पेरू लॉजिस्टिक्स वेयरहाउस परियोजना: ग्रिड संरचनात्मक विश्लेषण और डिजाइन योजना
मुख्य आयाम हैं: चौड़ाई 80.59~114.1 मीटर (ट्रेपेज़ॉइड के दो समानांतर किनारे), लंबाई 190 मीटर, इमारत की ऊंचाई 15.2 मीटर; संरचनात्मक विस्तार 23~24 मीटर है, और स्तंभ रिक्ति (प्रत्येक विस्तार के बीच की दूरी) 22 मीटर है। ग्राहक के मूल डिज़ाइन ने ट्रस संरचना को अपनाया। स्पैन आकार, लोड विशेषताओं और लॉजिस्टिक्स गोदाम की उपयोग आवश्यकताओं के आधार पर, सीबीसी संरचनात्मक रूप को ग्रिड संरचना में अनुकूलित करने का सुझाव देता है।
उत्पाद का परिचय
पेरू लॉजिस्टिक्स वेयरहाउस प्रोजेक्ट: ग्रिड स्ट्रक्चरल विश्लेषण और डिजाइन योजना
I. बुनियादी परियोजना मापदंडों का संकलन
यह परियोजना पेरू में एक लॉजिस्टिक गोदाम है, जिसमें एक समलम्बाकार मुख्य विमान है। मुख्य आयाम हैं: चौड़ाई 80.59~114.1 मीटर (ट्रेपेज़ॉइड के दो समानांतर किनारे), लंबाई 190 मीटर, इमारत की ऊंचाई 15.2 मीटर; संरचनात्मक विस्तार 23~24 मीटर है, और स्तंभ रिक्ति (प्रत्येक विस्तार के बीच की दूरी) 22 मीटर है। ग्राहक के मूल डिज़ाइन ने ट्रस संरचना को अपनाया। स्पैन आकार, लोड विशेषताओं और लॉजिस्टिक्स गोदाम की उपयोग आवश्यकताओं के आधार पर, सीबीसी संरचनात्मक रूप को ग्रिड संरचना में अनुकूलित करने का सुझाव देता है। निम्नलिखित चार पहलुओं से एक विस्तृत विश्लेषण है: संरचनात्मक बल, स्टील फ्रेम डिजाइन, सामग्री अनुभाग और खुराक, और इस संरचनात्मक रूप के फायदे और नुकसान।
द्वितीय. संरचनात्मक और बल विश्लेषण
(I) मूल ट्रस संरचना डिजाइन का बल विश्लेषण
ट्रस संरचना एक तलीय बल धारण करने वाली प्रणाली है, जो मुख्य रूप से ऊपरी कॉर्ड, निचली कॉर्ड और वेब सदस्यों से बनी होती है। इसकी बल धारण करने वाली विशेषताएँ समतल में केंद्रित होती हैं: ऊपरी तारें दबाव सहन करती हैं, निचली तारें तनाव सहन करती हैं, और वेब सदस्य (विकर्ण सदस्य और ऊर्ध्वाधर सदस्य) कतरनी बल संचारित करते हैं। कुल भार सदस्यों के अक्षीय बल द्वारा संतुलित होता है। परियोजना मापदंडों के साथ संयुक्त, इसके बल - की स्पष्ट सीमाएँ हैं:
1. अपर्याप्त अवधि अनुकूलनशीलता: इस परियोजना की अवधि 23 ~ 24 मीटर तक पहुंचती है, जो मध्यम अवधि श्रेणी से संबंधित है (स्पेस ग्रिड संरचनाओं के लिए तकनीकी विशिष्टता जेजीजे 7 - 2010 के अनुसार, मध्यम अवधि 30 मीटर ~ 60 मीटर है, और 23 ~ 24 मीटर मध्यम अवधि की निचली सीमा के करीब है)। इस अवधि के तहत ट्रस संरचना के लिए, ताकत और स्थिरता की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कॉर्ड और वेब सदस्यों के अनुभाग आकार में काफी वृद्धि करना आवश्यक है, जिससे अनावश्यक सदस्यों, आत्म-वजन में वृद्धि और खराब अर्थव्यवस्था की संभावना है।
