In tegenstelling tot conventionele vlakke ruimteframes of stijve portaalframes, maakt de Long Span Steel Lattice Shell Structure gebruik van een gebogen ruimtelijk draagsysteem. Terwijl platte constructies voornamelijk afhankelijk zijn van buigwerking, bereikt dit systeem draagvermogen door een combinatie van schaalboogkracht en de axiale werking van de ruimtelijke onderdelen.
Dit systeem is niet louter een samenstel van individuele elementen, maar een complete, geïntegreerde oplossing bestaande uit structurele knooppunten, glijlagers, drukbestendige funderingselementen, dakschilden en bliksem-/corrosiebescherming. Het is specifiek ontworpen om structurele uitdagingen aan te pakken die gepaard gaan met kolomvrije daken met een overspanning van meer dan 60 meter, complexe gebogen geometrieën en locaties die onderhevig zijn aan zware wind- en sneeuwbelastingen. Door de architecturale esthetiek in evenwicht te brengen met operationele veiligheid op de lange termijn, is het een reguliere keuze geworden voor de dakbedekking van industriële faciliteiten met ultragrote overspanningen en openbare locaties.
De stalen roosterstructuur met lange overspanning - vaak eenvoudigweg een "stalen roosteromhulsel" genoemd - is een soort gebogen, zeer statisch onbepaalde ruimtelijke rasterstructuur. Het is in wezen een plat ruimteframe dat gebogen is om een continu gebogen oppervlak te vormen, dat sferische, ellipsvormige, cilindrische en hyperbolische paraboloïde geometrieën omvat. Het bepalende kenmerk is het genereren van naar buiten gerichte horizontale boogstoten, waardoor steunen, ringbalken of drukbestendige funderingen nodig zijn om interne krachten tegen te gaan. Daarentegen dragen vlakke ruimteframes voornamelijk belastingen in verticale richting en genereren ze geen horizontale boogkracht; de fundamentele mechanische principes die de twee systemen beheersen, zijn totaal verschillend.
- Laadbelasting: voornamelijk axiale spanning en compressie; afwezigheid van lokale buigspanningen zorgt voor een uniforme spanningsverdeling.
- Belastingoverdracht: Verticale dakbelastingen worden langs de tangentiële richting van het gebogen oppervlak omgezet in axiale krachten binnen de schaal; het belastingspad is kort, wat resulteert in minimaal energieverlies.
- Operationele geschiktheid: een zeer statisch onbepaalde redundante structuur; Het gelokaliseerde falen van leden leidt niet tot een mondiale ineenstorting en biedt superieure veerkracht tegen plotselinge wind, sneeuw en seismische gebeurtenissen.
- Enkellaags stalen roosteromhulsel: enkellaagse ledenopstelling met zeer laag eigengewicht; geschikt voor glazen koepels met kleine tot middelgrote overspanningen (15–60 m) en kleine landschappaviljoens; alleen toepasbaar in regio's met lage wind- en sneeuwbelasting; maakt voornamelijk gebruik van gegoten stalen hubknooppunten.
- Dubbellaags geschroefde balroosterschaal: dubbellaagse rasterconfiguratie bestaande uit boven- en onderkoorden met verbindende webelementen; biedt hoge stijfheid; geschikt voor standaard kolenloodsen met grote overspanningen (30–100 m) en cilindrische opslagschalen; de voorkeurskeuze voor locaties in het binnenland met standaard wind- en sneeuwomstandigheden.
- Dubbellaags gelaste kogelroosterschaal: beschikt over volledig penetratielassen op de bolvormige knooppunten, wat uitzonderlijke weerstand tegen vervorming biedt; geschikt voor ultragrote overspanningen (60–200 m) en opslagfaciliteiten voor zware lasten in kustgebieden die onderhevig zijn aan harde wind en zware sneeuwval.
Selectiecriteria voor primair materiaal: Q235B-staal wordt geselecteerd voor overspanningen ≤60 m en dakbelastingen ≤0,9 kN/m²; Q355B-staal wordt gebruikt voor overspanningen >60 m, kolenloodsen voor zware lasten en kustgebieden.
