Edificio de gran altura con estructura de acero
¿Qué es un edificio de gran altura con estructura de acero?
Edificios. Las estructuras de acero de gran altura están hechas de vigas construidas y secciones de acero laminado que forman columnas, vigas, vigas de piso y estructuras de techo en forma de letras, secciones de columnas cuadradas y de estrella.
Beneficios de los edificios de gran altura con estructura de acero
Eficiencia de costo
Si bien las estructuras de acero pueden tener costos iniciales más altos en comparación con otros materiales de construcción, ofrecen beneficios a largo plazo. La velocidad de construcción reduce los costos de mano de obra y la durabilidad del acero minimiza los gastos de mantenimiento y reparación durante la vida útil del edificio. Además, las estructuras de acero se pueden modificar o ampliar fácilmente, lo que brinda flexibilidad para futuras adaptaciones sin interrupciones significativas.
Sostenibilidad
El acero es un material de construcción muy sostenible. Es reciclable y una gran parte del acero utilizado en la construcción proviene de fuentes recicladas. El uso de acero en edificios de gran altura reduce el impacto ambiental asociado con la extracción y producción de nuevos materiales. Además, las estructuras de acero pueden diseñarse para optimizar la eficiencia energética, incorporando características como aislamiento eficiente, iluminación natural y sistemas de energía renovable.
Resistente al fuego
Las estructuras de acero son inherentemente resistentes al fuego debido a su naturaleza incombustible. El acero mantiene su estabilidad estructural incluso a altas temperaturas, lo que permite a los ocupantes más tiempo para evacuar en caso de incendio. Además, se pueden aplicar medidas de protección contra incendios, como revestimientos intumescentes o materiales resistentes al fuego, para mejorar aún más la resistencia al fuego de las estructuras de acero.
Rendimiento sísmico
Los edificios de gran altura suelen estar ubicados en regiones propensas a la actividad sísmica. Las estructuras de acero tienen un excelente rendimiento sísmico debido a su ductilidad y capacidad de absorber y disipar energía durante los terremotos. Esto hace que el acero sea una opción ideal para edificios de gran altura en áreas con actividad sísmica.
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El proceso y el diseño de una estructura de acero para edificios
Determinar si la estructura de acero es adecuada para el edificio.
Las estructuras de acero se utilizan a menudo en edificios que requieren sistemas de armazón complejos y que pueden soportar fuerzas significativas. Además, estos edificios requieren grandes luces y estructuras flexibles que sean fáciles de montar y desmontar.
Las estructuras de acero son adecuadas para muchos tipos de edificios, como estadios, puentes, almacenes, fábricas, garajes, etc.
Determinar la estructura y los arreglos apropiados
Durante la etapa de diseño, es importante contar con un diseño integral. Las ideas de diseño pueden surgir de la relación entre el sistema total y los subsistemas, o de la experiencia técnica y de los mecanismos. Para organizar la estructura de acero, los ingenieros deben considerarla desde una perspectiva general, analizarla y determinar la disposición adecuada.
Los ingenieros deben tener en cuenta las diferencias entre las estructuras de acero durante el proceso. Las piezas que soportan fuerzas intensas, como los techos durante las lluvias intensas, requieren una curvatura y una pendiente adecuadas. Los edificios de gran altura requieren una combinación de estructuras de acero y hormigón.
Un modelo mecánico completo facilita la distribución de fuerzas. La dirección de las vigas laterales se puede ajustar para lograr diferentes funciones. Los diseñadores deben tener soluciones efectivas para los riesgos potenciales.
Estimar el área de la sección transversal de la estructura.
Después de planificar el diseño, los ingenieros deben estimar el área de la sección transversal de la estructura asumiendo las formas y tamaños de vigas, columnas y soportes.
Para la fabricación de vigas de acero se pueden utilizar perfiles en H laminados o soldados y de acero en forma de canal. La altura de los perfiles debe ser de 1/20 a 1/50 de la longitud de la sección. Después de determinar la altura y el ancho de la sección, el diseñador debe calcular el espesor de la placa de acero de acuerdo con las normas de construcción.
Análisis estructural
Durante el proceso de diseño, el análisis estructural se realiza mediante análisis elástico lineal.
p-Δ y p-δ se consideran en determinadas condiciones, lo que hace que los cálculos sean precisos.
Inspección de indicadores técnicos
El resultado del diseño estructural debe contar con un informe de inspección. Los ajustes al modelo de cálculo o diseño pueden basarse en la evaluación periódica de los valores totales de fuerza cortante o deformación.