2. असंतुलित स्थानिक बल: गोदाम तल समलम्बाकार है। एक तलीय संरचना के रूप में, ट्रस को समलम्बाकार तल के स्थानिक बल वितरण के अनुकूल बनाना मुश्किल है, और स्थानीय तनाव एकाग्रता होने की संभावना है (विशेषकर समलम्बाकार चौड़ाई संक्रमण क्षेत्र में); साथ ही, लॉजिस्टिक्स गोदाम में मौजूद असममित भार, जैसे कि छत स्टैकिंग लोड और उपकरण लोड, ट्रस के बाहरी {{3}प्लेन बल को और बढ़ा देगा, जिससे अतिरिक्त समर्थन प्रणालियों की आवश्यकता होगी और डिजाइन जटिलता में वृद्धि होगी।
3. अपर्याप्त समग्र कठोरता: ट्रस संरचना की कठोरता मुख्य रूप से विमान में सदस्यों की सहकारी कार्रवाई पर निर्भर करती है, और विमान की बाहरी कठोरता कमजोर होती है। हवा के भार और भूकंपीय कार्रवाई के तहत (पेरू भूकंपीय क्षेत्र में स्थित है, इसलिए भूकंपीय आवश्यकताओं पर विचार करने की आवश्यकता है), बड़े विक्षेपण और क्षैतिज विस्थापन उत्पन्न करना आसान है, जिससे गोदाम की सुरक्षा प्रभावित होती है। अतिरिक्त पार्श्व विस्थापन प्रतिरोधी समर्थन की आवश्यकता होती है, जिससे निर्माण की कठिनाई और लागत बढ़ जाती है।
(II) अनुकूलित ग्रिड संरचना का बल विश्लेषण
ग्रिड संरचना एक स्थानिक रॉड प्रणाली संरचना है, जो स्पेस ग्रिड संरचनाओं के लिए तकनीकी विशिष्टता जेजीजे 7-2010 की प्रासंगिक आवश्यकताओं का पालन करते हुए, एक निश्चित कानून के अनुसार नोड्स के माध्यम से कई छड़ों को जोड़कर बनाई जाती है। इसकी बल-असर विशेषता स्थानिक सहकारी बल है, जो ट्रस संरचना की तुलना में इस परियोजना के लिए अधिक उपयुक्त है। विशिष्ट बल विश्लेषण इस प्रकार है:
1. अधिक उचित बल धारण रूप: ग्रिड संरचना एक उच्च क्रम वाली स्थिर रूप से अनिश्चित प्रणाली है, और नोड्स को टिका हुआ माना जाता है। छड़ें मुख्य रूप से अक्षीय तनाव या दबाव सहन करती हैं, बिना स्पष्ट झुकने के क्षण और कतरनी बल के। बल एक समान है और बल संचरण पथ स्पष्ट है, जो स्टील के तन्यता और संपीड़न गुणों को पूरा खेल दे सकता है, प्रभावी रूप से एक छड़ के बल भार को कम कर सकता है, और 23 ~ 24 मीटर की अवधि की आवश्यकता के अनुकूल हो सकता है।
2. मजबूत स्थानिक अनुकूलनशीलता: ट्रैपेज़ॉइडल विमान के लिए, स्थानीय तनाव एकाग्रता से बचने के लिए, 80.59 मीटर से 114.1 मीटर तक चौड़ाई के क्रमिक परिवर्तन को अनुकूलित करने के लिए ग्रिड लेआउट को अनुकूलित किया जा सकता है (त्रिकोणीय पिरामिड प्रणाली या चतुर्भुज पिरामिड प्रणाली को अपनाना); साथ ही, इसकी स्थानिक बल वाली विशेषताएँ इसे असममित भार (जैसे छत स्टैकिंग भार और उपकरण भार) को प्रभावी ढंग से फैलाने में सक्षम बनाती हैं, बड़ी संख्या में समतल समर्थन जोड़ने की आवश्यकता के बिना, और संरचनात्मक अखंडता मजबूत होती है।
