В современной архитектуре, транспорте, промышленности и энергетическом машиностроении,стальная конструкцияБлагодаря своим двойным преимуществам как в материальном, так и в конструктивном плане, сталь стала ключевой движущей силой инноваций в инженерных технологиях. Используя сталь в качестве основного несущего материала, она преодолевает ограничения традиционных конструкций за счет промышленного производства и модульной установки, предоставляя эффективные решения для широкого спектра сложных проектов.
Определение и природа стальных конструкций
Стальная конструкция — это несущая конструктивная система, состоящая изстальные пластиныстальные профили (H-образные балки, U-каналы, уголковая стальи т. д.), а также стальные трубы, закрепленные сваркой, высокопрочными болтами или заклепками. Суть заключается в использовании высокой прочности и ударной вязкости стали для равномерной передачи вертикальных нагрузок (собственный вес и вес оборудования) и горизонтальных нагрузок (ветер и землетрясения) от здания или проекта к его фундаменту, обеспечивая структурную устойчивость. По сравнению с железобетонными 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 их превосходная пластичность позволяет им деформироваться под нагрузкой без разрушения, обеспечивая двойную гарантию структурной безопасности. Эта характеристика делает их незаменимыми в сценариях с большими пролетами, высотными зданиями и тяжелыми нагрузками.
Основные типы стальных конструкций
(I) Классификация по структурной форме
Каркасная конструкция типа «ворота»: Эта конструкция, состоящая из колонн и балок, образует каркас в форме «ворот», соединенный с несущей системой. Она подходит для промышленных предприятий, логистических складов, супермаркетов и других сооружений. Типичные пролеты варьируются от 15 до 30 метров, а некоторые превышают 40 метров. Компоненты могут быть предварительно изготовлены на заводах, что позволяет выполнить монтаж на месте всего за 15-30 дней. Например, склады крупнейшего в Азии логистического парка JD.com в основном используют именно этот тип конструкции.
Ферменная конструкция: Эта конструкция состоит из прямых стержней, соединенных узлами, образуя треугольную или трапециевидную геометрию. Стержни подвергаются только осевым нагрузкам, что позволяет в полной мере использовать прочность стали. Ферменные конструкции широко используются в крышах стадионов и главных пролетах мостов. Например, при реконструкции Пекинского стадиона рабочих была применена ферменная конструкция для достижения пролета длиной 120 метров без колонн.
Каркасные конструкции: пространственная система, образованная жестко соединенными балками и колоннами, обеспечивает гибкую планировку помещений и является основным выбором для высотных офисных зданий и гостиниц.
Сетчатые конструкции: Пространственная сетка, состоящая из множества элементов, часто с узлами в виде правильных треугольников и квадратов, обеспечивает высокую прочность и отличную сейсмостойкость. Они широко используются в терминалах аэропортов и конференц-центрах.
(II) Классификация по характеристикам нагрузки
Изгибные элементы: Представленные балками, эти элементы выдерживают изгибающие моменты, сжимаясь в верхней части и растягиваясь в нижней. В них часто используются двутавровые или сварные коробчатые профили, например, балки кранов на промышленных предприятиях, и они должны соответствовать требованиям как по прочности, так и по усталостной прочности.
Элементы, подверженные осевой нагрузке: Эти элементы испытывают только осевое растяжение/сжатие, например, стяжные стержни ферм и элементы каркаса. Стяжные стержни рассчитаны на прочность, тогда как сжимающие стержни требуют устойчивости. Обычно используются круглые трубы или уголковые стальные профили. Эксцентрично нагруженные элементы: Они подвержены как осевым силам, так и изгибающим моментам, например, колонны каркаса. Из-за эксцентриситета нагрузки на концах балки для уравновешивания сил и деформаций требуются симметричные поперечные сечения (например, коробчатые колонны).
