Projekt logističkog skladišta u Peruu: Strukturna analiza mreže i shema dizajna

Projekt logističkog skladišta u Peruu: Strukturna analiza mreže i shema dizajna

 

Ovaj projekat je logističko skladište u Peruu, sa trapezoidnim glavnim avionom. Dimenzije jezgra su: širina 80,59~114,1m (dvije paralelne strane trapeza), dužina 190m, visina zgrade 15,2m; strukturni raspon je 23~24m, a razmak između stubova (razmak između svakog raspona) je 22m. Originalni dizajn klijenta usvojio je strukturu rešetke. Na osnovu veličine raspona, karakteristika opterećenja i zahtjeva upotrebe logističkog skladišta, CBC predlaže optimizaciju strukturne forme na mrežnu strukturu. Slijedi detaljna analiza sa četiri aspekta: konstruktivne sile, konstrukcije čeličnog okvira, presjeka i doziranja materijala, te prednosti i mana ovog konstruktivnog oblika.

 

 

 

Konstrukcija rešetke je planarni sistem{0}}noseći sile, koji se uglavnom sastoji od gornjih tetiva, donjih tetiva i članova mreže. Njegove karakteristike -nosivosti su koncentrisane u ravnini: gornje tetive podnose pritisak, donje tetive zatezanje, a elementi mreže (dijagonalni i vertikalni članovi) prenose posmičnu silu. Ukupno opterećenje je uravnoteženo aksijalnom silom članova. U kombinaciji sa projektnim parametrima, njegova sila{5}}ima očigledna ograničenja:

 

1. Nedovoljna prilagodljivost raspona: Raspon ovog projekta dostiže 23~24m, što spada u kategoriju srednjeg-raspona (prema Tehničkoj specifikaciji za svemirske mrežne strukture JGJ 7-2010, srednji raspon je 30m~60m, a 4m donje granice raspona je blizu srednjeg raspona 23~2). Za rešetkastu konstrukciju ispod ovog raspona, potrebno je uvelike povećati veličinu presjeka tetive i članova mreže kako bi se zadovoljili zahtjevi za čvrstoćom i stabilnošću, što će vjerojatno dovesti do suvišnih članova, povećane vlastite težine i slabe ekonomičnosti.

 

2. Neuravnotežena prostorna sila: Ravan skladišta je trapezoidna. Kao ravnu strukturu, rešetku je teško prilagoditi prostornoj raspodjeli sile u trapezoidnoj ravnini, a vjerojatno će doći do lokalne koncentracije naprezanja (posebno u području prijelaza širine trapeza); u isto vrijeme, asimetrična opterećenja koja mogu postojati u logističkom skladištu, kao što su opterećenje slaganja krova i opterećenja opreme, dodatno će pogoršati-iz-ravninske sile rešetke, zahtijevajući dodatne sisteme podrške i povećavajući složenost dizajna.

 

3. Nedovoljna ukupna krutost: Krutost rešetkaste konstrukcije uglavnom zavisi od kooperativnog djelovanja članova u ravni, a krutost izvan-iz-ravnine je slaba. Pod opterećenjem vjetra i seizmičkim djelovanjem (Peru se nalazi u seizmičkoj zoni, pa se moraju uzeti u obzir seizmičke zahtjeve), lako je proizvesti veliki otklon i horizontalni pomak, što utiče na sigurnost skladišta. Potrebni su dodatni oslonci otporni na bočni pomak, što povećava poteškoću i troškove izgradnje.

 

Mrežna struktura je prostorna struktura štapnog sistema, formirana povezivanjem više šipki kroz čvorove prema određenom zakonu, u skladu sa relevantnim zahtjevima Tehničke specifikacije za svemirske rešetkaste strukture JGJ 7-2010. Njegova nosivost je prostorna kooperativna sila, koja je pogodnija za ovaj projekt od rešetkaste konstrukcije. Analiza specifične sile je sljedeća:

 

1. Razumniji oblik{1}}noseći silu: Mrežna struktura je statički neodređen sistem visokog{2}}reda, a pretpostavlja se da su čvorovi zglobni. Šipke uglavnom nose aksijalnu napetost ili pritisak, bez očitog momenta savijanja i sile smicanja. Sila je ujednačena i put prijenosa sile je jasan, što može dati punu igru ​​vlačnim i tlačnim svojstvima čelika, učinkovito smanjiti opterećenje sile jedne šipke i prilagoditi zahtjevima raspona od 23 ~ 24 m.