3. उत्कृष्ट कठोरता और स्थिरता: ग्रिड संरचना की छड़ें एक त्रि-{1}}आयामी स्थानिक बल-असर प्रणाली बनाने के लिए आपस में जुड़ी हुई हैं, और समग्र कठोरता ट्रस संरचना की तुलना में बहुत अधिक है। पवन भार और भूकंपीय कार्रवाई के तहत, विक्षेपण और क्षैतिज विस्थापन को विनिर्देश द्वारा अनुमत सीमा के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है (विनिर्देश के अनुसार, छत के लाइव लोड के तहत विक्षेपण अवधि के 1/250 से अधिक नहीं होगा); एक ही समय में, त्रिकोणीय पिरामिड, स्थानिक संरचना की रचना करने वाली सबसे छोटी ज्यामितीय रूप से अपरिवर्तनीय इकाई के रूप में, एक जटिल पार्श्व विस्थापन प्रतिरोधी प्रणाली स्थापित करने की आवश्यकता के बिना, संरचना की समग्र स्थिरता में सुधार कर सकता है।
4. लोड अनुकूलनशीलता: लॉजिस्टिक्स वेयरहाउस (छत डेड लोड, लाइव लोड, डस्ट लोड और संभावित उपकरण लोड) की लोड विशेषताओं के साथ संयुक्त, ग्रिड संरचना अत्यधिक स्थानीय भार के कारण होने वाली संरचनात्मक क्षति से बचते हुए, ग्रिड आकार को उचित रूप से विभाजित करके लोड को समान रूप से समर्थन में संचारित कर सकती है; साथ ही, यह भूकंपीय किलेबंदी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है, और भूकंपीय स्थितियों के तहत संरचना की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए भूकंपीय कार्रवाई की गणना मोड सुपरपोजिशन प्रतिक्रिया स्पेक्ट्रम विधि द्वारा की जाती है।
तृतीय. स्टील फ़्रेम डिज़ाइन और सामग्री अनुभाग, खुराक योजना (केवल ग्रिड फ़्रेम)
इस परियोजना के ट्रैपेज़ॉइडल आकार, अवधि और लोड आवश्यकताओं के साथ संयुक्त, ग्रिड संरचना एक डबल परत चतुर्भुज पिरामिड ग्रिड को अपनाती है (ट्रेपेज़ॉइडल विमान के लिए उपयुक्त, सरल संरचना, समान बल के साथ, और कारखाने के उत्पादन और साइट पर स्थापना के लिए सुविधाजनक)। स्टील फ्रेम डिज़ाइन "सुरक्षा और प्रयोज्यता, अर्थव्यवस्था और तर्कसंगतता" के सिद्धांत का पालन करता है। विशिष्ट योजना इस प्रकार है (सभी सामग्रियों को स्थानीय पेरूवियन मानकों और राष्ट्रीय मानकों के अनुरूप चुना जाता है, और ताकत और अर्थव्यवस्था को संतुलित करने के लिए Q355B स्टील को प्राथमिकता दी जाती है):
(I) ग्रिड संरचना का समग्र डिजाइन
1. ग्रिड लेआउट: एक दोहरी परत वाली चतुष्कोणीय पिरामिड ग्रिड को अपनाया गया है, जिसका ग्रिड आकार 2.5m×2.5m है (छड़ के समान बल को सुनिश्चित करने के लिए 22m कॉलम रिक्ति के लिए उपयुक्त); ट्रेपेज़ॉइड (80.59 मीटर चौड़ा) के संकीर्ण सिरे पर ग्रिड की संख्या 32×76 (चौड़ाई दिशा × लंबाई दिशा) है, और चौड़े सिरे (114.1 मीटर चौड़ा) पर ग्रिड की संख्या 46×76 है। संक्रमण क्षेत्र तनाव एकाग्रता से बचने के लिए ग्रिड कोण को समायोजित करके चौड़ाई ढाल का एहसास करता है।
2. ग्रिड की ऊंचाई: 23~24 मीटर के स्पैन के साथ संयुक्त, ग्रिड की ऊंचाई 2.2 मीटर है (ऊंचाई {{4} स्पैन का अनुपात लगभग 1/11 है, जो विनिर्देश में "ग्रिड की ऊंचाई 7 स्पैन अनुपात 1/18 ~ 1/10 हो सकता है" की आवश्यकता को पूरा करता है), संरचनात्मक कठोरता और स्थिरता सुनिश्चित करता है, और 15.2 मीटर की इमारत की ऊंचाई की सीमा को पूरा करता है।
