鉄骨造工場建屋の設計・施工の9つのポイント

鉄骨造の工場建屋建設が早く、自重が軽く、耐震性能が高く、環境に優しいため、建設工学で広く認識されています。工業用建物の設計では、より重い鉄筋コンクリート構造が徐々に置き換えられてきました。

中国では鉄骨構造物は長い間使われておらず、詳細な設計や建設技術はまだ開発中である。鋼構造の工業用建物には多くの利点がありますが、材料としての鋼には耐火性が低く、腐食しやすいなどの欠点もあります。これらの要素は、設計段階と建設段階の両方で考慮する必要があります。

I. 鉄骨造工場建物の主な利点

概要でも述べたように、主な利点は鉄骨構造の工業用建物は次のとおりです。まず、建設速度の点で、鋼製コンポーネントは工場で大量生産できます。施工が簡単で短時間で施工できるため、工期が大幅に短縮されます。第二に、自重の点で、建物の構造重量は約 30% 削減できます。これは、基礎耐力が低い、または耐震強度が高い現場で特に経済的であり、鉄筋コンクリート構造システムよりも全体的な経済性が優れています。最後に、環境保護の観点から言えば、鉄骨構造は環境に優しいグリーンビルディングシステムに属します。鋼材自体はリサイクル価値の高い高強度・高効率な材料であり、建設時の型枠が不要です。

II.図面デザインの重要性

図面はあらゆるプロジェクトにおいて建設の基礎となります。鉄骨構造の工業用建物の設計段階では、建設部門の専門技術者を組織して共同図面レビューを実施し、図面に「誤り、脱落、衝突、欠陥」がないかチェックすることで、建設開始前に問題を解決し、品質やスケジュールに対する図面の問題の影響を最小限に抑える必要があります。鉄骨構造プロジェクトの場合、製作段階と組立段階で別々の建設組織設計を準備する必要があります。製造プロセス文書には、製造段階の各プロセスおよびサブアイテムの品質基準と技術要件、および製品の品質を確保するために採用された特定の措置が含まれている必要があります。

Ⅲ．ブレーシングシステムの設計原則

建物の空間挙動を確保し、全体の剛性を向上させ、縦方向の水平力に抵抗して伝達し、部材の過度の変形を防ぎ、圧縮部材の座屈を回避し、構造全体の安定性を保証するには、建物の構造形式、クレーンのレイアウト、振動装置、作業場のスパンと高さ、および各温度ゾーンの長さに応じて、信頼できるブレースシステムを配置する必要があります。各温度ゾーンには、屋根の横方向の水平ブレースと連携して配置された、安定した柱間ブレース システムが提供される必要があります。柱下部ブレースの位置は、長手方向の変形の方向を決定し、熱応力の量に影響を与える重要な要素です。柱下部のブレースは、温度変化に応じてクレーンビームなどの縦材が両端に向かって自由に伸縮できるように、温度帯の中央にできるだけ近くに配置する必要があります。温度帯が短い場合は、中央に下柱ブレースを1セット設置するのが一般的です。ただし、温度ゾーンが 150 m を超える場合は、縦方向の剛性を確保するために、ゾーン内に 2 セットの下部柱ブレースを設置する必要があります。過度の熱応力を避けるために、それらは可能な限り温度ゾーンの中央 3 分の 1 以内に配置する必要があり、2 つのセット間の中心間距離は 72 m を超えてはなりません。

IV.耐震設計のポイント

鉄骨造工業用建物の耐震設計を行う際には、以下の点に留意する必要があります。まず、一般的なレイアウトに関しては、建物に均一な荷重がかかり、調和して変形するように、構造の質量と剛性が均等に分散される必要があります。不均一な剛性は耐震性能に悪影響を与えるため、避けるべきです。横構造は、鋼材の耐荷重性能を最大限に生かし、横変形を軽減するために、ラーメンフレーム、つまり屋根トラスと柱を強固に結合したフレームを採用する必要があります。第二に、鉄骨構造の建物は通常、部材の強度が不十分であるためではなく、部材が座屈するために壊れます。したがって、建物全体の安定性を保証する、適切に配置されたブレース システムが特に重要です。最後に、地震作用下では低サイクル疲労が発生するため、設計時に建物への影響を考慮する必要があります。構造接続の設計では、構造部材の全断面が降伏する前に接合部の破損が発生しないようにする必要があります。部材が地震エネルギーを完全に吸収し、耐震能力を向上させることができるように、部材が塑性段階に入ることができるようにする必要があります。

