Im Bereich der Gebäude mit Stahlstruktur - sind Portalrahmen und Rahmenkonstruktionen zwei gängige Struktursysteme, jedes mit seiner einzigartigen Kraft - tragenden Logik und anwendbaren Szenarien. Ein tiefes Verständnis dieser Eigenschaften ist von großer Bedeutung für die rationale Auswahl des Gebäudestruktursystems und die Gewährleistung der Sicherheit und Funktionalität des Gebäudes.
Portalrahmenstruktur
(I) Erzwinge - mit Logik
Vertikale LastübertragungBei vertikaler Belastung (z. B. Eigengewicht des Daches, Schneelast usw.) überträgt der Balken des Portalrahmens die Last auf die Säule, und diese überträgt sie dann auf das Fundament. Der Träger des Portalrahmens ist in der Regel als Biegeelement ausgeführt und hält durch seine Biegefähigkeit dem durch die Vertikallast erzeugten Biegemoment stand. Da der Balken und die Säule starr miteinander verbunden sind, entsteht unter der Einwirkung vertikaler Lasten ein negatives Biegemoment am Balkenende, das das mittlere Biegemoment - der Spannweite des Balkens relativ verringert und so die mechanischen Eigenschaften des Materials effizienter nutzt.
Horizontaler LastwiderstandBei horizontalen Belastungen (z. B. Windlast, seismische Einwirkung usw.) ist der Portalrahmen hauptsächlich auf die seitliche Steifigkeit der Säule angewiesen, um Widerstand zu leisten. Unter Einwirkung horizontaler Kräfte überträgt die Säule wie ein Kragarm die horizontale Kraft auf das Fundament. Die starre Verbindung an der Säulenverbindung des Balkens - kann die relative Drehung des Balkens und der Säule einschränken, sodass die gesamte Struktur koordiniert arbeiten kann, um der horizontalen Kraft standzuhalten. Unter Einwirkung der Windlast steht die Luvsäule unter Druck und die Leesäule unter Zug. Das strukturelle Gleichgewicht wird durch die Axialkraft der Stütze und die horizontale Scherkraft des Balkens aufrechterhalten. Unter der Einwirkung seismischer Kräfte führt die seitliche Verschiebung der Struktur zu einer Biegeverformung des Balkens und der Säule sowie zu einer Drehung der Gelenke. Der Portalrahmen leitet seismische Energie durch den Duktilitäts- und Energiedissipationsmechanismus - der Struktur ab, um die strukturelle Stabilität sicherzustellen.
(II) Anwendbare Grenzen
SpannenbereichDie Portalrahmenkonstruktion eignet sich für Gebäude mit einer mittleren Spannweite von -. Im Allgemeinen beträgt die Spannweite zwischen 9 - 36 Metern. Innerhalb dieses Spannweitenbereichs kann der Portalrahmen seine konstruktiven Leistungsvorteile voll ausspielen und ist relativ wirtschaftlich. Beispielsweise weisen gängige Industrieanlagen, Lagerhallen usw. häufig Spannweiten in diesem Bereich auf. Durch eine sinnvolle Querschnittsgestaltung und Verbindungskonstruktion kann der Portalrahmen den Platzbedarf dieser Gebäude decken.
HöhenbeschränkungTypischerweise ist die Höhe des Portalrahmens besser geeignet und liegt zwischen 6 - 12 Metern. Eine zu hohe Höhe erhöht die berechnete Länge der Säule, was zu deutlichen Stabilitätsproblemen der Säule führt. Es ist notwendig, den Querschnitt der Säule zu vergrößern oder andere Verstärkungsmaßnahmen zu ergreifen, wodurch die Kosten steigen. Für einige Gebäude mit höherem Platzbedarf, aber immer noch innerhalb des geeigneten Höhenbereichs, wie etwa einige leichte - Industrieanlagen und Logistiklager, ist die Portalrahmenkonstruktion die geeignetere Wahl.
LadeeigenschaftenEs eignet sich für Gebäude mit relativ geringen Dachlasten und Kranlasten. Aufgrund der relativ begrenzten seitlichen Steifigkeit der Portalrahmenkonstruktion können für zu große Kranlasten oder relativ große Lasten wie horizontale seismische Einwirkungen Sonderkonstruktionen oder andere Konstruktionssysteme erforderlich sein. Für allgemeine Industrieanlagen ohne Kräne oder mit Kränen mit kleiner Tonnage - sowie für Lager- und Gewerbegebäude mit geringen Lastanforderungen kann der Portalrahmen jedoch die Anforderungen an die Krafttragfähigkeit - erfüllen und weist gleichzeitig eine gute Wirtschaftlichkeit auf.