Siempre existe una diferencia entre los valores calculados y los reales. En el diseño de estructuras de acero, las "condiciones, conceptos y estructuras reales" son factores más críticos que la cantidad. Es importante tener esto en cuenta para evitar errores técnicos.
Diseñar otras partes del edificio.
El primer paso es decidir qué materiales se van a utilizar para los distintos componentes del edificio. Para la dirección sería más fácil elegir un único tipo de acero, ya que pueden combinar distintos tipos de acero para ahorrar costes y garantizar la seguridad.
Algunos programas de estructuras de acero también ofrecen servicios de análisis de secciones transversales. La máquina realiza el proceso de inspección de principio a fin, lo que facilita el trabajo a los ingenieros.
Por último, el diseño de los puntos de conexión es uno de los procesos más críticos en el diseño de estructuras de acero. Estos puntos deben considerarse cuidadosamente antes de analizar la estructura. Existen tres tipos de puntos: conexión rígida, conexión articulada y conexión semirrígida.
Preparar dibujos
Hay dos tipos de dibujos en diferentes etapas de preparación del diseño: dibujos de diseño y dibujos detallados.
Los dibujos de diseño son proporcionados por la empresa de diseño, y la empresa de construcción proporciona dibujos detallados basados en los dibujos de diseño.
Los planos de diseño son la base para realizar planos detallados. La base de diseño, los datos de carga, los datos técnicos, los requisitos de diseño y materiales, el diseño estructural, las secciones y las selecciones de diseño clave deben prepararse cuidadosamente. Los planos detallados deben ser lo suficientemente detallados para que sean adecuados para los procesos de construcción y fabricación.
Estructura de armazón de edificio de acero
Este armazón básico está formado por vigas y columnas de acero que son versátiles y pueden formar espacios de tamaños y diseños casi infinitos. También tiene muchos de los beneficios básicos que tienen las otras estructuras que analizaremos, como una mayor rigidez y resistencia. Se utilizan con mayor frecuencia en edificios con muchas unidades similares (edificios de oficinas, edificios de apartamentos, rascacielos, etc.) debido a su adaptabilidad.
Estructura de pórtico de acero
Cuando pensamos en hangares para aeronaves, lo primero que nos viene a la cabeza son estructuras de pórtico o de tramo libre. En otras palabras, estructuras de poca altura o de un solo piso con tramos amplios y pisos abiertos que se utilizan comúnmente para almacenes, graneros y otras aplicaciones donde se requieren espacios grandes y abiertos a bajo costo.
Los pórticos suelen estar hechos de acero laminado en caliente y pueden construirse rápidamente gracias a su diseño simple. Al utilizar conexiones rígidas resistentes a los momentos, los pórticos también tienen una alta resiliencia frente a las acciones laterales y verticales.
Estructura de celosía de acero
La idea general de una estructura de celosía es la de vigas o varillas que tienen una articulación en cada extremo y que se pueden agrupar en celosías planas o espaciales. Las celosías planas forman un marco bidimensional y experimentan cargas y reacciones en las uniones en el plano de la estructura. Las celosías espaciales, por otro lado, forman un marco tridimensional y pueden soportar cargas en múltiples planos.
La ventaja de las estructuras de celosía es que, como el armazón está formado por una cuerda superior y otra inferior con nervaduras entre ellas, pesa mucho menos y utiliza menos acero que las vigas de alma estándar. Al mismo tiempo, la rigidez del armazón es mayor y puede ayudar a controlar las deflexiones. Se utilizan habitualmente en puentes, torres de televisión y tejados de grandes luces.
Estructura de rejilla de acero
Las estructuras de rejilla de acero son exactamente lo que su nombre indica: varillas conectadas para formar un patrón de rejilla que distribuye la tensión a lo largo de la estructura. Al igual que las cerchas, la estructura de rejilla puede ser un plano bidimensional o puede formar una forma tridimensional, como una carcasa reticulada.
Otra similitud con las estructuras de celosía es que las estructuras de rejilla también son ligeras y aún así mantienen una alta rigidez. Además, los marcos de rejilla también tienen una excelente resistencia sísmica y, por lo tanto, son útiles para gimnasios, salas de exposiciones, teatros y más.
¿Por qué cada vez más edificios de gran altura utilizan estructuras de acero?