3. समर्थन डिज़ाइन: परिधीय समर्थन और बिंदु समर्थन का मिश्रित रूप अपनाया जाता है। समर्थन संकीर्ण सिरे, चौड़े सिरे और लंबाई दिशा के दोनों ओर स्थापित किए जाते हैं। समर्थन पीटीएफई स्लाइडिंग समर्थन हैं (विनिर्देश की नई संरचनात्मक आवश्यकताओं के अनुरूप), जो प्रभावी ढंग से तापमान तनाव को मुक्त कर सकते हैं और एक ही समय में ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज बलों को संचारित कर सकते हैं; कनेक्शन विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए समर्थन नोड्स वेल्डेड खोखले क्षेत्र नोड्स को अपनाते हैं।
(II) सामग्री अनुभाग डिज़ाइन
बल विश्लेषण के अनुसार, रॉड का अनुभाग गोलाकार स्टील पाइप (सममित अनुभाग विशेषताओं, समान बल, आसान प्रसंस्करण और कनेक्शन) को अपनाता है। विभिन्न भागों में छड़ों के अनुभाग आकार इस प्रकार हैं (आंतरिक बल गणना परिणामों के साथ संयुक्त, ताकत, कठोरता और स्थिरता की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए):
ऊपरी राग: दबाव सहन करें. आंतरिक बल के अनुसार, φ168×6 (संकीर्ण अंत और संक्रमण क्षेत्र) और φ180×8 (चौड़े सिरे पर बड़े बल वाला क्षेत्र) गोलाकार स्टील पाइप का चयन किया जाता है; संपीड़न सदस्यों की स्थिरता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पतलापन अनुपात 150 के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
निचला राग: तनाव सहन करें। φ159×6 (संकीर्ण सिरा) और φ168×6 (चौड़ा सिरा) गोलाकार स्टील पाइप चुने गए हैं; तनाव सदस्यों की कठोरता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पतलापन अनुपात 200 के भीतर नियंत्रित किया जाता है, और स्थिरता जांच की आवश्यकता नहीं होती है (केवल ताकत जांच की आवश्यकता होती है)।
वेब सदस्य (विकर्ण सदस्य और ऊर्ध्वाधर सदस्य): अपेक्षाकृत छोटे बल के साथ अक्षीय बल संचारित करते हैं। φ114×4 (सामान्य क्षेत्र) और φ127×5 (बड़े बल के साथ संक्रमण क्षेत्र) गोलाकार स्टील पाइप चुने गए हैं; बल संचरण दक्षता सुनिश्चित करने के लिए विकर्ण सदस्य और तार के बीच के कोण को 40 डिग्री ~ 60 डिग्री के बीच नियंत्रित किया जाता है।
नोड्स: वेल्डेड खोखले गोले नोड्स को अपनाया जाता है। गोले का व्यास छड़ों की संख्या और अनुभाग आकार के अनुसार निर्धारित किया जाता है, और φ200×8 (सामान्य नोड्स) और φ250×10 (बड़े बल के साथ समर्थन नोड्स) का चयन किया जाता है; नोड्स की स्टील खपत ग्रिड की कुल स्टील खपत के लगभग 18% पर नियंत्रित होती है, जो उद्योग के पारंपरिक स्तर के अनुरूप है।
(III) सामग्री खुराक की गणना (केवल ग्रिड फ़्रेम)
