Tidak seperti bingkai ruang rata konvensional atau bingkai tegar portal, Struktur Cangkang Kekisi Keluli Span Panjang menggunakan sistem galas beban grid spatial melengkung. Walaupun struktur rata bergantung terutamanya pada tindakan lenturan, sistem ini mencapai kapasiti galas beban melalui gabungan tujahan lengkung shell dan tindakan paksi anggota spatial.
Sistem ini bukan sekadar himpunan ahli individu tetapi penyelesaian bersepadu yang lengkap yang terdiri daripada nod struktur, galas gelongsor, elemen asas tahan tujah, sampul bumbung dan perlindungan kilat/karat. Ia direka bentuk khusus untuk menangani cabaran struktur yang berkaitan dengan bumbung bebas tiang melebihi 60 meter dalam rentang, geometri melengkung yang kompleks dan tapak yang tertakluk kepada beban angin dan salji yang lebat. Mengimbangi estetika seni bina dengan keselamatan operasi jangka panjang, ia telah menjadi pilihan arus perdana untuk membina bumbung kemudahan perindustrian ultra-besar dan tempat awam.
Struktur Cangkerang Kekisi Keluli Span Panjang—sering dirujuk sebagai "kekisi keluli"—adalah sejenis struktur grid spatial yang sangat statik tidak tentu. Ia pada asasnya adalah bingkai ruang rata yang telah melengkung untuk membentuk permukaan melengkung berterusan, merangkumi geometri paraboloid sfera, elipsoidal, silinder dan hiperbolik. Ciri yang menentukan ialah penjanaan tujahan gerbang mendatar ke luar, memerlukan sokongan, rasuk gelang, atau asas tahan tujah untuk mengatasi daya dalaman. Sebaliknya, bingkai ruang rata menanggung beban terutamanya dalam arah menegak dan tidak menjana tujahan gerbang mendatar; prinsip mekanikal asas yang mengawal kedua-dua sistem adalah berbeza sama sekali.
- Pemuatan Ahli: Terutamanya ketegangan paksi dan mampatan; ketiadaan tegasan lentur tempatan memastikan pengagihan tegasan seragam.
- Pemindahan Beban: Beban bumbung menegak diselesaikan sepanjang arah tangen permukaan melengkung ke dalam daya paksi dalam cangkerang; laluan beban adalah pendek, mengakibatkan kehilangan tenaga yang minimum.
- Kesesuaian Operasi: Struktur berlebihan yang sangat statik tidak tentu; kegagalan ahli setempat tidak mencetuskan keruntuhan global, menawarkan daya tahan yang unggul terhadap kejadian angin, salji dan seismik secara tiba-tiba.
- Cangkang Kekisi Keluli Lapisan Tunggal: Susunan ahli satu lapisan dengan berat diri yang sangat rendah; sesuai untuk kubah kaca kecil hingga sederhana (15–60m) dan astaka landskap kecil; hanya terpakai di kawasan dengan angin rendah dan beban salji; kebanyakannya menggunakan nod hab keluli tuang.
- Lapisan dua Bolted-ball Lattice Shell: Konfigurasi grid dua lapis yang terdiri daripada kord atas dan bawah dengan ahli web yang menyambung; menawarkan kekakuan yang tinggi; sesuai untuk reban arang batu berskala besar (30–100m) standard dan cangkerang simpanan silinder; pilihan pilihan untuk tapak pedalaman dengan keadaan angin dan salji standard.
- Cangkerang Kekisi Bebola Kimpalan Dua Lapisan: Mempunyai kimpalan penembusan penuh pada nod sfera, memberikan rintangan yang luar biasa terhadap ubah bentuk; sesuai untuk rentang ultra-besar (60–200m) dan kemudahan penyimpanan beban berat di kawasan pantai tertakluk kepada angin kencang dan salji lebat.
Kriteria Pemilihan Bahan Utama: Keluli Q235B dipilih untuk rentang ≤60m dan beban bumbung ≤0.9 kN/m²; Keluli Q355B digunakan untuk jarak >60m, bangsal arang batu beban berat, dan kawasan pantai.
