9 points clés pour la conception et la construction de bâtiments industriels et d'entrepôts à structure métallique
Les bâtiments industriels et les entrepôts à structure métallique ont acquis une reconnaissance généralisée dans les projets de construction en raison de leur rapidité de construction, de leur faible poids propre, de leur excellente performance sismique et de leur respect de l'environnement. Ils remplacent progressivement le béton armé lourd dans la conception des bâtiments industriels.
L'application des usines et entrepôts à structure métallique est relativement récente, avec des techniques de conception et de construction spécifiques encore en évolution. Bien que les installations industrielles à structure métallique offrent de nombreux avantages, elles présentent également des limitations matérielles inhérentes telles qu'une faible résistance au feu et une susceptibilité à la corrosion. Ces facteurs doivent être soigneusement pris en compte tout au long du processus de conception et de construction.
一, Résumé des avantages des bâtiments industriels et des entrepôts à structure métallique
Comme mentionné dans le résumé, les principaux avantages des bâtiments industriels et des entrepôts à structure métallique sont les suivants :
Premièrement, en termes de vitesse de construction : Les composants structurels en acier peuvent être produits en série dans des usines, avec une construction simple et une installation rapide, ce qui raccourcit considérablement le cycle de construction. Deuxièmement, en ce qui concerne le poids propre : Les structures en acier réduisent la masse structurelle du bâtiment d'environ 30 %. Cela offre une meilleure économie globale par rapport aux systèmes en béton armé, en particulier dans les zones où la capacité portante des fondations est faible ou l'intensité sismique est élevée. Enfin, d'un point de vue environnemental : Les structures en acier représentent un système de bâtiment écologique et respectueux de l'environnement. L'acier lui-même est un matériau de haute résistance et de haute performance avec une valeur de recyclabilité importante et élimine le besoin de coffrage.
二, L'importance de la conception des plans pour les bâtiments industriels et les entrepôts à structure métallique
Quel que soit le type de projet, les plans servent de base à la construction. Pendant la phase de conception des bâtiments industriels et des entrepôts à structure métallique, le personnel technique spécialisé de l'unité de construction doit être organisé pour procéder à un examen conjoint des plans. Cet examen doit identifier toute erreur, omission, conflit ou lacune dans les plans de construction, en s'efforçant de résoudre les problèmes avant le début de la construction. Cela minimise l'impact des problèmes liés aux plans sur la qualité et le calendrier du projet. Les projets de structures en acier nécessitent des conceptions d'organisation de construction distinctes pour les phases de fabrication et d'installation. La section du processus de fabrication doit détailler les normes de qualité et les exigences techniques pour chaque processus et sous-élément pendant la fabrication, ainsi que les mesures spécifiques établies pour garantir la qualité du produit.
三, Principes de conception des systèmes de support pour les ateliers et les entrepôts à structure métallique
Pour assurer la fonctionnalité spatiale des ateliers et des entrepôts à structure métallique, améliorer leur rigidité globale, résister et transmettre les forces longitudinales et horizontales, éviter la déformation excessive des éléments, éviter le flambage des éléments comprimés et garantir la stabilité structurelle, un système de support fiable doit être aménagé en fonction du type de structure de l'atelier, de la disposition des ponts roulants, des équipements vibrants, de la portée, de la hauteur et de la longueur des zones de température. Chaque zone de température à l'intérieur du bâtiment doit comporter un système de contreventement inter-colonnes stable, coordonné avec l'agencement du contreventement de toiture transversal. La position du contreventement inférieur des colonnes détermine de manière significative la direction de la déformation structurelle longitudinale et influence l'ampleur des contraintes thermiques. Ce contreventement doit être placé aussi centralement que possible dans chaque zone de température, permettant aux éléments longitudinaux tels que les poutres de pont roulant de se dilater et de se contracter librement vers les deux extrémités de la zone en réponse aux changements de température. Lorsque la longueur de la zone de température est courte, un seul support de colonne inférieur est généralement placé au point médian. Cependant, pour les zones dépassant 150 mètres de longueur, deux supports de colonne inférieurs doivent être installés dans la zone pour assurer la rigidité structurelle longitudinale. Ces supports doivent être positionnés dans le tiers central de la zone de température. Pour éviter des contraintes thermiques excessives, la distance centre à centre entre les deux supports ne doit pas dépasser 72 mètres.
四, Considérations clés pour la conception sismique des bâtiments industriels et des entrepôts à structure métallique
Lors de la conception sismique des bâtiments industriels et des entrepôts en acier, les points suivants doivent être notés : Premièrement, en termes d'agencement général, la masse et la rigidité de la structure du bâtiment doivent être uniformément réparties pour assurer une charge équilibrée et une déformation coordonnée. Cela minimise les effets néfastes sur la performance sismique causés par une rigidité structurelle inégale. Pour les structures latérales dans les bâtiments et les entrepôts, des cadres rigides ou des ossatures avec un certain degré de connexion entre les fermes de toiture et les colonnes sont recommandés. Cette approche utilise pleinement les propriétés porteuses des structures en acier tout en réduisant la déformation structurelle latérale. Deuxièmement, la défaillance des structures en acier résulte généralement non pas d'une résistance insuffisante des éléments, mais du flambage des éléments. Par conséquent, un agencement rationnel des systèmes de contreventement pour assurer la stabilité structurelle globale est particulièrement critique pour les structures en acier. Enfin, des effets de fatigue à faible cycle existent sous chargement sismique, et leur impact sur les bâtiments et les entrepôts doit être pris en compte lors de la conception. Les points de connexion structurelle doivent être conçus pour éviter la défaillance des nœuds avant la plastification complète des éléments structurels. Cela permet aux éléments structurels d'entrer en déformation plastique, d'absorber pleinement l'énergie sismique et de maximiser leur capacité de résistance sismique.