La resistencia a la tracción, compresión y corte del acero es relativamente alta, los elementos de la estructura de acero de la sección de la estructura son pequeños y livianos. En general, el peso propio de los edificios de hormigón armado de gran altura es de aproximadamente 1,4,5 T/m2, y el peso propio de la estructura de acero de los edificios de gran altura es inferior a 1 T/m2, incluso algunos edificios de oficinas son de solo 11,6 T/m2. El peso propio de la estructura es ligero, lo que puede reducir el costo de transporte y elevación, por lo que la carga de la cimentación se reduce en consecuencia, lo que puede reducir el costo de la cimentación, especialmente en áreas con malas condiciones geológicas. Las características son más destacadas.
La estructura de acero tiene mejor ductilidad, buen desempeño sísmico, especialmente en zonas sísmicas de alta intensidad, el uso de estructura de acero es más favorable, la ductilidad de la estructura de hormigón armado está garantizada por la estructura que no tiene una tensión demasiado alta, mientras que la ductilidad de la estructura de acero es para hacer parte de los miembros en plasticidad.
En la zona sísmica de alta intensidad, existen requisitos para la prevención de edificios de gran altura, si el peso del equipo de vapor se reduce a la mitad, lo que equivale a reducir el grado de protección sísmica en un grado. Tomemos como ejemplo el grado de prevención de grietas sísmicas de 8 grados de Beijing, un edificio de mediana altura que utiliza una reducción de peso de la estructura de acero en 1/3, la acción sísmica se puede reducir en un 30-40%, la carga por unidad de área en la base también se puede reducir en más del 25%.
La estructura ocupa un área (o llamada densidad del plano de la estructura) es pequeña, de hecho, aumenta el uso del área. La estructura de acero del edificio de estructura de acero ocupa solo el 28% del área estructural del área de un edificio de hormigón armado similar. El uso de la estructura de acero puede aumentar el área de uso en un 4%-8%, lo que en realidad aumenta el valor de uso del edificio y aumenta los beneficios económicos. Por ejemplo, el Centro del Palacio Changfu de Beijing (sistema de marco de acero puro de 26- pisos) utiliza una estructura de acero, la sección de la columna de acero es de solo 450*450 mm, el número de capas y la red de columnas con su estructura de hormigón armado similar, la sección de la columna es de aproximadamente 900*900 mm. Si se calcula de acuerdo con el aumento del área de uso del 4%, para un edificio de 50,000 metros cuadrados, es igual a un aumento de aproximadamente 200 metros cuadrados de área de uso, cuyo valor es considerable.
Construcción rápida, utilizando estructuras de acero puede proporcionar un espacio más grande y un área de trabajo de construcción más espaciosa para la construcción. Las columnas del proyecto de estructura de acero generalmente toman de 3 a 4 capas como sección de construcción y se levantan de una sola vez en el sitio, y el levantamiento de columnas, la instalación de marcos de acero, el vertido del núcleo de hormigón armado, la construcción de revestimientos de piso combinados, etc. se pueden implementar en operaciones cruzadas tridimensionales paralelas. Hay tiempo para instalar columnas y marcos en la parte superior, mientras que la parte inferior puede realizar trabajos de decoración interna y decorativos. Por lo tanto, se puede poner en uso con anticipación bajo las condiciones de asegurar la tecnología, el suministro y la gestión. El período de construcción de algunos proyectos de estructura de acero de edificios de gran altura domésticos se muestra en la Tabla 2, que muestra que en comparación con la estructura de hormigón armado, la estructura de acero de 30 a 50 pisos puede acortar el período de construcción en aproximadamente 8 a 12 meses. Con el desarrollo, la aplicación, la experiencia y la acumulación de la estructura de acero de los edificios de gran altura, también se puede acelerar la velocidad de construcción.
La calidad de la estructura de acero es fácil de garantizar. Los componentes de la estructura de acero generalmente se fabrican en la fábrica y se instalan en el lugar, con una alta precisión de procesamiento, ahorro de mano de obra y un sitio más civilizado. Reduce el apilamiento de arena, piedra y cemento en el lugar, y también reduce el trabajo húmedo de almacenamiento y transporte de encofrados, prefabricación de componentes en el lugar y hormigón armado colado en el lugar, lo que tiene grandes ventajas en áreas céntricas o áreas residenciales densas.