Bestaat uit op maat gesneden cirkelvormige holle profielen (CHS) en drie soorten gespecialiseerde knooppunten; alle leden worden op specifieke lengtes gesneden op basis van de oppervlaktekromming in plaats van gestandaardiseerde lengtes te gebruiken. Basismaterialen omvatten naadloze stalen buizen en hoogfrequent gelaste stalen buizen, met specificaties variërend van φ60×3,5 tot φ219×10. Gedifferentieerde toepassingsscenario's voor knooppunttypen:
- Geschroefde holle bollen: cilindrische schalen met lage kromming en dubbellaagse conventionele netvormige schalen; ter plaatse geassembleerd met behulp van bouten, waardoor ter plaatse geen laswerk nodig is.
- Gelaste holle bollen: constructies met grote overspanningen, zware lasten en dikke schaalconstructies; zijn voorzien van interne ringvormige verstijvingsribben om lokale verbrijzelingsvervorming te weerstaan.
- Gegoten stalen naafknopen: specifiek voor enkellaags gebogen koepels; maken gebruik van plug-in-verbindingen en bieden het hoogste niveau van componentstandaardisatie.
Associated fasteners: Bolted sphere systems use standard Grade 10.9 high-strength bolts, conical heads, sealing plates, and sleeves; gelaste bolsystemen hebben geen standaardbevestigingsmiddelen en zijn volledig afhankelijk van stuiklassen met volledige penetratie en afgeschuinde randen.
De horizontale boogkracht van een netvormige schaal is 3 à 5 maal die van een ruimteframe; Een onjuiste ondersteuningskeuze kan direct leiden tot het instorten van het dak. Vier soorten ondersteuningen en hun toepassingsscenario's:
- Vaste scharnierende steunen: Gelegen op de hoeken van het gebouw; beperken verticale en bidirectionele horizontale verplaatsing, dragen meer dan 60% van de boogdruk van de schaal en maken kleine rotatie mogelijk om spanning te verlichten.
- Unidirectionele schuifsteunen: schuif langs de omtreks- of radiale richting; speciaal ontworpen om thermische stuwkracht vrij te geven die wordt veroorzaakt door seizoensgebonden temperatuurverschillen, waardoor scheuren als gevolg van thermische uitzetting en krimp worden voorkomen.
- Trekscharnierende steunen: gebruikt op kust- of open, blootgestelde locaties; weersta negatieve windzuigkrachten en voorkom dat de netvormige schaal door de wind wordt opgetild of afgescheurd.
- Elastische steunen: gebruikt voor locaties met een ongelijkmatige funderingszetting of voor onregelmatige dubbelgebogen netvormige schelpen; aanpassen aan funderingsvervorming om de belastingsverdeling aan te passen.
Ondersteuningsaccessoires: 18–30 mm dikke basisplaten, 12–20 mm laterale verstijvingsribben, Q355B ingebedde ankerbouten en nivellerings-/antislipplaten.
Standaard geïsoleerde paalkappen kunnen de door de netvormige schaal gegenereerde stuwkracht naar buiten niet tegenwerken; daarom is gerichte versterking vereist. Bij funderingen wordt gebruik gemaakt van C30-C35 geïsoleerde paalkappen van gewapend beton, stripfunderingen of paalkappen. Aan de buitenkant van de fundering zijn anti-opwaartse grondbalken en betonnen contragewichtpijlers geïnstalleerd om de verplaatsing naar buiten te beperken. De vlakheidstolerantie voor ingebedde stalen lagerplaten is ingesteld op ≤2 mm om een soepel glijden van de lagers te garanderen.