 

2. Snažna prostorna prilagodljivost: Za trapezoidnu ravan, raspored mreže se može optimizirati (usvajanje trouglastog piramidalnog sistema ili četverokutnog piramidalnog sistema) kako bi se prilagodio postepenoj promjeni širine od 80,59 m do 114,1 m, izbjegavajući lokalnu koncentraciju naprezanja; u isto vrijeme, njegove karakteristike-nosivosti prostorne sile omogućavaju efikasnu disperziju asimetričnih opterećenja (kao što su opterećenja slaganja krova i opterećenja opreme), bez potrebe za dodavanjem velikog broja van-iz-ravninskih nosača, a strukturalni integritet je jači.

 

3. Odlična krutost i stabilnost: Šipke rešetkaste strukture su isprepletene da formiraju trodimenzionalni sistem prostornih sila-, a ukupna krutost je mnogo veća od krutosti rešetkaste strukture. Pod opterećenjem vjetrom i seizmičkim djelovanjem, otklon i horizontalni pomak se mogu kontrolisati unutar raspona dozvoljenog specifikacijom (prema specifikaciji, progib pod živim opterećenjem krova ne smije prelaziti 1/250 raspona); istovremeno, trouglasta piramida, kao najmanja geometrijski nepromjenjiva jedinica koja čini prostornu strukturu, može poboljšati ukupnu stabilnost konstrukcije, bez potrebe za postavljanjem složenog sistema otpornog na bočne pomake.

 

4. Prilagodljivost opterećenja: u kombinaciji s karakteristikama opterećenja logističkog skladišta (krovno opterećenje, živo opterećenje, opterećenje prašine i moguće opterećenje opreme), struktura mreže može ravnomjerno prenijeti opterećenje na nosače razumnom podjelom veličine mreže, izbjegavajući strukturna oštećenja uzrokovana prekomjernim lokalnim opterećenjem; u isto vrijeme, može zadovoljiti zahtjeve seizmičkog utvrđenja, a seizmičko djelovanje se izračunava metodom spektra odziva superpozicije modova kako bi se osigurala sigurnost konstrukcije u seizmičkim uvjetima.

 

 

U kombinaciji sa trapezoidnom veličinom, rasponom i opterećenjem ovog projekta, struktura mreže ima dvoslojnu četvorougaonu piramidalnu mrežu (pogodna za trapezoidnu ravan, sa jednostavnom strukturom, ujednačenom silom i pogodna za fabričku proizvodnju i-ugradnju na licu mjesta). Dizajn čeličnog okvira slijedi princip "sigurnosti i primjenjivosti, ekonomičnosti i racionalnosti". Specifična shema je sljedeća (svi materijali su odabrani u skladu s lokalnim peruanskim standardima i nacionalnim standardima, a Q355B čelik je poželjniji za balansiranje snage i ekonomičnosti):

 

1. Raspored mreže: Usvojena je dvoslojna četvorougaona piramidalna mreža, sa veličinom mreže od 2,5m×2,5m (pogodno za razmak između stubova od 22m kako bi se osigurala ujednačena sila šipki); broj mreža na uskom kraju trapeza (širine 80,59 m) je 32×76 (smjer širine × smjer dužine), a broj mreža na širokom kraju (širine 114,1 m) je 46×76. Područje prijelaza ostvaruje gradijent širine podešavanjem ugla mreže kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja.

 

2. Visina mreže: U kombinaciji sa rasponom od 23~24m, visina mreže je 2,2m (odnos visine-raspona je oko 1/11, što ispunjava zahtjev "omjer raspona{7}}raspona mreže može biti 1/18~1/10" u specifikaciji), osiguravajući ograničenje stabilnosti i čvrstoće zgrade. 15.2m.