La estructura de acero de los edificios se puede transformar fácilmente en procesos como el refuerzo, la altura de las juntas, la ampliación de los pisos y otras divisiones. Los cambios son relativamente fáciles y flexibles. Algunos países desarrollados consideran que la estructura de acero es un edificio ecológico, que se puede reutilizar y que reduce la explotación de los recursos minerales.
La estructura de acero se puede utilizar para espacios amplios y de gran envergadura. Las oficinas de planta abierta de gran tamaño se han convertido en un gran desarrollo a partir de los años 60 y algunos países las denominan "oficinas de jardinería". Este tipo de oficinas deben ser menos adecuadas para el tamaño más grande de la disposición de la red de columnas y cuanto menor sea la sección transversal de las columnas, más apropiadas. El uso de la red de columnas 12-15M ha sido muy común. La estructura de acero es adecuada para este requisito, ya que puede formar un espacio libre de columnas más espacioso y es fácil de organizar internamente de forma flexible.
Disposición conveniente de las tuberías. En el espacio estructural de la estructura de acero, hay muchos agujeros y cavidades, y la red de la viga de acero también permite el cruce de pequeñas calamidades más allá de un cierto diámetro de la tubería, lo que hace que la disposición de la tubería sea más conveniente y también aumenta la altura neta del edificio, y la sustitución y reparación de la tubería son convenientes.
Debido a la superioridad de la estructura de acero en sí, el edificio con estructura de acero puede ser un edificio ecológico, la estructura de acero en sí es un producto ecológico y respetuoso con el medio ambiente, ha recibido un fuerte apoyo de las autoridades gubernamentales y el apoyo de políticas nacionales.
Métodos de conexión comunes utilizados en edificios de acero prefabricados
Conexiones atornilladas
Las uniones atornilladas se utilizan ampliamente en edificios de acero prefabricados debido a su facilidad de instalación, capacidad de ajuste y versatilidad. Se utilizan pernos de alta resistencia para conectar componentes de acero perforando previamente agujeros e insertando pernos a través de ellos. Luego se aprietan las tuercas para lograr la conexión deseada. Las uniones atornilladas ofrecen ventajas como una instalación sencilla, la capacidad de desmontar o modificar la estructura si es necesario y una gran capacidad de carga. Se utilizan comúnmente para conexiones entre columnas de acero, vigas y elementos de arriostramiento.
Conexiones soldadas
Las conexiones soldadas proporcionan una unión fuerte y permanente entre los componentes de acero. La soldadura implica fundir y fusionar los elementos de acero mediante calor, lo que crea una conexión continua. Las conexiones soldadas ofrecen una excelente integridad estructural y rigidez, lo que las hace adecuadas para conexiones en situaciones en las que se requiere una gran capacidad de carga y resistencia a las fuerzas de flexión y torsión. Las conexiones soldadas se utilizan comúnmente para conexiones entre vigas y cerchas de acero. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la soldadura requiere mano de obra calificada y puede resultar difícil de modificar o desmontar.
Conexiones de corte
Las conexiones de corte se utilizan para transferir cargas laterales, como fuerzas sísmicas o eólicas, entre componentes de acero. Estas conexiones están diseñadas para resistir las fuerzas de corte que actúan sobre la estructura y garantizar su estabilidad bajo cargas laterales. Las conexiones de corte son cruciales para mantener la estabilidad y la rigidez generales del edificio de acero prediseñado, en particular en regiones propensas a fuertes vientos o actividad sísmica.
Conexiones de momento
Las conexiones de momento son esenciales para transferir momentos de flexión entre elementos de acero, lo que les permite resistir tanto cargas verticales como momentos. Estas conexiones proporcionan rigidez y firmeza a la estructura, lo que le permite soportar fuerzas de flexión y torsión. Las conexiones de momento se utilizan comúnmente en conexiones rígidas que restringen la rotación entre los elementos conectados. Por lo general, se permiten dos tipos de conexiones de momento rígidas: conexiones completamente restringidas y conexiones parcialmente restringidas.
¿Cómo se utiliza el acero en la construcción?
Edificios de gran altura
Al ser un metal flexible, las estructuras de acero no se ven afectadas por tornados ni terremotos. No se deforman ni se rompen bajo presión, por lo que se utiliza acero en la construcción de edificios.
Galpones industriales
Los cobertizos industriales son una solución económica para albergar y almacenar maquinaria pesada, como las plantas mineras. Por lo tanto, no tiene sentido construirlos con hormigón. Las estructuras de acero son fáciles de instalar y pueden soportar las vibraciones que se liberan en el suelo de la fábrica. En caso de que se necesite más espacio en el futuro, las estructuras de acero son más fáciles de renovar que los edificios de hormigón.
