Berita - Struktur Keluli: Sistem Struktur Utama dalam Kejuruteraan Moden

Dalam seni bina kontemporari, pengangkutan, industri dan kejuruteraan tenaga,struktur keluli, dengan kelebihan bergandanya dari segi bahan dan struktur, telah menjadi daya teras yang memacu inovasi dalam teknologi kejuruteraan. Menggunakan keluli sebagai bahan galas beban terasnya, ia melangkaui batasan struktur tradisional melalui pengeluaran perindustrian dan pemasangan modular, menyediakan penyelesaian yang cekap untuk pelbagai projek yang kompleks.

Kelebihan dan Kekurangan Struktur Keluli - CHINA ROYAL STEEL

Definisi dan Sifat Struktur Keluli
Struktur keluli merujuk kepada sistem struktur galas beban yang terdiri daripadaplat keluli, bahagian keluli (Rasuk H, Saluran U, keluli sudut, dll.), dan paip keluli, yang diikat melalui kimpalan, bolt berkekuatan tinggi atau rivet. Intipatinya adalah untuk memanfaatkan kekuatan dan ketahanan keluli yang tinggi untuk memindahkan beban menegak (berat mati dan berat peralatan) dan beban mendatar (angin dan gempa bumi) secara sekata dari bangunan atau projek ke asasnya, memastikan kestabilan struktur. Berbanding dengan struktur konkrit, kelebihan teras struktur keluli terletak pada sifat mekanikalnya: kekuatan tegangannya boleh mencapai lebih 345 MPa, lebih daripada 10 kali ganda daripada konkrit biasa; dan keplastikan yang sangat baik membolehkannya berubah bentuk di bawah beban tanpa pecah, memberikan jaminan keselamatan struktur berganda. Ciri ini menjadikannya sangat diperlukan dalam senario rentang besar, bangunan tinggi dan beban berat.

Jenis Utama Struktur Keluli

(I) Pengelasan mengikut Bentuk Struktur
Struktur Kerangka Gerbang: Struktur ini, yang terdiri daripada tiang dan rasuk, membentuk rangka kerja berbentuk "gerbang", digandingkan dengan sistem sokongan. Ia sesuai untuk kilang perindustrian, gudang logistik, pasar raya dan struktur lain. Rentang biasa adalah antara 15 hingga 30 meter, dengan sesetengahnya melebihi 40 meter. Komponen boleh dibuat pasang siap di kilang, membolehkan pemasangan di tapak hanya dalam masa 15 hingga 30 hari. Contohnya, gudang Taman Logistik No. 1 Asia JD.com terutamanya menggunakan struktur jenis ini.
Struktur Kekuda: Struktur ini terdiri daripada rod lurus yang disambungkan oleh nod untuk membentuk geometri segi tiga atau trapezoid. Rod hanya tertakluk kepada daya paksi, dengan menggunakan sepenuhnya kekuatan keluli. Struktur kekuda biasanya digunakan pada bumbung stadium dan rentang utama jambatan. Contohnya, pengubahsuaian Stadium Pekerja Beijing menggunakan struktur kekuda untuk mencapai rentang bebas tiang 120 meter.
Struktur rangka: Sistem ruang yang dibentuk dengan menghubungkan rasuk dan tiang secara tegar menawarkan pelan lantai yang fleksibel dan merupakan pilihan utama untuk bangunan pejabat tinggi dan hotel.
Struktur grid: Grid ruang yang terdiri daripada berbilang ahli, selalunya dengan nod segi tiga dan segi empat sama yang sekata, menawarkan integriti yang kukuh dan rintangan gempa bumi yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas di terminal lapangan terbang dan pusat konvensyen.

(II) Pengelasan mengikut Ciri-ciri Beban
Anggota lenturan: Diwakili oleh rasuk, anggota ini menahan momen lenturan, dengan mampatan di bahagian atas dan tegangan di bahagian bawah. Ia sering menggunakan keratan-H atau keratan kotak yang dikimpal, seperti rasuk kren di kilang perindustrian, dan mesti memenuhi keperluan kekuatan dan rintangan lesu.
Anggota yang dibebani secara paksi: Anggota ini hanya tertakluk kepada tegangan/mampatan paksi, seperti rod pengikat kekuda dan anggota grid. Rod pengikat direka bentuk untuk kekuatan, manakala rod mampatan memerlukan kestabilan. Tiub bulat atau keratan keluli sudut biasanya digunakan. Komponen yang dibebani secara eksentrik: Komponen ini tertakluk kepada kedua-dua daya paksi dan momen lenturan, seperti tiang rangka. Disebabkan oleh sifat eksentrik beban pada hujung rasuk, keratan rentas simetri (seperti tiang kotak) diperlukan untuk mengimbangi daya dan ubah bentuk.