 

3. Dizajn nosača: Usvojen je mješoviti oblik perifernog i točkastog oslonca. Nosači su postavljeni na uskom kraju, širokom kraju i na obje strane u smjeru dužine. Nosači su PTFE klizni nosači (u skladu sa novim strukturnim zahtjevima specifikacije), koji mogu efikasno osloboditi temperaturni stres i istovremeno prenijeti vertikalne i horizontalne sile; potporni čvorovi imaju zavarene šuplje sferne čvorove kako bi se osigurala pouzdanost veze.

 

 

Prema analizi sile, presjek šipke ima kružnu čeličnu cijev (simetrične karakteristike presjeka, ujednačena sila, laka obrada i povezivanje). Veličine presjeka šipki u različitim dijelovima su sljedeće (u kombinaciji s rezultatima proračuna unutrašnje sile, zadovoljavajući zahtjeve čvrstoće, krutosti i stabilnosti):

Gornja tetiva: Nosi pritisak. Prema unutrašnjoj sili, biraju se kružne čelične cijevi φ168×6 (uski kraj i prijelazno područje) i φ180×8 (područje sa velikom silom na širokom kraju); omjer vitkosti se kontrolira unutar 150 kako bi se zadovoljili zahtjevi stabilnosti kompresijskih elemenata.

Donja tetiva: Medvjed napetost. Odabiru se kružne čelične cijevi φ159×6 (uski kraj) i φ168×6 (široki kraj); omjer vitkosti se kontrolira unutar 200 kako bi se ispunili zahtjevi za krutost zateznih elemenata, a provjera stabilnosti nije potrebna (potrebna je samo provjera čvrstoće).

Članovi mreže (dijagonalni i vertikalni članovi): prenose aksijalnu silu, sa relativno malom silom. φ114×4 (opća površina) i φ127×5 (prijelazno područje sa velikom silom) biraju se kružne čelične cijevi; ugao između dijagonalnog člana i tetive se kontrolira između 40 stupnjeva ~60 stupnjeva kako bi se osigurala efikasnost prijenosa sile.

Čvorovi: Usvojeni su zavareni čvorovi šuplje sfere. Prečnik sfere se određuje prema broju šipki i veličini presjeka, a odabiru se φ200×8 (opći čvorovi) i φ250×10 (noseći čvorovi sa velikom silom); potrošnja čelika u čvorovima se kontroliše na oko 18% ukupne potrošnje čelika u mreži, što je u skladu sa konvencionalnim nivoom industrije.

 

U kombinaciji s trapezoidnom površinom, rasporedom mreže i veličinom presjeka, s obzirom na potrošnju čelika čvorova i spojnih dodataka (vijci, zavari) (izračunato kao 10% ukupne potrošnje čelika), ukupna potrošnja čelika rešetkaste konstrukcije ovog projekta izračunava se na sljedeći način (bez temelja i konstrukcije stupova, samo za dio mreže):

 

Gornja tetiva: Ukupna dužina je oko 3860m. Težina po metru čelične cijevi φ168×6 je 24,7 kg, a težina po metru čelične cijevi φ180×8 je 35,8 kg, ukupno oko 102,3 t;

 

Donja tetiva: Ukupna dužina je oko 3720m. Težina po metru čelične cijevi φ159×6 je 22,6 kg, a težina po metru čelične cijevi φ168×6 je 24,7 kg, ukupno oko 85,7 t;

 

Članovi weba: Ukupna dužina je oko 7980m. Težina po metru čelične cijevi φ114×4 je 10,8 kg, a težina po metru čelične cijevi φ127×5 je 15,1 kg, ukupno oko 96,2 t;

 

Čvorovi i priključni pribor: Ukupna potrošnja čelika je oko 28,4t (izračunato kao 10% ukupne težine gore navedenih šipki);

 

Ukupna potrošnja čelika na mreži: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. Jedinična potrošnja čelika je oko 18,2 kg/㎡ (izračunato na osnovu prosječne površine trapezoidne ravnine), što je u skladu sa konvencionalnim rasponom jedinične potrošnje čelika dvoslojnih mrežastih struktura (15~20 kg/㎡) i ima dobru ekonomičnost.

