В современной архитектуре, транспорте, промышленности и энергетикестальная конструкцияБлагодаря своим двойным преимуществам, как в материале, так и в конструкции, он стал движущей силой инноваций в инженерных технологиях. Использование стали в качестве основного несущего материала позволяет преодолеть ограничения традиционных конструкций благодаря промышленному производству и модульному монтажу, предлагая эффективные решения для широкого спектра сложных проектов.
Определение и природа стальной конструкции
Стальная конструкция относится к несущей конструктивной системе, состоящей изстальные пластины, стальные профили (Двутавровые балки, U-каналы, угловая стальи т.д.), а также стальные трубы, закрепленные сваркой, высокопрочными болтами или заклепками. Суть её заключается в использовании высокой прочности и вязкости стали для равномерной передачи вертикальных (собственного веса и веса оборудования) и горизонтальных (ветровых и сейсмических) нагрузок от здания или сооружения на его фундамент, обеспечивая устойчивость конструкции. По сравнению с бетонными конструкциями, основное преимущество стальных конструкций заключается в их механических свойствах: их прочность на растяжение может достигать более 345 МПа, что более чем в 10 раз превышает прочность обычного бетона; а превосходная пластичность позволяет им деформироваться под нагрузкой без разрушения, обеспечивая двойную гарантию безопасности конструкции. Эта характеристика делает их незаменимыми в большепролетных, высотных и высоконагруженных зданиях.
Основные типы стальных конструкций
(I) Классификация по структурной форме
Каркасная конструкция с воротами: эта конструкция, состоящая из колонн и балок, образует каркас в форме ворот, соединенный с опорной системой. Подходит для промышленных предприятий, логистических складов, супермаркетов и других сооружений. Длина пролетов обычно составляет от 15 до 30 метров, а некоторые превышают 40 метров. Компоненты могут быть изготовлены на заводе, что позволяет установить их на месте всего за 15–30 дней. Например, склады логистического парка №1 в Азии компании JD.com в основном используют именно этот тип конструкции.
Ферменная конструкция: эта конструкция состоит из прямых стержней, соединённых узлами, образующими треугольную или трапециевидную геометрию. Стержни подвергаются воздействию только осевых сил, что позволяет максимально использовать прочность стали. Ферменные конструкции широко используются для крыш стадионов и основных пролётов мостов. Например, при реконструкции Пекинского стадиона рабочих была использована ферменная конструкция для достижения 120-метрового пролёта без колонн.
Каркасные конструкции: пространственная система, образованная жестко соединенными балками и колоннами, обеспечивает гибкие планировки этажей и является основным выбором для высотных офисных зданий и гостиниц.
Сетчатые конструкции: пространственная сетка, состоящая из множества элементов, часто с узлами правильной треугольной и квадратной формы, обеспечивает высокую прочность и отличную сейсмостойкость. Они широко используются в терминалах аэропортов и конференц-центрах.
(II) Классификация по характеристикам нагрузки
Изгибные элементы: балки, воспринимающие изгибающие моменты, возникающие при сжатии вверху и растяжении внизу. Они часто используют двутавровые или сварные коробчатые профили, например, крановые балки на промышленных предприятиях, и должны соответствовать требованиям как прочности, так и усталостной прочности.
Осевые элементы: Эти элементы подвержены только осевому растяжению/сжатию, например, стяжные стержни ферм и решётчатые элементы. Стяжки проектируются на прочность, а сжатые стержни – на устойчивость. Обычно используются круглые трубы или стальные уголки. Внецентренно нагруженные элементы: Такие элементы, например, колонны рам, подвержены воздействию как осевых сил, так и изгибающих моментов. Из-за эксцентриситета нагрузки на концах балки для уравновешивания усилий и деформаций требуются симметричные поперечные сечения (например, коробчатые колонны).