Het dakbehuizingssysteem bestaat uit drie typen: aluminium-magnesium-mangaan panelen met staande naad voor gebogen tonschalen, gehard isolatieglas voor daglichtkoepels en geprofileerde, kleurgecoate staalplaten voor gesloten kolenloodsen. De secundaire constructiedelen bestaan volledig uit thermisch verzinkte C- en Z-profielgordingen, aangevuld met dakankers en dakrandsteunen. De zijdelingse stabiliteit wordt verzekerd door een buitenste ringbalk van gewapend beton die de algehele boogdruk bevat, samen met extra stalen verstevigingen aan de geveluiteinden en tussen kolommen om zijdelingse verplaatsing aan de uiteinden te voorkomen.
- Anti-corrosie: Thermisch verzinkte laagdikte ≥85μm voor standaard locaties in het binnenland en ≥120μm voor kustlocaties die zijn blootgesteld aan zoutnevel; Reparatie op locatie van beschadigd galvaniseren omvat Sa2.5-straalstralen gevolgd door een drielaags epoxy-zinkrijk coatingsysteem.
- Brandwerendheid: openbare locaties zijn gecoat met opschuimende brandwerende dunne-filmcoatings (gespecificeerd voor brandwerendheid van 0,5 uur tot 2,0 uur); enclosed industrial coal sheds do not require standard fire-resistant coatings.
- Bliksembeveiliging: de bovenste koorden dienen als een natuurlijk bliksemvangend gaas, verbonden met de hoofdwapeningsstaven van de fundering via lagerankerbouten om een compleet aardcircuit te vormen; er zijn geen extra bliksembeveiligingsstrips nodig.
Stalen buiselementen + geschroefde kogels + unidirectioneel verschuifbare scharnierende steunen + strip-stootvaste funderingen + stalen bekleding met kleurcoating; ideaal voor gesloten droge kolenschuren en aggregaatsilo's; laagste kosten en kortste bouwperiode.
Dikwandige gelaste buizen + verstijfde gelaste holle bollen + vaste trekvaste steunen + paalkapfunderingen + aluminium-magnesium-mangaan dakbedekking; geschikt voor grote overspanningskoepels in stadions en luchthaventerminals; biedt de hoogste redundantie tegen wind- en sneeuwbelasting.
Gestandaardiseerde gebogen ronde buizen + gegoten stalen naafknopen + lichtgewicht scharnierende steunen + glazen dakraamdak; geschikt voor landschapsatriums en kleine tentoonstellingshallen; biedt een superieure esthetische aantrekkingskracht.
Voor een overspanning van 100 meter is het staalverbruik 18%–25% lager dan dat van dubbellaagse vlakke ruimteframes; Het boogeffect van de schaal verdeelt de belastingen op natuurlijke wijze, waardoor toekomstige structurele versterking niet meer nodig is.
Geschikt voor het vormen van bolvormige of complexe dubbelgekromde dakvormen; overschrijdt de economische overspanningslimiet van 36 meter van stijve portalen en voldoet aan de goedkeuringsvereisten voor unieke architectonische vormen.
De gebogen geometrie zorgt voor een inherente helling voor de drainage, waardoor er geen extra vullagen nodig zijn om een helling te creëren en de onderhoudsrisico's die gepaard gaan met daklekken en waterplassen worden verminderd.
Als een zeer statisch onbepaalde structuur presteert het beter dan alle vlakke staalconstructies in het weerstaan van winden op schaal 12 van Beaufort, sneeuwstormen en regionale seismische activiteit.
Ondersteunt geïntegreerde grondmontage gevolgd door hydraulisch heffen; vermindert het werk op grote hoogte met 70%, waardoor het aantal veiligheidsongevallen op locatie afneemt.
Uniforme ronde holle profielen vergemakkelijken het verwijderen en inspecteren van roest; Het gebogen dak laat regenwater en stof op natuurlijke wijze wegglijden, waardoor de schoonmaakfrequentie met de helft wordt verminderd.