V. 耐熱・耐火設計の重要性

鉄骨造の工業用建物耐火性に劣る。鋼が 100 °C 以上に加熱されると、温度が上昇するにつれて引張強度が低下し、可塑性が増加します。 250 °C 付近では、鋼の引張強さはわずかに増加しますが、その可塑性は減少します。これは青脆化として知られる現象です。 250 °C を超えると、鋼はクリープを開始します。約 500 °C では、鋼の強度が非常に低下し、鋼の構造が崩壊する可能性があります。したがって、鉄骨構造の表面温度が 150 °C を超える場合は常に、断熱および防火設計を行う必要があります (通常、耐熱性の防火コーティングを適用することで実現されます)。

の建設において鉄骨構造の工業用建物、多くの実際的な問題が発生します。ここでは最も顕著なものだけを分析します。

VI.建設中のアンカーボルトの埋め込み

アンカーボルトがしっかりと設置されているかどうかは、鉄骨造工業建築物の安定性の基本であると言えます。アンカーボルトの精度は鉄骨構造物の位置決めに直接影響します。アンカーボルトは軸ズレ±2.0mm、高さ±5.0mmという厳しい精度で埋め込む必要があります。柱アンカーボルトを取り付ける前に、ボルトの取り付け精度を保証するために、水平制御ネットワークのすべての軸を柱基礎の上面に投影し、ループを閉じます。次に、軸に従って柱の外側の端にマークを付けます。柱アンカーボルトの支持フレーム（支保工）が組み立てられたら、必要な高さを鋼管フレームに転写します。 

VII.吊り上げ時の注意事項

主な注意事項は以下の通りです。まず、柱脚のベース プレート上の十字の中心線とアンカー ボルトの中心線に印を付け、柱ベースのせん断穴をきれいにします。スチール製コラムを所定の位置に配置したら、その高さを調整し、ナットを締めます。次に、あるエリアの鉄骨柱を建てた後、柱全体の安定性を確保し、鉄骨梁を吊り上げるときに変形するのを防ぐために、タイロッド（接続部材）を取り付けます。最後に、鋼製梁を吊り上げます。2 組の梁を空中で接続し、高力ボルトの最初の締め付けを実行します。最初のビームは片側に傾かないように 4 本の支線で固定する必要があります。

Ⅷ.クレーンビームシステムの設置の難しさ

建設中、クレーンビームは仕様に従って柱筋交いベイから厳密に設置する必要があります。柱間ブレースを設置して接続すると、比較的安定した空間剛性ユニットが形成されます。このベイから設置する方が安全であり、クレーン ビームの組み立てが柱の垂直性に影響を与えないことも保証されます。設置中、シム プレートは、端部の偏差が大きいクレーン ビームの下に配置する必要があります。これらのシムは、クレーン ビーム システムを調整した後に所定の位置に溶接する必要があり、ビームは事前に設定された位置決め線に対して正確に位置合わせする必要があります。ブレーキシステムは、クレーンビームを調整して固定した後にのみ正式に接続する必要があります。ブレーキプレートをクレーンビームに高力ボルトで接続し、補助トラスに溶接で接続する場合、最初にブレーキプレートを高力ボルトでクレーンビームに接続し、最初の締め付けを行うという順序が重要です。次に補助トラスを調整し、ブレーキプレートに仮付け溶接し、高力ボルトを本締めします。最後にブレーキプレートを補助トラスに溶接します。高力ボルトの締め付けとブレーキプレートの溶接は、プレートの内部応力を軽減するために、プレートの中心から両端に向かって行う必要があります。

IX.スチールコンポーネントの積み重ね

組み立てを容易にするために、鋼製コンポーネントは現場に到着した後、適切な方法で積み重ねる必要があります。原則は次のとおりです。建設に緊急に必要なコンポーネントは、吊り上げ順序に従って、現場で直接積み重ねる必要があります。最初に吊り上げられるものは上に、後で吊り上げられるものは下にあります。緊急に必要でないコンポーネントは、一時的にオフサイトに保管する必要があります。積み上げる場合は柱と梁を分けて軸ごとに積み上げてください。保管ヤードは指定された担当者によって管理される必要があります。コンポーネントは供給要件と納入リストに照らしてカウントされ、記録がファイルされる必要があります。 H セクションの部材は必ず直立させて保管し、決して平らにしないでください。各コンポーネントは少なくとも 2 点でサポートされなければなりません。支持点は、部材の端からスパンの約 7 分の 1 の位置に配置する必要があります。複数の層に積み重ねる場合、3 層までしか許可されません。木材ブロックは水平を保つために層の間に正しく配置する必要があり、支持点は垂直に揃える必要があります。