Основные преимущества стальных конструкций
(I) Отличные механические свойства
Высокая прочность и малый вес — важнейшие преимущества стальных конструкций. Собственный вес стальной балки при заданном пролёте составляет всего 1/3–1/5 веса бетонной. Например, стальная ферма пролётом 30 метров весит около 50 кг/м, тогда как бетонная — более 200 кг/м. Это не только снижает затраты на фундамент (на 20–30%), но и смягчает сейсмические воздействия, повышая сейсмобезопасность конструкции.
(II) Высокая эффективность строительства
Более 90% компонентов стальных конструкций изготавливаются на заводах с точностью до миллиметра. Монтаж на месте требует только подъёма и соединения. Например, строительство 10-этажного стального офисного здания занимает всего 6-8 месяцев с момента производства компонентов до завершения, что на 40% сокращает время строительства по сравнению с бетонным сооружением. Например, сборный жилой дом из стальных конструкций в Шэньчжэне строился со скоростью «один этаж каждые семь дней», что значительно снижает трудозатраты на стройплощадке.
(III) Высокая сейсмостойкость и долговечность
Прочность стали позволяет стальным конструкциям рассеивать энергию посредством деформации во время землетрясений. Например, во время землетрясения в Вэньчуане в 2008 году завод по производству стальных конструкций в Чэнду пострадал лишь от незначительной деформации, и риск обрушения отсутствовал. Более того, после антикоррозионной обработки (цинкования и нанесения покрытия) срок службы стали может составлять 50–100 лет, при этом затраты на обслуживание значительно ниже, чем у бетонных конструкций.
(IV) Защита окружающей среды и устойчивое развитие
Уровень переработки стали превышает 90%, что позволяет переплавлять и перерабатывать её после сноса, исключая загрязнение строительными отходами. Более того, стальные конструкции не требуют опалубки и обслуживания, требуют минимального количества мокрых работ на площадке и снижают выбросы пыли более чем на 60% по сравнению с бетонными конструкциями, что соответствует принципам экологичного строительства. Например, после демонтажа ледового стадиона «Ледяной куб» к зимним Олимпийским играм 2022 года в Пекине некоторые компоненты были повторно использованы в других проектах, что позволило добиться переработки ресурсов.
Широкое применение стальных конструкций
(I) Строительство
Общественные здания: стадионы, аэропорты, конференц- и выставочные центры и т. д. используют стальные конструкции для достижения больших пролетов и просторных проектов.
Жилые здания: сборные стальные жилые дома становятся все более популярными и могут отвечать индивидуальным требованиям к жилью.
Коммерческие здания: сверхвысокие офисные здания и торговые центры, в которых используются стальные конструкции для достижения сложных проектов и эффективности строительства.
(II) Транспорт
Мостостроение: морские и железнодорожные мосты. Стальные мосты обеспечивают большие пролёты и устойчивость к сильным ветрам и землетрясениям.
Железнодорожный транспорт: навесы станций метро и балки рельсового транспорта.
(III) Промышленный
Промышленные предприятия: заводы тяжёлого машиностроения и металлургические заводы. Стальные конструкции выдерживают нагрузку от крупногабаритного оборудования и облегчают последующую его модернизацию.
Складские помещения: холодильные склады и логистические центры. Каркасные конструкции портального типа отвечают требованиям к большепролётному хранению и быстро возводятся и вводятся в эксплуатацию.
(IV) Энергия
Энергетические объекты: основные здания тепловых электростанций и опоры линий электропередачи. Стальные конструкции рассчитаны на высокие нагрузки и суровые условия окружающей среды. Новая энергетика: башни ветряных турбин и системы крепления фотоэлектрических систем имеют лёгкие стальные конструкции для удобства транспортировки и монтажа, способствуя развитию чистой энергетики.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о стальных конструкциях.
КОРОЛЕВСКАЯ ГРУППА
Адрес
Зона развития промышленности Каншэн,
Район Уцин, город Тяньцзинь, Китай.
Электронная почта
Часы
Понедельник-Воскресенье: круглосуточное обслуживание
Время публикации: 30 сентября 2025 г.