Terdiri daripada anggota keratan berongga bulat (CHS) potong tersuai dan tiga jenis nod khusus; semua anggota dipotong mengikut panjang tertentu berdasarkan kelengkungan permukaan dan bukannya menggunakan panjang piawai. Bahan asas termasuk paip keluli lancar dan paip keluli dikimpal frekuensi tinggi, dengan spesifikasi antara φ60×3.5 hingga φ219×10. Senario aplikasi yang dibezakan untuk jenis nod:
- Sfera berongga berbolted: Cengkerang silinder lengkung rendah dan cengkerang retikulasi konvensional dua lapisan; dipasang di tapak menggunakan bolt, memerlukan sifar kimpalan di tapak.
- Sfera berongga yang dikimpal: Struktur rentang besar, beban berat dan cangkerang tebal; menampilkan tulang rusuk pengerasan anulus dalaman untuk menentang ubah bentuk penghancuran tempatan.
- Nod hab keluli tuang: Khusus untuk kubah melengkung satu lapisan; menggunakan sambungan pemalam dan menawarkan tahap tertinggi penyeragaman komponen.
Pengikat berkait: Sistem sfera berbolted menggunakan bolt berkekuatan tinggi Gred 10.9 standard, kepala kon, plat pengedap dan lengan; sistem sfera yang dikimpal tidak mempunyai pengikat standard, bergantung sepenuhnya pada kimpalan punggung penembusan penuh dengan tepi serong.
Tujahan gerbang mendatar bagi cangkerang retikulasi adalah 3–5 kali ganda daripada rangka ruang; pemilihan sokongan yang salah secara langsung boleh menyebabkan bumbung runtuh. Empat jenis sokongan dan senario aplikasinya:
- Sokongan berengsel tetap: Terletak di sudut bangunan; menahan anjakan mendatar menegak dan dua hala, menanggung lebih 60% daripada tujahan lengkung cengkerang, dan membenarkan putaran kecil untuk melegakan tekanan.
- Sokongan gelongsor satu arah: Luncurkan sepanjang arah lilitan atau jejari; direka khusus untuk melepaskan tujahan haba yang disebabkan oleh perbezaan suhu bermusim, mencegah keretakan akibat pengembangan dan pengecutan haba.
- Sokongan berengsel tegangan: Digunakan di kawasan pantai atau terbuka, tapak terdedah; menahan daya sedutan angin negatif dan menghalang cengkerang retikulasi daripada terangkat atau tercabut oleh angin.
- Penyokong anjal: Digunakan untuk tapak dengan penyelesaian asas yang tidak rata atau untuk cengkerang retikulasi dua lengkung yang tidak teratur; menyesuaikan diri dengan ubah bentuk asas untuk melaraskan pengagihan beban.
Aksesori sokongan: Plat asas tebal 18–30 mm, rusuk mengeras sisi 12–20 mm, bolt penambat tertanam Q355B dan shim meratakan/anti-gelincir.
Tudung cerucuk terpencil piawai tidak dapat mengatasi tujahan luar yang dijana oleh cengkerang retikulasi; oleh itu, peneguhan yang disasarkan diperlukan. Asas menggunakan penutup cerucuk terpencil konkrit bertetulang C30–C35, asas jalur atau penutup cerucuk. Rasuk tanah anti-angkat dan tiang pengimbang konkrit dipasang pada bahagian luar asas untuk menahan anjakan ke luar. Toleransi kerataan untuk plat galas keluli tertanam ditetapkan pada ≤2 mm untuk memastikan gelongsor licin galas.
Sistem kepungan bumbung terdiri daripada tiga jenis: panel jahitan berdiri aluminium-magnesium-mangan untuk cangkerang tong melengkung, kaca penebat terbaja untuk kubah siang hari, dan kepingan keluli bersalut warna berprofil untuk gudang arang batu tertutup. Anggota struktur sekunder terdiri sepenuhnya daripada purlin keratan C dan Z bergalvani panas, ditambah dengan batang pengikat bumbung dan tupang cucur atap. Kestabilan sisi dipastikan oleh rasuk gelang konkrit bertetulang luar yang mengandungi tujahan gerbang keseluruhan, bersama dengan pendakap keluli tambahan pada hujung gable dan antara tiang untuk mengelakkan anjakan sisi pada hujungnya.