समलम्बाकार क्षेत्र, ग्रिड लेआउट और अनुभाग आकार के साथ संयुक्त, नोड्स और कनेक्टिंग सहायक उपकरण (बोल्ट, वेल्ड) की स्टील खपत (कुल स्टील खपत के 10% के रूप में गणना) पर विचार करते हुए, इस परियोजना की ग्रिड संरचना की कुल स्टील खपत की गणना निम्नानुसार की जाती है (नींव और स्तंभ संरचना को छोड़कर, केवल ग्रिड भाग के लिए):
ऊपरी तार: कुल लंबाई लगभग 3860 मीटर है। φ168×6 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 24.7 किलोग्राम है, और φ180×8 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 35.8 किलोग्राम है, कुल मिलाकर लगभग 102.3t;
निचला राग: कुल लंबाई लगभग 3720 मीटर है। φ159×6 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 22.6 किलोग्राम है, और φ168×6 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 24.7 किलोग्राम है, कुल मिलाकर लगभग 85.7 टन;
वेब सदस्य: कुल लंबाई लगभग 7980 मीटर है। φ114×4 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 10.8 किलोग्राम है, और φ127×5 स्टील पाइप का प्रति मीटर वजन 15.1 किलोग्राम है, कुल मिलाकर लगभग 96.2 टन;
नोड्स और कनेक्टिंग सहायक उपकरण: कुल स्टील की खपत लगभग 28.4 टन है (उपरोक्त छड़ों के कुल वजन के 10% के रूप में गणना की गई);
ग्रिड की कुल स्टील खपत: 102.3 + 85.7 + 96.2 + 28.4=312.6t. यूनिट स्टील की खपत लगभग 18.2 किग्रा/㎡ है (ट्रेपेज़ॉइडल विमान के औसत क्षेत्र के आधार पर गणना की जाती है), जो डबल -लेयर ग्रिड संरचनाओं (15~20 किग्रा/㎡) की पारंपरिक यूनिट स्टील खपत सीमा के अनुरूप है और इसमें अच्छी अर्थव्यवस्था है।
चतुर्थ. ट्रस और ग्रिड संरचनाओं के फायदे और नुकसान की तुलना
(I) ग्रिड संरचना के लाभ (ट्रस संरचना की तुलना में)
1. बेहतर अवधि अनुकूलनशीलता: 23~24 मीटर की मध्यम अवधि के लिए, ग्रिड संरचना छड़ों के अक्षीय बल का पूरा उपयोग कर सकती है, छड़ों के अत्यधिक खंड आकार से बच सकती है, स्वयं का वजन कम कर सकती है और स्टील की खपत बचा सकती है, जो ट्रस संरचना की तुलना में अधिक किफायती है।
2. मजबूत स्थानिक अखंडता: ग्रिड संरचना एक तीन आयामी स्थानिक प्रणाली है, जो गोदाम के ट्रेपेज़ॉइडल विमान को बेहतर ढंग से अनुकूलित कर सकती है, स्थानीय तनाव एकाग्रता को प्रभावी ढंग से फैलाती है, और असममित भार (जैसे छत स्टैकिंग लोड) के लिए बेहतर अनुकूलन क्षमता रखती है, जिसमें बड़ी संख्या में समतल समर्थन जोड़ने की आवश्यकता के बिना, संरचना को सरल बनाने और निर्माण की कठिनाई को कम करने की आवश्यकता होती है।
3. उच्च कठोरता और स्थिरता: छड़ों की स्थानिक अंतर बुनाई ग्रिड संरचना को उत्कृष्ट समग्र कठोरता और स्थिरता प्रदान करती है। पवन भार और भूकंपीय कार्रवाई के तहत, विरूपण छोटा है, जो रसद गोदामों की सुरक्षा आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा कर सकता है (विशेषकर पेरू की भूकंपीय विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए), और ऑपरेशन सुरक्षा अधिक है।