五, L'importance de la conception de la résistance à la chaleur dans les bâtiments industriels et les entrepôts à structure métallique
Les bâtiments industriels et les entrepôts à structure métallique présentent une faible résistance au feu. Lorsque l'acier est chauffé au-dessus de 100°C, sa résistance à la traction diminue tandis que sa plasticité augmente avec l'élévation de la température. À environ 250°C, la résistance à la traction s'améliore légèrement mais la plasticité diminue, entraînant la fragilité bleue. Au-dessus de 250°C, l'acier présente un comportement de fluage. À 500°C, la résistance de l'acier chute à des niveaux critiques, provoquant l'effondrement de la structure. Par conséquent, lorsque les températures de surface dépassent 150°C, des mesures d'isolation thermique et de protection incendie (généralement appliquées par des revêtements résistants à la chaleur) sont obligatoires.
La construction d'usines et d'entrepôts industriels à ossature métallique implique de nombreux défis complexes. Ici, nous nous concentrons sur l'analyse de plusieurs problèmes particulièrement importants.
六, Analyse des problèmes d'installation des boulons d'ancrage pendant la construction
L'intégrité des boulons d'ancrage est fondamentale pour la stabilité des usines industrielles à structure métallique et des bâtiments d'entrepôts. La précision des boulons d'ancrage a un impact direct sur le positionnement des structures en acier, nécessitant un respect strict de la précision d'installation :
- Déplacement d'axe : ±2,0 mm
- Élévation : ±5,0 mm
Avant d'installer les boulons d'ancrage des colonnes, projeter chaque ligne d'axe du réseau de contrôle plan sur la surface de la fondation de la colonne, en assurant une fermeture complète pour garantir la précision de l'installation des boulons. Ensuite, marquer les bords extérieurs des colonnes en fonction des lignes d'axe. Une fois l'échafaudage de caisson pour l'installation des boulons d'ancrage des colonnes en acier érigé, transférer les points d'élévation requis sur l'échafaudage tubulaire en acier.
七, Résumé des précautions lors des opérations de levage de structures en acier
Les précautions spécifiques comprennent : Premièrement, marquer les croix sur la platine de base de la colonne et les lignes centrales des boulons d'ancrage. Nettoyer soigneusement les trous de cisaillement à la base de la colonne. Après avoir positionné la colonne en acier, ajuster l'élévation et serrer les écrous. Deuxièmement, après avoir terminé la mise en place des colonnes dans une zone, installer les tirants pour assurer la stabilité globale des colonnes et éviter la déformation lors du levage des poutres. Enfin, soulever les poutres en acier, en alignant deux paires en l'air et en effectuant un premier serrage des boulons à haute résistance. Sécuriser la première poutre avec quatre haubans pour éviter le basculement latéral.
八, Analyse des défis d'installation des systèmes de poutres de pont roulant
Lors de la construction d'ateliers à structure métallique, les poutres de pont roulant doivent être installées strictement selon les spécifications, en commençant par les portées supportées par les colonnes. Une fois les supports de colonnes installés et connectés, ils forment une unité rigide spatiale relativement stable. L'installation à partir de ce point assure la sécurité et garantit que l'installation des poutres de pont roulant n'affectera pas la verticalité des colonnes. Lors de l'installation, des cales doivent être placées sous l'aile inférieure des poutres de pont roulant présentant des déviations importantes à l'extrémité. Ces cales doivent être soudées en place après que l'ensemble du système de poutres de pont roulant ait été ajusté. Un centrage précis doit être réalisé à l'aide de lignes d'alignement pré-marquées. Les connexions du système de freinage ne doivent être effectuées formellement qu'après que les poutres de pont roulant aient été ajustées et fixées. Lors de la connexion de la plaque de frein à la poutre de pont roulant via des boulons à haute résistance et de sa soudure à la ferme auxiliaire, éviter la soudure continue qui affecterait les boulons à haute résistance en connectant d'abord la plaque de frein à la poutre de pont roulant avec des boulons à haute résistance et en effectuant un premier serrage. Ensuite, ajuster la ferme auxiliaire, la souder par points à la plaque de frein, puis serrer complètement les boulons à haute résistance. Terminer ensuite la soudure entre la plaque de frein et la ferme auxiliaire. Le serrage des boulons à haute résistance et la soudure de la plaque de frein doivent suivre une procédure commençant par le centre de chaque plaque et progressant vers l'extérieur pour minimiser les contraintes internes au sein des plaques.
九, Stockage des composants de structure en acier
Pour faciliter l'installation, les composants de structure en acier doivent être stockés de manière appropriée à leur arrivée sur le site. Le principe est le suivant : Les composants requis de toute urgence pour l'installation sur site doivent être placés directement à l'emplacement d'installation. Les composants à soulever en premier selon la séquence de levage doivent être empilés en haut, tandis que ceux à soulever plus tard doivent être placés en bas. Les composants ne nécessitant pas de levage immédiat doivent être stockés temporairement hors site. Lors de l'empilage, les colonnes et les poutres doivent être séparées et classées par axe. La zone de stockage doit être gérée par du personnel désigné, avec un inventaire effectué selon les besoins d'approvisionnement et les listes de livraison, et la documentation archivée. Lors de l'empilage des composants, les profilés en H doivent être stockés verticalement et non à plat. Chaque composant doit être supporté par au moins deux points de contact. Les positions de support doivent idéalement être situées à un septième de la portée des extrémités du composant. L'empilage ne doit pas dépasser trois couches, avec des blocs en bois utilisés pour stratifier et niveler correctement la pile. Les points de support doivent être alignés verticalement.
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