Rahmenstruktur
(I) Erzwinge - mit Logik
Vertikale LastübertragungIn einer Rahmenkonstruktion werden vertikale Lasten von der Bodenplatte auf den Balken übertragen, und dann überträgt der Balken die Last auf die Säule und schließlich überträgt die Säule sie auf das Fundament. Sowohl der Balken als auch die Stütze sind die tragenden Elemente der Hauptlast - und tragen gemeinsam das Biegemoment, die Scherkraft und die Axialkraft, die durch die vertikale Last erzeugt werden. Anders als beim Portalrahmen ist die interne Kraftverteilung des Balkens und der Säule in der Rahmenstruktur unter der Einwirkung vertikaler Lasten komplexer und es ist erforderlich, die internen Kräfte jedes Elements mithilfe strukturmechanischer Methoden genau zu berechnen.
Horizontaler LastwiderstandDie Rahmenkonstruktion hält horizontalen Belastungen durch das räumliche Rahmensystem aus Balken und Stützen stand. Unter Einwirkung horizontaler Kräfte kommt es sowohl am Träger als auch an der Stütze zu Biege- und Axialverformungen. Die Gesamtstruktur arbeitet koordiniert durch die starre Verbindung der Balken---Säulenverbindungen, um ein räumliches Kraft---Lagersystem zu bilden. Die seitliche Steifigkeit der Rahmenstruktur hängt hauptsächlich von der Querschnittsgröße des Balkens und der Stütze, den Materialeigenschaften und der Anordnungsform der Struktur ab. Unter der Einwirkung seismischer Kräfte leitet die Rahmenstruktur seismische Energie durch die Bildung von Kunststoffscharnieren im Balken und in der Säule sowie den Energiedissipationsmechanismus - ab, um die strukturelle Stabilität bei großen Verformungen sicherzustellen.
(II) Anwendbare Grenzen
Spannweite und HöheDie Rahmenkonstruktion eignet sich für Gebäude mit größeren Spannweiten und höheren Höhen. Seine Spannweite kann zwischen mehreren zehn Metern und mehreren zehn Metern liegen, und auch die Höhe kann flexibel entsprechend den funktionalen Anforderungen des Gebäudes gestaltet werden. Es wird häufig in gewöhnlichen mehrstöckigen und hohen - Gebäuden verwendet. Beispielsweise erfordern Bürogebäude, Hotels, Einkaufszentren usw. in Städten große Räume und flexible Grundrisse, und die Rahmenkonstruktion kann diese Anforderungen gut erfüllen. Durch die sinnvolle Gestaltung des Querschnitts und der Anordnung der Balken---Säulenquerschnitte - können eine große - Raumgestaltung und hohe Gebäudehöhen erreicht werden.
LadeeigenschaftenEs kann große vertikale und horizontale Lasten tragen. Aufgrund des Raumkraft-Lagersystems - und der hohen strukturellen Integrität der Rahmenstruktur weist es eine gute Leistung bei der Aufnahme großer Lasten auf. Bei Industrieanlagen mit großen Kranlasten oder Gebäuden in Gebieten mit hoher seismischer Befestigungsintensität kann die Rahmenkonstruktion durch sinnvolle Konstruktion die Anforderungen an die Kraftaufnahme erfüllen. Gleichzeitig kann die Rahmenstruktur bei der Aufnahme horizontaler Lasten wie Windlasten auch ihre seitliche Stabilität gewährleisten, indem sie die Strukturanordnung und die Elementgröße anpasst.
Funktionale AnforderungenEs eignet sich für Gebäude mit hohen Anforderungen an die Flexibilität der räumlichen Gestaltung. Bei den Innenwänden der Rahmenkonstruktion handelt es sich in der Regel um nicht - tragende - Wände, die je nach Nutzungsänderung flexibel entfernt oder verschoben werden können, was die Neuaufteilung und Sanierung des Innenraums erleichtert. Aufgrund dieser Flexibilität wird die Rahmenkonstruktion häufig in Gewerbegebäuden, Bürogebäuden und einigen multifunktionalen Gebäuden eingesetzt und kann den unterschiedlichen räumlichen Anforderungen verschiedener Nutzer gerecht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es offensichtliche Unterschiede in der Kraft - tragenden Logik und den anwendbaren Grenzen zwischen der Portalrahmenstruktur und der Rahmenstruktur gibt. Bei der praktischen Konstruktionsplanung müssen Faktoren wie die funktionalen Anforderungen des Gebäudes, die Belastungseigenschaften, die Spannweite und die Höhe umfassend berücksichtigt werden, um das Tragwerk rational auszuwählen und so die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Anwendbarkeit des Gebäudes zu erreichen.