Stijve portaalframes ondergaan alleen vlakke, unidirectionele buiging; De kosten stijgen wanneer de overspanning groter is dan 36 meter, en ze kunnen geen gebogen vormen vormen. Platte ruimteframes zijn puur afhankelijk van ruimtelijke spanning en compressie zonder horizontale boogkracht; Om ze aan te passen aan gebogen oppervlakken zijn talrijke niet-standaard componenten nodig, waardoor de kosten met meer dan 40% stijgen. Stalen roosterconstructies met lange overspanningen maken gebruik van bidirectionele ruimtelijke boogwerking, waardoor ze van nature geschikt zijn voor gebogen oppervlakken en aanzienlijke kostenvoordelen bieden voor ultragrote overspanningen.
Ruimteframes vereisen doorgaans stuk voor stuk montage op hoogte, waardoor de flexibiliteit van de locatie wordt beperkt; stalen roosterschalen maken een keuze uit vier constructiemethoden mogelijk, inclusief roterende schuiftechnieken die geschikt zijn voor kleine ruimtes. Wat de behuizing betreft, sluit de kromming van de stalen roosterschaal perfect aan bij aluminium-magnesium-mangaanpanelen en gebogen glas, waardoor torsiespanning op dakpanelen wordt geëlimineerd en het risico op toekomstige scheuren wordt verminderd.
Structurele onderdelen bestaan volledig uit naadloze ronde buizen, waardoor de vuilvangende "dode zones" die worden aangetroffen bij hoek- of kanaalstaal worden geëlimineerd; dit zorgt voor een volledige dekking tijdens thermisch verzinken en coatingtoepassingen, waardoor de anti-corrosielevensduur in kustomgevingen met 8 tot 12 jaar wordt verlengd in vergelijking met vlakke ruimteframes. Gestandaardiseerde verwerkingsworkflow per categorie
1. Precisiebewerking met geschroefde kogels: rond smeden van staal → Draaibankafwerking van bolvormig oppervlak → Boren en tappen op meerdere stations onder specifieke hoeken / krommingen → Magnetische deeltjesinspectie (MPI) voor interne scheuren → Thermisch verzinken.
2. Precisiebewerking van staven: CNC-snijden van stalen buizen op lengte → Bewerken van conische koppen → Volledige penetratie CO2-omtreklassen aan beide uiteinden → Ultrasoon testen (UT, klasse II) op 20% van de kritische onderdelen → Kogelstralen (Sa 2,5) voor roestverwijdering → Thermisch verzinken.
3. Verwerking van accessoires: afschrikken, ontlaten en inspectie van bouten van klasse 10.9; gelijktijdig verzinken van hulzen en stelschroeven om toleranties voor schroefdraadpassing te garanderen.
4. Voormontage in de fabriek: montage van een gebogen montagemal op schaal 1:1 → Proefmontage van waaiervormige eenheden → Verificatie van de bolvormige stijging en de insteekdiepte van de bouten → Aanpassing van niet-standaard onderdelen.
5. Zoneverpakking: gecategoriseerde verpakking op basis van omtrek- en radiale nummering → Markering van de montagevolgorde ter plaatse.
6. Installatie ter plaatse: Nivellering van de ondersteuning → Montage van het onderste koorderooster → Installatie van lijfelementen en sluiting van de bovenste koorde → Laatste aanscherping van zeer sterke bouten → Galvaniserende bijwerking en brandwerende coating.
Stempelen van stalen plaathelften → Afschuinen → Montage van interne ringvormige verstijvingsribben → Ondergedompeld booglassen (SAW) voor bolsluiting → 100% UT (Grade II) lasinspectie → Slijpen en verzinken van bollen; on-site afschuinlassen met volledige penetratie van onderdelen aan bollen, met inspectie en acceptatie van elke las.
Precisiegieten van gietijzeren knooppunten → Bewerken van multidirectionele verbindingssleuven → Frezen van gebogen buisuiteinden → Proefmontage in de fabriek → Algehele verzinking; Montage ter plaatse via insteken en boutvergrendeling - geen heet werk of lassen ter plaatse vereist.
CNC snijden van basisplaten en verstijvingsplaten → Afschuinen, monteren en lassen → Precisiefrezen van glijvlakken → Lasinspectie → Verzinken van ankerbouten en complete setverpakkingen.