- Anti-karat: Ketebalan salutan bergalvani celup panas ≥85μm untuk tapak pedalaman standard dan ≥120μm untuk tapak pantai yang terdedah kepada semburan garam; pembaikan tergalvani yang rosak di tapak melibatkan letupan kasar Sa2.5 diikuti dengan sistem salutan kaya zink epoksi tiga lapisan.
- Ketahanan kebakaran: Tempat awam disalut dengan salutan kalis api intumescent filem nipis (dinilai untuk rintangan api 0.5j–2.0j); bangsal arang batu industri tertutup tidak memerlukan salutan tahan api standard.
- Perlindungan kilat: Ahli kord atas berfungsi sebagai jaringan penangkap kilat semula jadi, disambungkan ke bar tetulang utama asas melalui bolt penambat galas untuk membentuk litar pembumian yang lengkap; tiada jalur perlindungan kilat tambahan diperlukan.
Anggota tiub keluli + bola berbolted + penyokong berengsel gelongsor satu arah + asas tahan tujah jalur + pelapisan keluli bersalut warna; sesuai untuk gudang arang batu kering tertutup dan silo agregat; kos terendah dan tempoh pembinaan terpendek.
Tiub dikimpal berdinding tebal + sfera berongga yang dikimpal tegar + penyokong tahan ketegangan tetap + asas penutup cerucuk + bumbung aluminium-magnesium-mangan; sesuai untuk kubah rentang besar di stadium dan terminal lapangan terbang; menawarkan lebihan tertinggi terhadap beban angin dan salji.
Tiub pekeliling melengkung standard + nod hab keluli tuang + penyokong berengsel ringan + bumbung jendela kaca; sesuai untuk atrium landskap dan dewan pameran kecil; menawarkan daya tarikan estetik yang unggul.
Untuk rentang 100m, penggunaan keluli adalah 18%–25% lebih rendah daripada bingkai ruang rata dua lapis; kesan gerbang cangkerang secara semula jadi mengedarkan beban, menghapuskan keperluan untuk tetulang struktur masa hadapan.
Mampu membentuk bentuk bumbung sfera atau kompleks dua lengkung; melebihi had rentang ekonomi 36m bagi bingkai tegar portal dan memenuhi keperluan kelulusan untuk bentuk seni bina yang unik.
Geometri melengkung menyediakan cerun yang wujud untuk saliran, menghapuskan keperluan untuk lapisan isian tambahan untuk mencipta cerun dan mengurangkan risiko penyelenggaraan yang berkaitan dengan kebocoran bumbung dan kolam air.
Sebagai struktur yang sangat statik tidak tentu, ia mengatasi semua struktur keluli satah dalam menentang angin skala 12 Beaufort, ribut salji dan aktiviti seismik serantau.
Menyokong pemasangan tanah bersepadu diikuti dengan pengangkatan hidraulik; mengurangkan kerja altitud tinggi sebanyak 70%, sekali gus mengurangkan kadar kemalangan keselamatan di tapak.
Bahagian berongga bulat seragam memudahkan penyingkiran dan pemeriksaan karat; bumbung melengkung membolehkan air hujan dan habuk menggelongsor secara semula jadi, memotong kekerapan pembersihan separuh.
Bingkai tegar portal hanya mengalami lenturan satah, satu arah; kos meningkat apabila rentang melebihi 36m, dan mereka tidak boleh membentuk bentuk melengkung. Bingkai ruang rata bergantung semata-mata pada ketegangan spatial dan mampatan tanpa tujahan lengkung mendatar; menyesuaikannya kepada permukaan melengkung memerlukan banyak komponen bukan standard, meningkatkan kos sebanyak lebih 40%. Struktur Cangkerang Kekisi Keluli Span Panjang menggunakan tindakan gerbang spatial dua hala, menjadikannya sesuai secara semula jadi untuk permukaan melengkung dan menawarkan kelebihan kos yang ketara untuk rentang ultra-besar.
