré vznikajú v metalurgických závodoch, tiež spôsobí koróziu, ak sa dostane do kontaktu s oceľovou konštrukciou. Počas procesu projektovania je potrebné posúdiť zloženie, koncentráciu a modely emisií priemyselných znečisťujúcich látok a zaviesť účinné ochranné opatrenia.
II. Výber materiálu a optimalizácia výkonu
1. Výber ocele odolnej voči korózii -
Pre budovy so špecifickými požiadavkami na trvanlivosť je možné zvoliť odolnú oceľ. Oceľ odolná voči poveternostným vplyvom môže v atmosférickom prostredí vytvárať hustý oxidový ochranný film, ktorý zabraňuje ďalšej korózii. Jeho odolnosť proti korózii - je 2 - 8-krát vyššia ako u bežnej uhlíkovej ocele. Napríklad v niektorých otvorených - vzdušných mostoch a priemyselných továrňach môže aplikácia odolnej ocele výrazne predĺžiť životnosť konštrukcie. Nerezová oceľ navyše vykazuje vynikajúcu odolnosť proti korózii - a často sa používa v budovách s vysokými požiadavkami na odolnosť a estetiku, ako sú napríklad dekoratívne oceľové konštrukcie veľkých komerčných budov.
2. Párovanie vlastností ocele
Je potrebné zabezpečiť, aby pevnosť, húževnatosť, zvariteľnosť atď. ocele boli dobre - zhodné. Hoci oceľ s vysokou pevnosťou - môže zvýšiť nosnosť konštrukcie -, môže obetovať určitú pevnosť. V oblastiach náchylných na zemetrasenia - by mala byť prioritou oceľ s dobrou kombináciou pevnosti a húževnatosti, aby sa zaistila bezpečnosť a odolnosť konštrukcie pri zemetrasení. Medzitým by sa mala zvážiť zvárateľnosť ocele, aby sa zabránilo degradácii vlastností ocele počas procesu zvárania, čo by mohlo ovplyvniť celkovú trvanlivosť konštrukcie.
III. Optimalizácia konštrukcie
1. Navrhnite, aby sa zabránilo hromadeniu vody a prachu
Akumulácia vody môže udržať oceľ v mokrom stave po dlhšiu dobu, čo urýchľuje koróziu. Hromadenie prachu môže absorbovať vlhkosť, vytvárať roztok elektrolytu a spúšťať elektrochemickú koróziu. Pri návrhu strechy by mal byť nastavený správny sklon odvodnenia, aby sa zabezpečilo rýchle odvádzanie dažďovej vody. Vo všeobecnosti by sklon drenáže nemal byť menší ako 5%. Pre časti náchylné na hromadenie prachu, ako sú spojovacie uzly oceľových nosníkov a stĺpov, by mal byť povrch navrhnutý tak, aby bol čo najhladší, aby sa minimalizovala pravdepodobnosť hromadenia prachu. Okrem toho by mali byť zriadené pravidelné čistiace priechody a zariadenia, ktoré personálu údržby uľahčia čistenie prachu.
2. Zníženie koncentrácie stresu
Oblasti koncentrácie napätia - sú náchylné na iniciáciu a šírenie trhlín, čím sa znižuje životnosť konštrukcie. Pri navrhovaní oceľových konštrukcií by sa malo zabrániť náhlym zmenám v prierezoch komponentov -, napríklad prijatím postupného prechodového tvaru prierezu -. Pre diely s otvormi, zárezmi atď. by sa mali prijať vhodné opatrenia na vystuženie, ako je inštalácia výstužných krúžkov alebo dosiek okolo otvorov. Okrem toho by mala byť forma a poloha zvarov navrhnutá racionálne, aby sa zabránilo koncentrácii zvaru, znížilo sa zvyškové napätie zvárania a zmiernil sa vplyv koncentrácie napätia na trvanlivosť konštrukcie.