Edificios residenciales
Se espera que los edificios residenciales resistan desastres naturales como tormentas y huracanes. La plasticidad y flexibilidad del acero estructural lo convierten en una materia prima adecuada para la construcción de edificios de viviendas. Los contratistas utilizan acero de calibre ligero para la construcción de estructuras residenciales.
Puentes
Los puentes deben ser lo suficientemente fuertes como para sostenerse por sí mismos y soportar el embate del tráfico. El acero es el mejor material para la construcción de puentes porque es un metal resistente a la tracción. Tiene una alta relación resistencia-peso que puede soportar el peso del tráfico pesado y de las personas.
Estacionamientos en garajes
Como el acero es liviano, es ideal para construir estacionamientos. También es rentable, lo cual es clave para una construcción económica.
Resistencia de edificaciones con estructura de acero
Resistencia de los edificios con estructura de acero: Buena resistencia a los terremotos
Debido a la alta resistencia y dureza del acero, los edificios con estructura de acero pueden resistir mejor los desastres naturales, como los terremotos. Durante el diseño y la construcción de edificios con estructura de acero, se pueden adoptar diferentes medidas antisísmicas según la actividad sísmica regional y las necesidades de construcción, como aumentar la rigidez y la estabilidad de la estructura, mejorar la resistencia y la rigidez de las conexiones, etc., mejorando así la resistencia sísmica general de la estructura.
La resistencia de los edificios con estructura de acero: Buena resistencia al viento
El viento es otro peligro natural común y una prueba esencial para la construcción de edificios. El acero tiene una gran resistencia y rigidez y puede soportar cargas de viento externas considerables. Mediante un diseño estructural y un cálculo de resistencia razonables, los edificios con estructura de acero pueden mantener una buena estabilidad frente a vientos fuertes. Además, debido a su alta rigidez y características de peso ligero, los edificios con estructura de acero muestran una buena resistencia a la resonancia del viento y pueden reducir el impacto del viento en la estructura del edificio.
Además de la resistencia a los terremotos y al viento, los edificios de acero pueden soportar otros desastres naturales hasta cierto punto. Por ejemplo, en términos de resistencia a las inundaciones, el acero tiene una mayor resistencia a la corrosión y a la intemperie, lo que puede reducir el daño estructural causado por el contacto con el agua. Además, los edificios con estructura de acero también pueden ser ignífugos porque el acero no se quema fácilmente, lo que puede reducir eficazmente el daño a los edificios causado por el fuego.
Nuestra fábrica
La empresa fue fundada en marzo de 2013, con un capital registrado de 100 millones de yuanes. La empresa cuenta con 17 calificaciones nacionales en fabricación de estructuras de acero de grado especial, diseño y construcción de superficies de techos (paredes) de metal de grado especial, diseño de estructuras de acero, muro cortina de grado A, contratación profesional de estructuras de acero, muro cortina de grado 1 y otras 17 calificaciones; base de la industria de construcción prefabricada de la provincia de Shandong. Puede proporcionar un servicio integral desde el diseño, procesamiento y fabricación, construcción e instalación, gestión de consultoría de ingeniería.
Certificaciones
La empresa cuenta con la fabricación nacional de estructuras de acero de grado especial, diseño y construcción de superficies de techos (paredes) de metal de grado especial, estructura de acero, diseño de muro cortina de grado A, estructura de acero, contratación profesional de muro cortina de grado 1 y otras 17 calificaciones.
Es miembro de la Asociación de Estructuras de Acero de China, miembro de la Asociación de Estructuras Metálicas de Construcción de China, vicepresidente de la Asociación de la Industria de Estructuras de Acero de Shandong y unidad rectora del Comité de Construcción de la Asamblea de la Sociedad de Construcción Civil de Shandong. Ha obtenido las certificaciones del sistema ISO9001, ISO1400 y OHSAS18001 y posee docenas de patentes nacionales.
Preguntas más frecuentes
Como uno de los principales fabricantes y proveedores de edificios de gran altura con estructura de acero en China, le damos una cálida bienvenida para que compre edificios de gran altura con estructura de acero fabricados en China aquí en nuestra fábrica. Todos nuestros productos son de alta calidad y precio competitivo. Contáctenos para obtener una lista de precios y una cotización.
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