Edificios integrados de acero — Cero hormigón en el marco
Cada elemento estructural columnas, vigas, pisos, paredes es a base de acero y prefabricado en la fábrica. No hay hormigón en el marco estructural. No hay molduras en el lugar. No hay operaciones húmedas en el sistema estructural. 3050% más ligero, un horario que es 50% más rápido, construcción que desperdicia Un 80% menos, y un edificio que es 100% reciclable al final de su vida.
¿Qué es un edificio integrado de acero?
El hormigón reforzado (CR) ha dominado la construcción de varios pisos y edificios de gran altura durante más de un siglo. Es fuerte, resistente al fuego y bien entendido pero tiene un peso estructural que el edificio nunca necesitaba: la producción de cemento por sí sola representa aproximadamente 8% de las emisiones globales de CO2 y sub2;La construcción en el sitio es lenta y depende del clima, la fabricación de moldes y el sobreordenamiento generan enormes residuos, y un marco de concreto es efectivamente no reciclable al final de su vida útil.
El Edificio integrado de acero El acero es el acero que se utiliza en el interior de la estructura, y el acero es el que se utiliza en el interior de la estructura. Las columnas son de acero. Las vigas son de acero. Las vigas son de acero. Las secciones de acero son soldadas o laminadas. Los pisos son cubiertos de acero con relleno ligero. Las paredes son paneles de acero con enmarcado de fábrica con aislamiento y acabados. Todo el sistema de carga es de acero.
No se trata de "balsas de acero con columnas de hormigón" ni de un marco compuesto con miembros encastrados en hormigón. Sistema estructural de acero 100% que es precisamente por lo que es ligero, rápido y completamente deconstruible al final de su vida.
Columnas, vigas, pisos, paredes Todo es de acero
Columnas Secciones cruzadas
Uso de marcos de mediano edificio Columnas de forma cruzadaLa cruciforma proporciona la misma rigidez de flexión en ambos ejes esencial en un marco de momento donde los haces se conectan rígidamente en dos caras ortogonales y hace que las conexiones de viga a columna sean geométricamente simples. columna de cuadroLa transición "cross-to-box" es una característica diseñada del sistema: los pisos inferiores llevan cargas acumulativas más altas y utilizan secciones de caja; los pisos superiores, donde se rige la curvatura, utilizan secciones cruciformes más ligeras.
Cada columna sale de la fábrica con placas de base, placas de tapa, placas de conexión y rígidos ya soldados el trabajo del sitio es posicionamiento, alineación y perforación, no corte o soldadura en su lugar.
Restos Secciones H
Las vigas de suelo son Secciones H de Q355BLas vigas se dividen en miembros resistentes al momento (rigidamente conectados a las columnas) y miembros de gravedad (simplemente conectados), dependiendo de la estrategia de carga lateral esta división es lo que mantiene la fabricación económica: sólo los marcos que deben resistir el viento y el terremoto obtienen las costosas conexiones de momento.
Planos cubierta de acero
Uso de los sistemas de pisos las hojas de cubierta de acero con perfil La cubierta se dobla como forma permanente (eliminación total de la forma de madera) y como refuerzo de tracción para el tope a través de su perfil embossado. 120180 mm En un edificio de 20 pisos que es aproximadamente un piso adicional de altura utilizable dentro del mismo límite de altura del edificio, o un edificio más corto para el mismo programa.
Paredes Panel de acero
Las paredes exteriores son paneles de sandwich en marcos de acero: barras de acero de forma fría, lana mineral o aislamiento EPS, láminas de acero fuera, tablero de acabado dentro, todas fabricadas en fábrica hasta dimensiones de apertura incluyendo ventanas y puertas, entregadas y enrolladas en el marco. No hay mampostería, no hay plasturas en el sitio, no hay trades húmedas. Las paredes de partición de relleno siguen la misma lógica construcción seca de extremo a extremo, lo que hace que el horario de montaje interior sea independiente del horario estructural.
Fundamentos
Porque el marco es 3050% más ligero que RC, la demanda de las fundaciones disminuye proporcionalmenteEn los sitios con suelos marginales, esta puede ser la diferencia entre un proyecto viable e invivable, y es un ahorro que aparece en el calendario mucho antes de la primera columna.
Las cuatro ventajas estructurales de un marco de acero
1. 3050% Menor peso estructural
El concreto pesa 2.400 kg/m3; acero estructural 7.850 kg/m3 pero un marco de acero utiliza un volumen de material mucho menor para la misma carga, ya que cada elemento funciona en tensión o en compresión bien apertada. 0,551,0 kN/m2 por piso versus 1.72,5 kN/m2 Para un marco RC equivalente un ahorro real de 3050% en el peso propio estructural.
2. Rendimiento sísmico: Menos masa, más ductilidad
La fuerza del terremoto es la fuerza de inercia F = m·a por lo que una estructura más ligera atrae una demanda sísmica proporcionalmente menor antes de que se diseñe ningún miembro. la ductilidadLas conexiones de momento adecuadamente detalladas y los marcos sujetados pueden formar bisagras de plástico y disipar la energía del terremoto sin fallas frágiles, que es el requisito fundamental del diseño sísmico para GB 50011. La deriva entre plantas se controla hasta el límite de código (normalmente H/550H/800 para el acero), y las vías de carga redundantes del marco significan que no se produce una falla local en cascada.