 

 

1. Bolja prilagodljivost raspona: Za srednji-raspon od 23~24m, struktura rešetke može u potpunosti iskoristiti aksijalnu silu šipki, izbjeći preveliku veličinu presjeka šipki, smanjiti vlastitu-težinu i uštedjeti potrošnju čelika, što je ekonomičnije od strukture rešetke.

 

2. Jači prostorni integritet: Mrežna struktura je trodimenzionalni prostorni sistem, koji se može bolje prilagoditi trapezoidnoj ravni skladišta, efikasno dispergovati lokalnu koncentraciju naprezanja i ima bolju prilagodljivost asimetričnim opterećenjima (kao što je opterećenje slaganja krova), bez potrebe za dodavanjem velikog broja van{3} simpalnih nosača{3} i smanjenje poteškoća u izgradnji.

 

3. Veća krutost i stabilnost: Prostorno preplitanje šipki čini da struktura rešetke ima odličnu ukupnu krutost i stabilnost. Pod opterećenjem vjetrom i seizmičkim djelovanjem, deformacija je mala, što može bolje zadovoljiti sigurnosne zahtjeve logističkih skladišta (posebno s obzirom na seizmičke karakteristike Perua), a sigurnost rada je veća.

 

4. Pogodna konstrukcija i kratak period izgradnje: Mrežna struktura može biti tvornički montažna, sa visokom preciznošću obrade i jednostavnom instalacijom na licu mjesta; čvorovi su standardizovani, što je pogodno za montažu i izgradnju, i može efikasno skratiti period izgradnje, što je pogodno za potrebe izgradnje velikih-logističkih skladišta.

 

5. Dobra izdržljivost i lako održavanje: kružni čelični dio cijevi nije lako akumulirati prašinu i vodu i ima dobru otpornost na koroziju nakon tretmana protiv korozije; struktura je jednostavna, broj ranjivih dijelova je mali, a kasniji troškovi održavanja su niski, što je u skladu s-dugoročnim operativnim zahtjevima logističkih skladišta.

 

 

1. Veći početni dizajn i troškovi obrade: Mrežna struktura je prostorni sistem, dizajn je složeniji, a zahtjevi za preciznošću obrade čvorova su veći; zavareni čvorovi šuplje sfere imaju veće troškove obrade od čvorova rešetke, što dovodi do većih početnih troškova dizajna i obrade.

 

2. Viši zahtjevi za tehnologiju izgradnje: Instalacija rešetkaste konstrukcije na licu mjesta zahtijeva profesionalnu opremu za dizanje i građevinske timove, a preciznost ugradnje čvorova i šipki je strogo potrebna. U poređenju sa rešetkastom konstrukcijom, prag tehnologije izgradnje je viši, a trošak izgradnje može biti malo povećan.

 

3. Veći broj šipki i čvorova: U poređenju sa rešetkastom konstrukcijom, rešetkasta struktura ima više šipki i čvorova, što povećava opterećenje transporta materijala i-montaže u određenoj mjeri, ali se ovaj nedostatak može nadoknaditi tvorničkom prefabrikovanjem i standardiziranom konstrukcijom.

 

U kombinaciji sa karakteristikama projekta (trapezoidna ravan, raspon 23~24m, zahtjevi za opterećenje logističkih skladišta i seizmičke zahtjeve u Peruu), mrežasta struktura je pogodnija za ovaj projekat od rešetkaste konstrukcije. Iako su početni troškovi dizajna i obrade rešetkaste strukture nešto veći, ona ima očigledne prednosti u prilagodljivosti raspona, prostornom integritetu, krutosti i stabilnosti, te može efikasno smanjiti troškove kasnijeg održavanja i osigurati dugoročan-bezbedan rad skladišta. Iz perspektive sveobuhvatne ekonomičnosti i sigurnosti, sugestija za optimizaciju prelaska sa rešetkaste strukture na rešetkastu strukturu je razumna i izvodljiva.