Kelebihan Teras Struktur Keluli
(I) Sifat Mekanikal yang Cemerlang
Kekuatan yang tinggi dan berat yang rendah adalah kelebihan struktur keluli yang paling ketara. Untuk rentang tertentu, berat mati rasuk keluli hanya 1/3-1/5 daripada rasuk konkrit. Contohnya, kekuda keluli rentang 30 meter mempunyai berat kira-kira 50 kg/m, manakala rasuk konkrit mempunyai berat lebih daripada 200 kg/m. Ini bukan sahaja mengurangkan kos asas (sebanyak 20%-30%) tetapi juga mengurangkan kesan seismik, sekali gus meningkatkan keselamatan seismik struktur.
(II) Kecekapan Pembinaan Tinggi
Lebih 90% komponen struktur keluli dipasang pasang siap di kilang dengan ketepatan tahap milimeter. Pemasangan di tapak hanya memerlukan pengangkatan dan penyambungan. Contohnya, bangunan pejabat keluli 10 tingkat hanya mengambil masa 6-8 bulan dari pengeluaran komponen hingga siap, pengurangan masa pembinaan sebanyak 40% berbanding struktur konkrit. Contohnya, projek kediaman keluli pasang siap di Shenzhen mencapai kelajuan pembinaan "satu tingkat setiap tujuh hari", sekali gus mengurangkan kos buruh di tapak dengan ketara.
(III) Rintangan dan Ketahanan Gempa Bumi yang Kuat
Ketahanan keluli membolehkan struktur keluli melesapkan tenaga melalui ubah bentuk semasa gempa bumi. Contohnya, semasa gempa bumi Wenchuan 2008, sebuah kilang struktur keluli di Chengdu hanya mengalami ubah bentuk kecil dan tiada risiko runtuh. Tambahan pula, selepas rawatan anti-karat (penggelaman dan penyalutan), keluli boleh mempunyai jangka hayat selama 50-100 tahun, dengan kos penyelenggaraan yang jauh lebih rendah daripada struktur konkrit.
(IV) Perlindungan dan Kemampanan Alam Sekitar
Kadar kitar semula keluli melebihi 90%, membolehkan ia dilebur semula dan diproses selepas perobohan, sekali gus menghapuskan pencemaran sisa pembinaan. Tambahan pula, pembinaan keluli tidak memerlukan acuan atau penyelenggaraan, memerlukan kerja basah di tapak yang minimum, dan mengurangkan pelepasan habuk sebanyak lebih 60% berbanding struktur konkrit, sejajar dengan prinsip bangunan hijau. Contohnya, selepas pembongkaran tempat Kiub Ais untuk Sukan Olimpik Musim Sejuk Beijing 2022, beberapa komponen telah digunakan semula dalam projek lain, mencapai kitar semula sumber.

Penggunaan Struktur Keluli yang Meluas
(I) Pembinaan
Bangunan awam: Stadium, lapangan terbang, pusat konvensyen dan pameran, dan sebagainya, bergantung pada struktur keluli untuk mencapai rentang yang besar dan reka bentuk yang luas.
Bangunan kediaman: Kediaman berstruktur keluli pasang siap menjadi semakin popular dan dapat memenuhi keperluan perumahan yang diperibadikan.
Bangunan komersial: Bangunan pejabat dan pusat membeli-belah bertingkat tinggi, yang menggunakan struktur keluli untuk mencapai reka bentuk yang kompleks dan pembinaan yang cekap.
(II) Pengangkutan
Kejuruteraan jambatan: Jambatan rentas laut dan jambatan kereta api. Jambatan keluli menawarkan rentangan yang luas dan tahan angin dan gempa bumi yang kuat.
Transit kereta api: Kanopi stesen kereta api bawah tanah dan rasuk landasan kereta api ringan.
(III) Perindustrian
Loji perindustrian: Loji jentera berat dan loji metalurgi. Struktur keluli boleh menahan beban peralatan besar dan memudahkan pengubahsuaian peralatan berikutnya.
Kemudahan pergudangan: Gudang rantaian sejuk dan pusat logistik. Struktur rangka portal memenuhi keperluan penyimpanan rentang besar dan pantas untuk dibina dan ditugaskan.
(IV) Tenaga
Kemudahan kuasa: Bangunan utama loji janakuasa terma dan menara penghantaran. Struktur keluli sesuai untuk beban tinggi dan persekitaran luar yang keras. Tenaga Baharu: Menara turbin angin dan sistem pelekap fotovoltaik mempunyai struktur keluli ringan untuk pengangkutan dan pemasangan yang mudah, menyokong pembangunan tenaga bersih.