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热工要求严苛的生产厂房钢框架设计
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热工要求严苛的生产厂房钢框架设计

Lika

在克罗地亚利卡崎岖的地貌中,一座新型工业建筑拔地而起。这座生产设施乍看之下平淡无奇,但很快便展现出其在热工设计方面的复杂性。该结构位于扎达尔县最寒冷的地区之一,必须满足严格的热工性能要求,尤其是由于保温层位置特殊,以及极端温差对外露钢构件的影响。对整体稳定性、纵向支撑以及偏心受力节点构造的精心处理,使这座建筑远不止是一座普通的钢结构厂房。

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项目概况

该设施由一座双坡屋面钢结构厂房组成,屋面坡度为6°,平面尺寸为56.36 x 47.50米。厂房屋脊高度为9.48米,由12榀间距5米的钢门式刚架组成。每榀刚架采用四柱布置,边柱采用HEA300型钢,内轴采用HEA260型钢,支承桁架梁,桁架上下弦杆采用HEA200型钢,斜腹杆采用方钢管(SHS)。

纵向稳定性通过水平支撑与竖向支撑体系共同保证,横向稳定性则依靠刚架自身刚度实现。结构网格设置三处竖向支撑区:一处位于中部,两处紧邻山墙端部。基础采用钢筋混凝土独立基础,并通过拉梁相互连接;钢柱与基础之间采用铰接连接,通过预埋锚栓实现。屋面檩条和墙面檩条分别采用冷弯Z型钢和C型钢,共同构成屋面与外墙围护系统。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D structural model in SCIA Engineer}}}\]

IDEA StatiCa不仅被证明是复杂节点尺寸设计的精确工具,还在确定节点刚度方面提供了极大帮助,从而使结构的整体模型更加精确。

Nikola Patrk mag.ing.aedif.

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土木工程

工程挑战

生产工艺要求室内保持较高湿度,设计师因此须对钢结构采取防潮措施。保温层被布置在柱和桁架的内侧,这一设计决策导致大部分钢框架直接暴露于恶劣的室外环境中。根据欧洲规范1(EC1),这些环境条件包括极端夏季高温和严酷冬季低温,使温度作用成为重要的结构设计考量。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Position of thermal insulation panels}}}\]

由于大多数钢构件承受无遮蔽的温度波动,纵向构件和竖向支撑中产生了显著的轴力。支承外墙金属板的UG1梁受影响尤为突出。这些梁与竖向支撑体系(HUS2)的水平构件不在同一轴线上,由此引入了明显的偏心和复杂的传力路径,必须在节点层面加以处理。

借助 IDEA StatiCa,我们能够即时可视化偏心纵向力对节点的影响——这是精细调整稳定体系的关键因素。

Nikola Patrk mag.ing.aedif.

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土木工程师

解决方案与成果

整体结构模型在SCIA Engineer 20.0中建立,涵盖除次要屋面檩条和墙面檩条以外的所有主要钢构件。节点设计采用IDEA StatiCa Connection。其快速建模和直观的荷载作用下节点行为可视化功能使其成为不可或缺的工具,尤其适用于承受纵向偏心力的节点。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel joint with significant eccentricity of longitudinal forces in IDEA StatiCa Connection }}}\]

借助IDEA StatiCa,工程团队能够近乎实时地分析节点的变形模式和刚度特性。这一能力显著提升了整体模型的精度,尤其在预测位移和内力重分布方面效果突出。

快速、直观且功能强大,IDEA StatiCa 帮助将一个热工复杂的结构难题转化为优化的钢结构解决方案。"

Nikola Patrk mag.ing.aedif.

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土木工程师

另一项重要优势是可依据EN 1992-4高效设计钢结构底板和预埋锚栓。软件专用锚固模块取代了传统繁琐的手算过程,提供了快速、符合规范且可追溯的解决方案,大幅提升了整体工作效率。

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Connection of steel column and RC pad foundation in IDEA StatiCa Connection}}}\]

能够根据 EN 1992-4 对底板和锚栓设计进行评估,而无需借助手算,为我们节省了大量时间。

Nikola Patrk mag.ing.aedif.

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土木工程师

关于UOIG Nikola Patrk

UOIG Nikola Patrk是一家成立于2018年的小型公司(目前为单人团队),总部位于克罗地亚扎达尔。公司专注于钢筋混凝土、砌体、钢结构和木结构的设计。Nikola Patrk是一位拥有10余年经验的结构工程师,曾作为协作设计师和主设计师参与各类规模和用途的项目。

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