Bingkai ruang biasanya memerlukan pemasangan sekeping demi sekeping pada ketinggian, mengehadkan fleksibiliti tapak; cangkerang kekisi keluli membenarkan pilihan empat kaedah pembinaan, termasuk teknik gelongsor berpusing yang sesuai untuk ruang terkurung. Mengenai kepungan, kelengkungan cangkerang kekisi keluli sejajar dengan panel aluminium-magnesium-mangan dan kaca melengkung, menghapuskan tegasan kilasan pada panel bumbung dan mengurangkan risiko keretakan pada masa hadapan.
Anggota struktur keseluruhannya terdiri daripada tiub bulat lancar, menghapuskan "zon mati" yang memerangkap kotoran yang ditemui dengan keluli sudut atau saluran; ini memastikan liputan lengkap semasa aplikasi galvanizing dan salutan celup panas, memanjangkan jangka hayat anti-karat dalam persekitaran pantai sebanyak 8–12 tahun berbanding dengan bingkai ruang satah. Aliran Kerja Pemprosesan Terpiawai mengikut Kategori
1. Pemesinan ketepatan bebola bolt: Tempa keluli bulat kosong → Kemasan pelarik permukaan sfera → Penggerudian dan penorehan berbilang stesen pada sudut/lengkungan tertentu → Pemeriksaan zarah magnet (MPI) untuk retak dalaman → Galvanizing hot-dip.
2. Pemesinan ketepatan ahli: Pemotongan CNC tiub keluli mengikut panjang → Pemesinan kepala kon → Kimpalan lilitan CO2 penembusan penuh pada kedua-dua hujung → Ujian ultrasonik (UT, Gred II) pada 20% anggota kritikal → Letupan tembakan (Sa 2.5) untuk penyingkiran karat → Galvanizing hot-dip.
3. Pemprosesan aksesori: Pelindapkejutan, pembajaan dan pemeriksaan bolt Gred 10.9; galvanizing serentak lengan dan skru set untuk memastikan toleransi muat benang.
4. Prapemasangan kilang: Pendirian jig pemasangan melengkung skala 1:1 → Pemasangan percubaan unit berbentuk kipas → Pengesahan kenaikan sfera dan kedalaman pemasukan bolt → Pelarasan anggota bukan standard.
5. Pembungkusan zon: Pembungkusan dikategorikan berdasarkan penomboran lilitan dan jejari → Penandaan urutan pemasangan di tapak.
6. Pemasangan di tapak: Meratakan sokongan → Pemasangan grid kord bawah → Pemasangan ahli web dan penutupan kord atas → Pengetatan akhir bolt berkekuatan tinggi → Galvanizing touch-up dan salutan kalis api.
Pengecapan hemisfera plat keluli → Beveling → Pemasangan rusuk pengerasan anulus dalaman → Kimpalan arka terendam (SAW) untuk penutupan sfera → Pemeriksaan kimpalan UT (Gred II) 100% → Pengisaran dan menggembleng sfera; kimpalan serong penembusan penuh di tapak bagi anggota ke sfera, dengan pemeriksaan dan penerimaan setiap kimpalan.
Tuangan ketepatan nod keluli tuang → Pemesinan slot sambungan pelbagai arah → Pengilangan hujung tiub melengkung → Pemasangan percubaan unit kilang → Tergalvani keseluruhan; pemasangan di tapak melalui sisipan dan penguncian bolt—tiada kerja panas atau kimpalan diperlukan di tapak.
Pemotongan CNC bagi plat asas dan plat pengeras → Serong, pemasangan dan kimpalan → Pengilangan ketepatan permukaan gelongsor → Pemeriksaan kimpalan → Galvanisasi bolt penambat dan pembungkusan set lengkap.
