Jeklene konstrukcije se pogosto uporabljajo v sodobni arhitekturi zaradi svojih prednosti, kot sta visoka trdnost in hitra gradnja. Kljub temu je za zagotovitev dolgoročnega - stabilnega delovanja zgradb z jekleno - strukturo trajnostna zasnova bistvenega pomena. V nadaljevanju je podrobneje opisano, kako podaljšati življenjsko dobo jeklenih - strukturiranih zgradb z racionalno zasnovo z več vidikov.
I. Upoštevanje okoljskih dejavnikov
1. Analiza podnebnih razmer
Podnebne razmere se v različnih regijah precej razlikujejo in imajo različne vplive na vzdržljivost jeklenih konstrukcij. V območjih z visoko - temperaturo je jeklo nagnjeno k lezenju, kar zmanjša nosilnost - konstrukcijske obremenitve. V hladnih območjih lahko jeklo postane mrzlo krhko, kar vodi do zmanjšanja žilavosti. Na obalnih območjih lahko visoka - vlažnost in slana - megla pospešita korozijo jekla. Na primer, zgradbe z jekleno - strukturo v regiji Južnokitajskega morja na Kitajskem korodirajo veliko hitreje kot tiste v celinskih območjih zaradi dolgotrajne - izpostavljenosti visoki temperaturi, visoki vlažnosti in eroziji zaradi - solne megle. Zato je pred načrtovanjem bistveno celovito razumevanje lokalnih podnebnih podatkov, vključno s temperaturo, vlažnostjo, padavinami, sončnim sevanjem itd., in v skladu s tem sprejeti ciljno usmerjene zaščitne ukrepe.
2. Ocena industrijskega okolja
Če se zgradba z jekleno - strukturo nahaja na območju industrijske proizvodnje, je treba upoštevati erozijo jekla zaradi industrijskih odpadnih plinov, odpadne vode in ostankov. V bližini kemičnih podjetij bodo na primer kisli plini, kot sta žveplov dioksid in vodikov klorid v odpadnem plinu, kemično reagirali z jeklom v vlažnem okolju in pospešili korozijo. Odpadna voda, ki vsebuje težke - kovinske ione, ki nastanejo v metalurških obratih, bo prav tako povzročila korozijo, če pride v stik z jekleno konstrukcijo. Med projektiranjem je treba oceniti sestavo, koncentracijo in vzorce emisij industrijskih onesnaževal ter izvajati učinkovite zaščitne ukrepe.
II. Izbira materiala in optimizacija delovanja
1. Izbira jekla, odpornega proti koroziji -
Za zgradbe s posebnimi zahtevami glede trajnosti je mogoče izbrati vremensko odporno jeklo. Jeklo, ki je odporno na vremenske vplive, lahko v atmosferskem okolju tvori gosto oksidno zaščitno folijo, ki preprečuje nadaljnjo korozijo. Njegova korozijska - odpornost je 2 - 8-krat večja kot pri običajnem ogljikovem jeklu. Na primer, pri nekaterih odprtih - zračnih mostovih in industrijskih tovarniških zgradbah lahko uporaba jekla, ki je izpostavljeno vremenskim vplivom, znatno podaljša življenjsko dobo konstrukcije. Poleg tega ima nerjavno jeklo tudi odlično - odpornost proti koroziji in se pogosto uporablja v stavbah z visokimi zahtevami glede vzdržljivosti in estetike, kot so okrasne jeklene konstrukcije velikih poslovnih stavb.
2. Ujemanje lastnosti jekla
Zagotoviti je treba, da se trdnost, žilavost, varivost itd. jekla dobro - ujemajo. Čeprav lahko jeklo z visoko - trdnostjo poveča nosilnost konstrukcijske obremenitve -, lahko žrtvuje nekaj žilavosti. Na potresno - območjih je treba dati prednost jeklu z dobro kombinacijo trdnosti in žilavosti, da zagotovimo varnost in vzdržljivost konstrukcije v potresnem delovanju. Medtem je treba upoštevati varivost jekla, da se izognemo poslabšanju lastnosti jekla med postopkom varjenja, kar bi lahko vplivalo na splošno vzdržljivost konstrukcije.
III. Optimizacija konstrukcijskega načrta
1. Zasnova za preprečevanje kopičenja vode in prahu
Kopičenje vode lahko ohrani jeklo v mokrem stanju dlje časa, kar pospeši korozijo. Kopičenje prahu lahko absorbira vlago, tvori raztopino elektrolita in sproži elektrokemično korozijo. Pri načrtovanju strehe je treba nastaviti ustrezen naklon odvodnjavanja, da se zagotovi hitro odtekanje deževnice. Na splošno naklon drenaže ne sme biti manjši od 5%. Za dele, ki so nagnjeni k kopičenju prahu, kot so povezovalni vozli jeklenih nosilcev in stebrov, mora biti površina zasnovana tako, da je čim bolj gladka, da se zmanjša verjetnost kopičenja prahu. Poleg tega je treba vzpostaviti redne čistilne prehode in naprave, ki bodo vzdrževalnemu osebju olajšali čiščenje prahu.