Gemeenschappelijke stalen buisspecificatie: φ60×3,5, φ76×4, φ89×4, φ114×4, φ140×6, φ159×8, φ180×10, φ219×10
Conventionele rasterafstand: 1,5 m ~ 3,5 m voor bolvormige en cilindrische roosterschalen
Bewerkingstolerantie van leden: Totale lengteafwijking ±1,0 mm, lineariteit ≤ L/1000
Vastgeschroefde bolvormige knoop: Diameter φ120~φ400mm, wanddikte 12~20mm, hoektolerantie van het schroefgat ±15′
Gelaste holle bolvormige knoop: Diameter φ200~φ500mm, wanddikte 14~22mm met interne verstevigingsring
Steunbasisplaat: 18~30mm dikte, verstevigingsplaat 12~20mm, materiaal ankerbout Q355B
|
Materiaalkwaliteit |
Opbrengststerkte |
Treksterkte |
Toepassingsbereik |
|
Q235B |
≥235 MPa |
375~500 MPa |
Enkellaagse roosterschaal met kleine overspanning, daglichtkoepel met lichte belasting |
|
Q355B |
≥355 MPa |
470~630 MPa |
Dubbellaagse traliewand van meer dan 60 meter, kolenschuur, locaties met zware wind- en sneeuwbelasting |
Enkellaagse roosterschaal, economische spanwijdte: 15m ~ 60m
Dubbellaags vastgeschroefde bolvormige roosterschaal, economische spanwijdte: 30m ~ 100m
Dubbellaags gelaste bolvormige roosterschaal maximale overspanning: 60m ~ 200m
Dakbelastingsindex: eigen belasting 0,35 ~ 0,90 kN/㎡, belasting 0,5 ~ 1,2 kN/㎡; gesloten kolenloods belasting tot 2,5 kN/㎡
Controle van temperatuurvervorming: Ultralange cilindrische schalen moeten in één richting glijdende steunen gebruiken om de druk van de temperatuurboog vrij te geven
Geboute bolvormige buisomtreklas: klasse 2 las, 20% UT ultrasone inspectie voor belangrijke leden, 100% inspectie voor nationale sleutelprojecten
Gelaste bolvormige stomplas: las met volledige penetratiegraad 2, 100% UT-inspectie voor zwaarbelaste roosterschalen
Thermisch verzinken in de fabriek: ≥85μm voor het binnenland, ≥120μm voor zoute mistgebieden aan de kust
Reparatiestandaard ter plaatse: Sa2.5 zandstralen, totale droge laagdikte ≥120μm voor drielaags verfsysteem
Brandwerendheidsduur: 0,5 uur/1,0 uur/1,5 uur/2,0 uur voor dunne laag brandwerende coating in openbare gebouwen
Afwijking van de ringbalk en steunas ≤ ± 5 mm, afwijking van de steunhoogte ≤ ± 3 mm
Hoogteafwijking van aangrenzende steunen ≤2 mm, totale afwijking van de schaalstijging ≤1/1000 van de ontwerphoogte
Enkellaagse daglichtkoepel: 10~20kg/㎡
Dubbellaagse conventionele cilindrische schaal: 20~33kg/㎡
Dubbellaags gesloten roosteromhulsel voor kolenloods: 33 ~ 55 kg / ㎡
Installatieschema's voor stalen roosterconstructies met lange overspanningen worden geselecteerd op basis van de omstandigheden ter plaatse om uitdagingen zoals beperkte ruimte en beperkte toegang tot kranen aan te pakken:
1. Bulkmontage op grote hoogte: geschikt voor verspreide locaties met kleine overspanningen, geen grote hijsapparatuur vereist
2. Blokmontage: Verdeel de schaal in waaiervormige blokken, monteer op de grond en til ze afzonderlijk op
3. Algeheel hydraulisch heffen: Bij voorkeur voor binnenlocaties met grote overspanningen, minimaliseert u de risico's voor gebruik op grote hoogte
4. Roterende schuifinstallatie: geschikt voor smalle kustlocaties met een beperkte draaicirkel van de kraan
Vraag 1 Hoe kan ik snel kiezen tussen enkellaagse en dubbellaagse stalen roosterconstructies met lange overspanning?