Spesifikasi paip keluli biasa: φ60×3.5, φ76×4, φ89×4, φ114×4, φ140×6, φ159×8, φ180×10, φ219×10
Jarak grid konvensional: 1.5m ~ 3.5m untuk cengkerang kekisi sfera dan silinder
Toleransi pemesinan ahli: Jumlah sisihan panjang ±1.0mm, lineariti ≤ L/1000
Nod sfera yang dibolt: Diameter φ120~φ400mm, ketebalan dinding 12~20mm, toleransi sudut lubang skru ±15′
Nod sfera berongga yang dikimpal: Diameter φ200~φ500mm, ketebalan dinding 14~22mm dengan cincin pengerasan dalaman
Plat asas sokongan: ketebalan 18~30mm, plat pengeras 12~20mm, bahan bolt penambat Q355B
|
Gred Bahan |
Kekuatan Hasil |
Kekuatan Tegangan |
Skop Permohonan |
|
Q235B |
≥235MPa |
375～500MPa |
Cangkerang kekisi satu lapisan rentang kecil, kubah pencahayaan siang ringan |
|
Q355B |
≥355MPa |
470～630MPa |
Tempurung kekisi dua lapisan melebihi 60m, bangsal arang batu, tempat dengan angin kencang dan beban salji |
Jangka ekonomi cengkerang kekisi satu lapisan: 15m~60m
Cangkang kekisi sfera berbolted dua lapisan jarak ekonomik: 30m~100m
Jangka maksimum cengkerang kekisi sfera dikimpal dua lapisan: 60m~200m
Indeks beban bumbung: Beban mati 0.35~0.90kN/㎡, beban hidup 0.5~1.2kN/㎡; gudang arang batu tertutup beban hidup sehingga 2.5kN/㎡
Kawalan ubah bentuk suhu: Cengkerang silinder ultra panjang mesti menggunakan penyokong gelongsor sehala untuk melepaskan tujahan gerbang suhu
Kimpalan lilitan paip sfera berbolted: Kimpalan gred 2, pemeriksaan ultrasonik UT 20% untuk ahli utama, pemeriksaan 100% untuk projek utama negara
Kimpalan punggung sfera yang dikimpal: Kimpalan gred 2 penembusan penuh, pemeriksaan UT 100% untuk cengkerang kekisi beban berat
Galvanizing hot-dip kilang: ≥85μm untuk kawasan pedalaman, ≥120μm untuk kawasan kabus garam pantai
Standard pembaikan di tapak: letupan pasir Sa2.5, jumlah ketebalan filem kering ≥120μm untuk sistem cat tiga lapisan
Tempoh rintangan api: 0.5j/1.0j/1.5j/2.0j untuk salutan kalis api lapisan nipis bangunan awam
Alur gelang dan sisihan paksi sokongan ≤±5mm, sisihan ketinggian sokongan ≤±3mm
Sisihan ketinggian sokongan bersebelahan ≤2mm, sisihan kenaikan shell keseluruhan ≤1/1000 ketinggian reka bentuk
Kubah pencahayaan satu lapisan: 10~20kg/㎡
Cengkerang silinder tempat konvensional dua lapisan: 20~33kg/㎡
Kulit kekisi gudang arang batu tertutup dua lapisan: 33~55kg/㎡
Skim pemasangan untuk Struktur Cangkang Kekisi Keluli Span Panjang dipilih berdasarkan keadaan tapak untuk menangani cabaran seperti ruang terhad dan kekangan akses kren:
1. Pemasangan pukal altitud tinggi: Sesuai untuk tapak berselerak kecil, tiada peralatan mengangkat besar diperlukan
2. Pemasangan blok: Bahagikan cangkerang kepada blok berbentuk kipas, pasang di atas tanah dan angkat secara berasingan
3. Pengangkatan hidraulik keseluruhan: Diutamakan untuk tempat tertutup bersilang besar, meminimumkan risiko operasi altitud tinggi
4. Pemasangan gelongsor bergilir: Sesuai untuk tapak pantai yang sempit dengan jejari pusing kren terhad
S1 Bagaimanakah saya boleh memilih antara satu lapisan dan dua lapisan Struktur Cangkang Kekisi Keluli Span Panjang?