IV. Antikorózna - a protipožiarna - ochrana Dizajn
1. Dizajn antikorózneho náteru -
Obvykle sa používa viacvrstvový antikorózny náterový systém -, ktorý sa zvyčajne skladá zo základného náteru, medzináteru a vrchného náteru. Základný náter, ktorý je v priamom kontakte s oceľovým povrchom, slúži na zabránenie hrdze a zvýšenie priľnavosti. Je možné zvoliť základný náter bohatý na epoxidový zinok -, pretože jeho vysoký obsah zinku poskytuje oceli katódovú ochranu. Medzivrstva slúži hlavne na vyplnenie a zväčšenie hrúbky náteru, čím sa zlepšuje ochranný účinok náteru. Vhodnou voľbou je epoxidový medzináter z oxidu železa. Vrchný náter sa používa na ochranu základného náteru a medzináteru a zároveň poskytuje dekoráciu a odolnosť voči poveternostným vplyvom, ako je akrylový polyuretánový vrchný náter. Celková hrúbka náteru sa určuje podľa prostredia použitia. Vo všeobecnosti by nemala byť menšia ako 120 μm vo vnútornom prostredí a nie menšia ako 150 μm vo vonkajšom alebo korozívnom prostredí.
2. Návrh požiarnej ochrany -
Na základe požiadaviek na stupeň požiarnej - ochrany budovy by sa mali zvoliť vhodné protipožiarne - ochranné opatrenia. Pre oceľové - štruktúrované budovy s vysokými požiadavkami na protipožiarnu - ochranu možno použiť hrubé - potiahnuté - protipožiarne nátery. Hrúbka povlaku sa vo všeobecnosti pohybuje od 8 - 50 mm a limit požiarnej odolnosti - môže dosiahnuť 2 - 3 hodín. Na obklady možno použiť aj protipožiarne - dosky, ako sú dosky z minerálnej vlny a vermikulitové dosky. Tieto dosky majú nielen dobrú požiarnu - odolnosť, ale ponúkajú aj určité tepelné -izolačné a tepelnoizolačné - efekty. Pri navrhovaní protipožiarnej - ochrany je dôležité zabezpečiť kompatibilitu medzi protipožiarnou - vrstvou a antikoróznou - vrstvou, aby sa predišlo akýmkoľvek nepriaznivým interakciám.
V. Návrh údržby a monitorovania
1. Formulácia plánu údržby
Počas fázy návrhu by sa mal sformulovať podrobný plán údržby, ktorý špecifikuje cyklus údržby, obsah údržby a metódy údržby. Pravidelne kontrolujte neporušenosť povrchového náteru oceľovej konštrukcie. Ak zistíte akékoľvek poškodenie, odlupovanie atď., okamžite ho opravte. Vykonávajte pravidelné ne - deštruktívne testovanie kľúčových častí konštrukcie, ako je ultrazvukové testovanie a testovanie magnetických častíc, aby ste skontrolovali defekty, ako sú praskliny. Súčasne sledujte deformáciu konštrukcie, posunutie atď., aby ste včas odhalili potenciálne bezpečnostné riziká.
2. Návrh monitorovacieho systému
Pre veľké - budovy alebo dôležité oceľové - štruktúrované budovy je možné navrhnúť online monitorovací systém. Inštaláciou senzorov na kľúčové časti konštrukcie je možné v reálnom - čase monitorovať parametre, ako je napätie, napätie, teplota a vlhkosť konštrukcie. Údaje z monitorovania sa prenášajú do riadiacej platformy prostredníctvom technológie internetu vecí. Prostredníctvom analýzy údajov a modelov včasného varovania - je možné rýchlo odhaliť abnormálne situácie v konštrukcii a vopred prijať opatrenia na údržbu, aby sa zaistila odolnosť a bezpečnosť konštrukcie. Napríklad vo veľkých - mostných oceľových konštrukciách môže online monitorovací systém v reálnom - čase monitorovať stav konštrukcie pod vplyvom zaťaženia vozidla a faktorov prostredia, čím poskytuje vedecký základ pre rozhodnutia o údržbe.