Voor overspanningen ≤60 m in niet-kustgebieden zonder sneeuwophoping en met hoge eisen aan natuurlijk licht, wordt de voorkeur gegeven aan een enkellaags hub-node roosteromhulsel (30% lagere kosten). Voor overspanningen >60 m, of in kustscenario's, scenario's met zware sneeuwval of zware belasting (materiaalopslag), is een dubbellaagse roosterschaal verplicht om lokale knikinstabiliteit te voorkomen die gepaard gaat met enkellaagse constructies.
Q2 Kunnen schuifsteunen worden weggelaten bij roosterschalen?
Nee. Bij vatgranaten met een lengte groter dan 45 meter of koepels met een diameter groter dan 50 meter genereert thermische vervorming interne stuwkrachten die de draagkracht van het staal ver te boven gaan; het weglaten van glijdende steunen zou direct verbuiging of breuk van het onderdeel veroorzaken.
Vraag 3 Kan er na het thermisch verzinken op locatie secundair worden gesneden of geboord?
Secundair zagen of boren is verboden. Alle gatlocaties en staaflengtes worden in de fabriek geprefabriceerd, waarbij alleen de montage met bouten ter plaatse wordt uitgevoerd; snijden beschadigt de gegalvaniseerde coating, die niet volledig kan worden gerepareerd, waardoor de corrosiebestendige levensduur van de constructie aanzienlijk wordt verkort.
Vraag 4 Wat is het verschil in O&M-kosten op de lange termijn tussen stalen roosterschalen en spaceframes?
Voor dezelfde overspanning biedt het gebogen oppervlak van een roosteromhulsel superieure zelfreinigende eigenschappen, waardoor de jaarlijkse dakreinigingskosten met 45% worden verlaagd. Bovendien hebben leden met axiale belasting geen last van door vermoeidheid veroorzaakte buiging, waardoor de noodzaak voor structurele versterking binnen 30 jaar wordt geëlimineerd; de O&M-prestaties zijn dus veel beter dan die van platte spaceframes.
1. Structurele selectie en ontwerp vooraf: Pre-salesdiensten omvatten het verstrekken van aanvullende, gespecialiseerde tekeningen voor lagerlay-outs en ringbalkversterking – gebaseerd op lokale wind-/sneeuwparameters, seismische intensiteit en geologische omstandigheden – om ontwerpfouten met betrekking tot de laterale stuwkrachtweerstand van de fundering te voorkomen.
2. Uitgebreide tweetalige documentatie: Verstrekking van volledige documentatie in zowel het Engels als het Chinees – inclusief materiaalrapporten, ultrasone testrapporten (UT) voor lassen, galvanisatiecertificaten en structurele berekeningen van de installatie – om rechtstreeks te voldoen aan de vereisten van buitenlandse toezichthouders en douaneafhandeling.
3. Beschermende verpakking voor grensoverschrijdend transport: bolvormige knooppunten worden individueel verpakt in noppenfolie; slanke leden worden gebundeld op stalen rekken met beschermende hoekbeschermers; en alle artikelen zijn voorzien van een verzegelde, zoutsproeibestendige verpakking die geschikt is voor zeevracht.
4. 24/7 tweetalige technische begeleiding op afstand: realtime video-ondersteuning over het nivelleren van glijlagers, het gefaseerd aandraaien van bouten en het verbinden van ringbalken.
5. Uitgebreide garantiedekking: Een structurele garantie van 5 jaar op de hoofdleden; anticorrosiegaranties voor de thermisch verzinkte coating (15 jaar voor het binnenland, 8 jaar voor kustgebieden); en levenslange beschikbaarheid van reserveonderdelen voor het verbinden van knooppunten.
Adres
Tianjin International Metal Logistics Park, Jinan Economic Development Zone (Oostelijke Zone), Jinan District, Tianjin, China
Tel
E-mailen