Untuk jarak ≤60m di kawasan bukan pantai tanpa pengumpulan salji dan keperluan pencahayaan semula jadi yang tinggi, cangkerang kekisi hab-nod satu lapisan lebih diutamakan (kos lebih rendah 30%). Untuk senario jarak >60m, atau dalam senario pesisir pantai, salji lebat atau beban berat (simpanan bahan), cangkerang kekisi dua lapisan adalah wajib untuk mengelakkan ketidakstabilan lengkok tempatan yang dikaitkan dengan struktur satu lapisan.
S2 Bolehkah penyokong gelongsor ditinggalkan untuk cangkerang kekisi?
Tidak. Untuk cengkerang tong melebihi 45m panjang atau kubah melebihi diameter 50m, ubah bentuk terma menjana daya tujah dalaman jauh melebihi kapasiti galas beban keluli; meninggalkan sokongan gelongsor secara langsung akan menyebabkan anggota membongkok atau patah.
S3 Bolehkah pemotongan atau penggerudian sekunder dilakukan di tapak selepas galvanizing hot-dip?
Pemotongan atau penggerudian sekunder adalah dilarang. Semua lokasi lubang dan panjang ahli adalah pasang siap di kilang, dengan hanya pemasangan bolt dilakukan di tapak; pemotongan merosakkan salutan tergalvani—yang tidak boleh dibaiki sepenuhnya—dengan ketara mengurangkan jangka hayat tahan kakisan struktur.
S4 Apakah perbezaan dalam kos O&M jangka panjang antara cengkerang kekisi keluli dan bingkai angkasa?
Untuk rentang yang sama, permukaan melengkung cangkerang kekisi menawarkan keupayaan pembersihan diri yang unggul, mengurangkan kos pembersihan bumbung tahunan sebanyak 45%. Selain itu, anggota beban paksi tidak mengalami lenturan yang disebabkan oleh keletihan, menghapuskan keperluan untuk tetulang struktur dalam tempoh 30 tahun; oleh itu, prestasi O&M adalah jauh lebih baik daripada bingkai ruang rata.
1. Pemilihan & Reka Bentuk Struktur Pendahuluan: Perkhidmatan pra-jualan termasuk penyediaan lukisan khusus yang percuma untuk susun atur galas dan tetulang pancaran gelang—berdasarkan parameter angin/salji tempatan, keamatan seismik dan keadaan geologi—untuk mengelakkan ralat reka bentuk berkenaan rintangan tujah sisi asas.
2. Dokumentasi Dwibahasa Komprehensif: Penyediaan dokumentasi penuh dalam bahasa Inggeris dan Cina—termasuk laporan bahan, laporan ujian ultrasonik (UT) untuk kimpalan, sijil galvanisasi dan pengiraan struktur pemasangan—untuk memenuhi keperluan penyelia luar negara dan pelepasan kastam secara langsung.
3. Pembungkusan Perlindungan untuk Pengangkutan Merentas Sempadan: Nod sfera dibalut secara individu dalam balutan gelembung; anggota langsing diikat pada rak keluli dengan pengadang sudut pelindung; dan semua item mempunyai pembungkusan yang dimeterai, tahan semburan garam yang sesuai untuk pengangkutan laut.
4. Bimbingan Teknikal Jauh Dwibahasa 24/7: Sokongan video masa nyata meliputi perataan galas gelongsor, pengetatan bolt berperingkat dan penyambungan rasuk gelang.
5. Perlindungan Waranti Komprehensif: Waranti struktur 5 tahun ke atas ahli utama; waranti anti-karat untuk salutan tergalvani celup panas (15 tahun untuk kawasan pedalaman, 8 tahun untuk kawasan pantai); dan ketersediaan alat ganti seumur hidup untuk menyambungkan nod.
Alamat
Taman Logistik Logam Antarabangsa Tianjin, Zon Pembangunan Ekonomi Jinan (Zon Timur), Daerah Jinan, Tianjin, China
Tel
E-mel