2. Zmanjšanje koncentracije stresa
Območja koncentracije napetosti - so nagnjena k nastanku in širjenju razpok, kar zmanjšuje vzdržljivost konstrukcije. Pri načrtovanju jeklenih konstrukcij se je treba izogniti nenadnim spremembam v prečnih - prerezih komponent, na primer s sprejetjem postopne oblike prečnega prereza -. Za dele z luknjami, zarezami itd. je treba izvesti ustrezne ojačitvene ukrepe, kot je namestitev ojačitvenih obročev ali plošč okoli lukenj. Poleg tega morata biti oblika in položaj zvarov zasnovana racionalno, da se prepreči koncentracija zvara, zmanjša preostala napetost pri varjenju in ublaži vpliv koncentracije napetosti na vzdržljivost konstrukcije.
IV. Proti - koroziji in protipožarna - zasnova
1. Zasnova protikorozijske prevleke -
Običajno je sprejet sistem večplastnega - protikorozijskega premaza, ki je običajno sestavljen iz temeljnega premaza, vmesnega premaza in zaključnega premaza. Primer, ki je v neposrednem stiku z jekleno površino, služi za preprečevanje rjavenja in izboljšanje oprijema. Izberete lahko primer, bogat z epoksi cinkom -, saj njegova visoka vsebnost cinka zagotavlja katodno zaščito jekla. Vmesni premaz v glavnem služi za zapolnitev in povečanje debeline premaza, kar izboljša zaščitno delovanje premaza. Primerna izbira je vmesni premaz iz epoksidne sljude in železovega oksida. Pokrivni premaz se uporablja za zaščito temeljnega in vmesnega premaza, hkrati pa zagotavlja dekoracijo in odpornost na vremenske vplive, kot je akrilni poliuretanski zaključni premaz. Skupna debelina nanosa se določi glede na okolje uporabe. Na splošno ne sme biti manjši od 120 μm v notranjih okoljih in ne manjši od 150 μm v zunanjem ali korozivnem okolju.
2. Zasnova protipožarne - zaščite
Na podlagi zahtev glede požarne - stopnje zaščite stavbe je treba izbrati ustrezne protipožarne - ukrepe za zaščito. Za zgradbe z jekleno - strukturo z visokimi zahtevami glede požarne - zaščite je mogoče uporabiti debele - prevlečene ognjevarne - premaze. Debelina prevleke se običajno giblje od 8 - 50 mm, meja požarne odpornosti - pa lahko doseže 2 - 3 ur. Za obloge se lahko uporabljajo tudi ognjevarne - plošče, kot so plošče iz kamene volne in vermikulitne plošče. Te plošče nimajo le dobre požarne - odpornosti, ampak nudijo tudi določene toplotne - izolacijske in toplotno - izolacijske učinke. Pri načrtovanju protipožarne - zaščite je ključnega pomena zagotoviti združljivost med ognjevarno - plastjo in proti - korozijsko plastjo, da se izognete kakršnim koli škodljivim interakcijam.
V. Načrt vzdrževanja in spremljanja
1. Oblikovanje načrta vzdrževanja
V fazi načrtovanja je treba oblikovati podroben načrt vzdrževanja, ki določa cikel vzdrževanja, vsebino vzdrževanja in metode vzdrževanja. Redno preverjajte celovitost površinskega premaza jeklene konstrukcije. Če opazite kakršno koli poškodbo, luščenje itd., jo nemudoma popravite. Izvajajte redna ne{4}} destruktivna testiranja ključnih delov strukture, kot sta ultrazvočno testiranje in testiranje magnetnih delcev, da preverite napake, kot so razpoke. Hkrati spremljajte deformacijo konstrukcije, premike itd., da pravočasno odkrijete morebitne varnostne nevarnosti.
2. Zasnova sistema spremljanja
Za velike - ali pomembne jeklene - strukturirane zgradbe je mogoče oblikovati spletni sistem za spremljanje. Z namestitvijo senzorjev na ključne dele konstrukcije je mogoče parametre, kot so napetost, napetost, temperatura in vlažnost strukture, spremljati v realnem - času. Podatki spremljanja se prek tehnologije interneta stvari prenašajo na platformo za upravljanje. Z analizo podatkov in modeli zgodnjega - opozarjanja je mogoče takoj odkriti neobičajne situacije v strukturi in vnaprej sprejeti vzdrževalne ukrepe, da se zagotovi trajnost in varnost konstrukcije. Na primer, pri velikih - mostnih jeklenih konstrukcijah lahko sistem za spletni nadzor v realnem - času spremlja stanje konstrukcije pod vplivom obremenitev vozil in okoljskih dejavnikov, kar zagotavlja znanstveno podlago za odločitve o vzdrževanju.