Nieuws - Staalconstructie: een belangrijk structureel systeem in de moderne techniek

In de hedendaagse architectuur, transport, industrie en energietechniek,stalen constructie, met zijn dubbele voordelen op het gebied van zowel materiaal als structuur, is uitgegroeid tot een belangrijke drijvende kracht achter innovatie in de technische technologie. Door staal als dragend kernmateriaal te gebruiken, overstijgt het de beperkingen van traditionele constructies door middel van geïndustrialiseerde productie en modulaire installatie, en biedt het efficiënte oplossingen voor een breed scala aan complexe projecten.

Voor- en nadelen van staalconstructies - CHINA ROYAL STEEL

Definitie en aard van staalconstructie
Met staalconstructie wordt een dragend constructiesysteem bedoeld dat bestaat uitstalen platen, stalen profielen (H-balken, U-kanalen, hoekstaal, enz.) en stalen buizen, bevestigd door middel van lassen, bouten met hoge sterkte of klinknagels. De essentie ervan is om de hoge sterkte en taaiheid van staal te benutten om verticale belastingen (eigen gewicht en gewicht van apparatuur) en horizontale belastingen (wind en aardbevingen) gelijkmatig over te brengen van een gebouw of project naar de fundering, waardoor de structurele stabiliteit wordt gegarandeerd. Vergeleken met betonconstructies ligt het belangrijkste voordeel van staalconstructies in hun mechanische eigenschappen: hun treksterkte kan oplopen tot meer dan 345 MPa, meer dan 10 keer die van gewoon beton; en hun uitstekende plasticiteit zorgt ervoor dat ze onder belasting kunnen vervormen zonder te breken, wat een dubbele garantie biedt voor de structurele veiligheid. Deze eigenschap maakt ze onvervangbaar in scenario's met grote overspanningen, hoogbouw en zware belasting.

Belangrijkste soorten staalconstructies

(I) Classificatie op basis van structurele vorm
Gateway Frame Structure: Deze constructie, bestaande uit kolommen en balken, vormt een "gateway"-vormig raamwerk, gekoppeld aan een ondersteunend systeem. Het is geschikt voor industriële installaties, logistieke magazijnen, supermarkten en andere gebouwen. De gebruikelijke overspanningen variëren van 15 tot 30 meter, met soms meer dan 40 meter. Componenten kunnen in fabrieken worden geprefabriceerd, waardoor installatie op locatie in slechts 15 tot 30 dagen mogelijk is. Zo maken de magazijnen van JD.com's Asia No. 1 Logistics Park voornamelijk gebruik van dit type constructie.
Vakwerkconstructie: Deze constructie bestaat uit rechte staven die met knooppunten met elkaar verbonden zijn en zo een driehoekige of trapeziumvormige geometrie vormen. De staven worden uitsluitend aan axiale krachten blootgesteld, waardoor de sterkte van het staal optimaal wordt benut. Vakwerkconstructies worden vaak gebruikt in stadiondaken en hoofdoverspanningen van bruggen. Zo werd bij de renovatie van het Beijing Workers' Stadium een vakwerkconstructie gebruikt om een kolomvrije overspanning van 120 meter te realiseren.
Frameconstructies: Een ruimtelijk systeem dat bestaat uit stijf verbonden balken en kolommen, biedt flexibele plattegronden en is de meest voorkomende keuze voor hoge kantoorgebouwen en hotels.
Rasterstructuren: Een ruimtelijk raster bestaande uit meerdere elementen, vaak met regelmatige driehoekige en vierkante knooppunten, biedt een sterke integriteit en uitstekende aardbevingsbestendigheid. Ze worden veel gebruikt in luchthaventerminals en congrescentra.

(II) Classificatie op basis van belastingskenmerken
Buigende elementen: Deze elementen, vertegenwoordigd door balken, zijn bestand tegen buigmomenten, met druk aan de bovenkant en trek aan de onderkant. Ze maken vaak gebruik van H-profielen of gelaste kokerprofielen, zoals kraanbalken in industriële installaties, en moeten voldoen aan zowel sterkte- als vermoeiingsweerstandseisen.
Axiaal belaste elementen: Deze elementen zijn alleen onderhevig aan axiale trek/druk, zoals spant- en rasterstaven. Trekstaven zijn ontworpen voor sterkte, terwijl drukstaven stabiliteit vereisen. Meestal worden ronde buizen of hoekstaalprofielen gebruikt. Excentrisch belaste componenten: Deze worden blootgesteld aan zowel axiale krachten als buigmomenten, zoals framekolommen. Vanwege de excentriciteit van de belasting aan de uiteinden van de liggers zijn symmetrische doorsneden (zoals kokerkolommen) vereist om de krachten en vervormingen te compenseren.