Основные преимущества стальных конструкций
(I) Превосходные механические свойства
Наиболее существенными преимуществами стальных конструкций являются высокая прочность и малый вес. При заданном пролете собственный вес стальной балки составляет всего 1/3-1/5 от веса железобетонной балки. Например, стальная ферма пролетом 30 метров весит приблизительно 50 кг/м, в то время как железобетонная балка весит более 200 кг/м. Это не только снижает затраты на фундамент (на 20-30%), но и смягчает сейсмические воздействия, повышая сейсмическую безопасность конструкции.
(II) Высокая эффективность строительства
Более 90% компонентов стальных конструкций изготавливаются на заводах с точностью до миллиметра. Монтаж на месте требует только подъема и соединения. Например, строительство 10-этажного офисного здания из стали занимает всего 6-8 месяцев от производства компонентов до завершения, что на 40% сокращает время строительства по сравнению с железобетонными конструкциями. Например, в проекте строительства сборного стального жилого дома в Шэньчжэне была достигнута скорость строительства «один этаж за семь дней», что значительно снизило затраты на рабочую силу на строительной площадке.
(III) Высокая сейсмостойкость и долговечность
Прочность стали позволяет стальным конструкциям рассеивать энергию за счет деформации во время землетрясений. Например, во время землетрясения в Вэньчуане в 2008 году завод по производству стальных конструкций в Чэнду получил лишь незначительные деформации и не подвергался риску обрушения. Кроме того, после антикоррозионной обработки (цинкования и нанесения покрытия) сталь может иметь срок службы 50-100 лет, при этом затраты на техническое обслуживание значительно ниже, чем у железобетонных конструкций.
(IV) Охрана окружающей среды и устойчивое развитие
Уровень переработки стали превышает 90%, что позволяет переплавлять и перерабатывать ее после демонтажа, устраняя загрязнение строительными отходами. Кроме того, стальные конструкции не требуют опалубки или технического обслуживания, что минимизирует объем работ на строительной площадке и снижает выбросы пыли более чем на 60% по сравнению с бетонными конструкциями, соответствуя принципам «зеленого» строительства. Например, после демонтажа ледового комплекса Ice Cube для зимних Олимпийских игр 2022 года в Пекине некоторые компоненты были повторно использованы в других проектах, что позволило осуществить переработку ресурсов.
Широкое применение стальных конструкций
(I) Строительство
Общественные здания: стадионы, аэропорты, конгресс-центры и выставочные комплексы и т. д. используют стальные конструкции для создания больших пролетов и просторных помещений.
Жилые здания: сборные стальные каркасные дома становятся все более популярными и могут удовлетворять индивидуальные потребности в жилье.
Коммерческие здания: сверхвысотные офисные здания и торговые центры, в которых используются стальные конструкции для реализации сложных проектов и эффективного строительства.
(II) Транспорт
Мостостроение: морские и железнодорожные мосты. Стальные мосты отличаются большими пролетами и высокой ветро- и сейсмостойкостью.
Железнодорожный транспорт: навесы над станциями метро и балки путей легкорельсового транспорта.
(III) Промышленный
Промышленные предприятия: заводы по производству тяжелого оборудования и металлургические заводы. Стальные конструкции способны выдерживать нагрузки от крупногабаритного оборудования и облегчают последующую модификацию оборудования.
Складские помещения: Холодильные склады и логистические центры. Каркасные конструкции портального типа отвечают требованиям к хранению больших пролетов и быстро возводятся и вводятся в эксплуатацию.
(IV) Энергия
Энергетические сооружения: Главные здания тепловых электростанций и опоры линий электропередачи. Стальные конструкции подходят для высоких нагрузок и суровых условий окружающей среды. Новая энергетика: Башни ветряных турбин и системы крепления фотоэлектрических панелей имеют легкие стальные конструкции для удобной транспортировки и монтажа, что способствует развитию чистой энергетики.
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о стальных конструкциях.
КОРОЛЕВСКАЯ ГРУППА
Адрес
Промышленная зона развития Каншэн,
Район Уцин, город Тяньцзинь, Китай.
Электронная почта
Часы
Понедельник-Воскресенье: круглосуточное богослужение.
Дата публикации: 30 сентября 2025 г.