4. सुविधाजनक निर्माण और छोटी निर्माण अवधि: ग्रिड संरचना को उच्च प्रसंस्करण परिशुद्धता और साइट पर सरल स्थापना के साथ कारखाने में पूर्वनिर्मित किया जा सकता है; नोड्स को मानकीकृत किया गया है, जो असेंबली और निर्माण के लिए सुविधाजनक है, और निर्माण अवधि को प्रभावी ढंग से छोटा कर सकता है, जो बड़े पैमाने पर लॉजिस्टिक्स गोदामों की निर्माण मांग के लिए उपयुक्त है।
5. अच्छा स्थायित्व और आसान रखरखाव: गोलाकार स्टील पाइप अनुभाग में धूल और पानी जमा करना आसान नहीं है, और जंगरोधी उपचार के बाद इसमें अच्छा संक्षारण प्रतिरोध है; संरचना सरल है, कमजोर भागों की संख्या छोटी है, और बाद में रखरखाव की लागत कम है, जो लॉजिस्टिक्स गोदामों की दीर्घकालिक परिचालन मांग के अनुरूप है।
(II) ग्रिड संरचना के नुकसान(ट्रस संरचना की तुलना में)
1. उच्च प्रारंभिक डिजाइन और प्रसंस्करण लागत: ग्रिड संरचना एक स्थानिक प्रणाली है, डिजाइन अधिक जटिल है, और नोड प्रसंस्करण परिशुद्धता की आवश्यकता अधिक है; वेल्डेड खोखले गोलाकार नोड्स में ट्रस नोड्स की तुलना में अधिक प्रसंस्करण लागत होती है, जिससे प्रारंभिक डिजाइन और प्रसंस्करण लागत अधिक होती है।
2. निर्माण प्रौद्योगिकी के लिए उच्च आवश्यकताएं: ग्रिड संरचना की साइट पर स्थापना के लिए पेशेवर उत्थापन उपकरण और निर्माण टीमों की आवश्यकता होती है, और नोड्स और छड़ों की स्थापना सटीकता की सख्त आवश्यकता होती है। ट्रस संरचना की तुलना में, निर्माण प्रौद्योगिकी सीमा अधिक है, और निर्माण लागत थोड़ी बढ़ सकती है।
3. छड़ों और नोड्स की बड़ी संख्या: ट्रस संरचना की तुलना में, ग्रिड संरचना में अधिक छड़ें और नोड्स होते हैं, जो सामग्री परिवहन और साइट असेंबली के कार्यभार को एक निश्चित सीमा तक बढ़ा देता है, लेकिन इस नुकसान की भरपाई फैक्ट्री प्रीफैब्रिकेशन और मानकीकृत निर्माण से की जा सकती है।
(III) संरचनात्मक चयन का सारांश
परियोजना विशेषताओं (ट्रेपेज़ॉइडल विमान, 23 ~ 24 मीटर की अवधि, रसद गोदाम लोड आवश्यकताओं और पेरू में भूकंपीय आवश्यकताओं) के साथ संयुक्त, ग्रिड संरचना ट्रस संरचना की तुलना में इस परियोजना के लिए अधिक उपयुक्त है। यद्यपि ग्रिड संरचना की प्रारंभिक डिजाइन और प्रसंस्करण लागत थोड़ी अधिक है, इसमें अवधि अनुकूलनशीलता, स्थानिक अखंडता, कठोरता और स्थिरता में स्पष्ट लाभ हैं, और बाद में रखरखाव लागत को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है और गोदाम के दीर्घकालिक सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित कर सकता है। व्यापक अर्थव्यवस्था और सुरक्षा के दृष्टिकोण से, ट्रस संरचना से ग्रिड संरचना में बदलने का अनुकूलन सुझाव उचित और व्यवहार्य है।
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