Belangrijkste voordelen van staalconstructies
(I) Uitstekende mechanische eigenschappen
Hoge sterkte en een laag gewicht zijn de belangrijkste voordelen van staalconstructies. Bij een gegeven overspanning bedraagt het eigen gewicht van een stalen balk slechts 1/3 tot 1/5 van dat van een betonnen balk. Zo weegt een stalen vakwerkligger met een overspanning van 30 meter ongeveer 50 kg/m, terwijl een betonnen balk meer dan 200 kg/m weegt. Dit verlaagt niet alleen de funderingskosten (met 20%-30%), maar vermindert ook seismische effecten, waardoor de seismische veiligheid van de constructie verbetert.
(II) Hoge bouwefficiëntie
Meer dan 90% van de stalen constructiecomponenten wordt in fabrieken geprefabriceerd met millimeterprecisie. De installatie ter plaatse vereist alleen hijsen en verbinden. Zo duurt een stalen kantoorgebouw van 10 verdiepingen slechts 6-8 maanden van componentproductie tot voltooiing, een verkorting van de bouwtijd met 40% ten opzichte van een betonnen constructie. Zo behaalde een geprefabriceerd stalen woonproject in Shenzhen een bouwsnelheid van "één verdieping per zeven dagen", wat de arbeidskosten op de bouwplaats aanzienlijk verlaagde.
(III) Sterke aardbevingsbestendigheid en duurzaamheid
De taaiheid van staal zorgt ervoor dat stalen constructies energie kunnen afgeven door vervorming tijdens aardbevingen. Zo liep een staalfabriek in Chengdu tijdens de aardbeving in Wenchuan in 2008 slechts lichte vervorming op en was er geen instortingsgevaar. Bovendien kan staal na een corrosiewerende behandeling (verzinken en coaten) een levensduur hebben van 50 tot 100 jaar, met veel lagere onderhoudskosten dan betonconstructies.
(IV) Milieubescherming en duurzaamheid
Het recyclingpercentage van staal bedraagt meer dan 90%, waardoor het na de sloop opnieuw kan worden gesmolten en verwerkt, waardoor vervuiling door bouwafval wordt voorkomen. Bovendien vereist staalconstructie geen bekisting of onderhoud, is er minimale natte arbeid op de bouwplaats nodig en wordt de stofemissie met meer dan 60% verminderd ten opzichte van betonconstructies, wat in lijn is met de principes van duurzaam bouwen. Zo werden na de ontmanteling van de Ice Cube-locatie voor de Olympische Winterspelen van 2022 in Peking sommige componenten hergebruikt in andere projecten, waardoor recycling van grondstoffen mogelijk werd.

Brede toepassing van staalconstructies
(I) Bouw
Openbare gebouwen: stadions, luchthavens, congres- en tentoonstellingscentra en dergelijke zijn afhankelijk van staalconstructies om grote overspanningen en ruimtelijke ontwerpen te realiseren.
Woongebouwen: geprefabriceerde woningen met een stalen constructie worden steeds populairder en kunnen voldoen aan persoonlijke woonbehoeften.
Commerciële gebouwen: Zeer hoge kantoorgebouwen en winkelcentra, die gebruik maken van staalconstructies om complexe ontwerpen en efficiënte constructies te realiseren.
(II) Vervoer
Bruggenbouw: Zeebruggen en spoorbruggen. Stalen bruggen bieden grote overspanningen en een hoge wind- en aardbevingsbestendigheid.
Spoorwegvervoer: luifels van metrostations en liggers van lightrailrails.
(III) Industrieel
Industriële installaties: Zware machinefabrieken en metallurgische installaties. Stalen constructies kunnen de belasting van grote apparatuur dragen en maken latere aanpassingen aan de apparatuur mogelijk.
Magazijnfaciliteiten: koelhuizen en logistieke centra. Portaalframeconstructies voldoen aan de eisen voor opslag met grote overspanningen en zijn snel te bouwen en in gebruik te nemen.
(IV) Energie
Energiecentrales: Hoofdgebouwen en hoogspanningsmasten van thermische energiecentrales. Stalen constructies zijn geschikt voor hoge belastingen en zware buitenomstandigheden. Nieuwe energie: Windturbinetorens en fotovoltaïsche montagesystemen zijn voorzien van lichtgewicht stalen constructies voor eenvoudig transport en installatie, ter ondersteuning van de ontwikkeling van schone energie.