3. Velocidad: 35 días por piso
La fabricación de fábrica desacopla la estructura del clima. En el sitio, un ciclo de piso para la erección de acero más cubierta y llenado suele funcionar 35 días En el caso de un ciclo convencional de piso RC, que debe esperar a que se desprenda el molde y se dure el hormigón, la compresión del horario general del 50% o más reduce los costos de financiamiento del desarrollador, los inquilinos o usuarios se mudan más temprano y el riesgo de exposición al sitio se reduce.
4. Recuperabilidad y descomposición completas
Un edificio de hormigón termina su vida con una bola de destrucción y una planta de trituración de hormigón. DesarrolladoEl carbono incorporado se vuelve un elemento de acero en un nuevo marco, ya que el precio y la regulación del carbono cada vez son más elevados, y esta historia de fin de vida ya no es una delicadeza; se está convirtiendo en un requisito de las adquisiciones institucionales y gubernamentales.
Conexiones híbridas de soldadura por bolsas y sistemas laterales
Conexiones híbridas: soldadura donde cuenta, bolta donde se mueve
El sistema de acero utiliza un híbridos soldados con perforaciones estrategia de conexión. La soldadura se realiza en la fábrica donde es rápida, controlada y totalmente inspectable; el perforación se realiza en el lugar donde es rápida, reversible e independiente del clima.
- Conexiones de momento de placa finalEl rayo viene con una placa final de profundidad total soldada en la fábrica; en el lugar la placa se enchufa a la columna con tornillos de fricción y agarre de alta resistencia. El momento se transfiere a través del grupo de tornillos, y la conexión es 100% en el sitio enchufe la conexión de momento más rápida que existe.
- Conexiones de tablas de corte / placas de aletas Para los haces de gravedad: una pestaña soldada en la columna, una red de haces atada a ella a través de dos filas de tornillos.
- Las columnas en los pisos de cambio de sección: cruciforme superior atado a una placa de trampa en la columna inferior de la caja, alineada por placas de trenzas sin soldadura en el lugar a altura.
Sistemas laterales: marcos de momento y marcos con braza
La demanda de viento y terremoto se resiste por la combinación que se ajusta al edificio:
- Enmarcos resistentes al momento (MRF)Las articulaciones rígidas de vigas y columnas en ambas direcciones dan al edificio su rigidez lateral y su ductilidad.
- Enmarcos con brazajes concentricos (CBF): las piezas de apoyo diagonales o de chevrón en las bahías discretas transportan la carga lateral axial el sistema lateral más rígido y económico para edificios de mediano piso, liberando el resto de la fachada para el vidriado.
- Pórticos arriostrados excéntricamente (EBF) para zonas sísmicas altas: el brazo se conecta con el haz fuera del eje, creando un haz de "enlace" corto diseñado para producir y disipar energía la ductilidad de un marco de momento con la rigidez de un marco de brazo.
La diafragma de piso la cubierta compuesta con los estudos de corte soldados a las vigas distribuye la carga lateral a estos marcos piso por piso. Esta combinación de sistemas se decide en la primera revisión de ingeniería, no se descubre durante la fabricación, por lo que el diseño de conexión es una parte central de nuestro ámbito de ingeniería.
Donde el sistema de acero se mantiene
| Tipo de edificio | Alturas típicas | Por qué todo el acero funciona |
|---|---|---|
| Oficinas comerciales de planta media | 615 pisos | Rápido a la primera entrada; las redes de columnas de 8,49 m dan pisos abiertos; el montaje de los inquilinos comienza antes de que el techo esté terminado porque los interiores son de construcción seca |
| Hoteles | 825 pisos | Planes de piso repetitivos adaptados a la prefabricación; baños y prefabricación MEP fuera de camino crítico; operadores abiertos a tiempo |
| Las torres de uso mixto de gran altura | 1540+ pisos | Las columnas de caja toman carga axial acumulada; la zona de piso de 120180 mm compra pisos adicionales dentro de los límites de altura; sistema lateral sintonizado con el viento y el sismo |
| Residencia y apartamentos | 618 pisos | Paredes de partición más ligeras dan a los residentes más superficie neta; servicios ocultos en zonas de pisos delgados; acústica diseñada con acumulaciones de pisos |
| Gobierno y instituciones | Cualquier | Las adquisiciones obtienen cada vez más puntuaciones de carbono incorporado, residuos y impacto en el sitio de construcción puntuaciones de acero en las tres |
Protección contra incendios: revestimientos, tablas y compartimientos racionales
El acero no es combustible, pero el acero desnudo pierde resistencia rápidamente por encima de aproximadamente 500°C así que un edificio de acero es siempre un ejercicio de ingeniería de incendios, coordinado miembro por miembro para GB 50016 / GB 51249:
- Los revestimientos intumescentes En los miembros arquitectónicos expuestos: pintura de película fina que se hincha hasta un carbón aislante grueso en un incendio. El grosor de la película se diseña por miembro para entregar la calificación de resistencia al fuego requerida (FRR) típicamente 60180 minutos y el revestimiento se puede aplicar en la fábrica a los miembros que no se molestarán en el sitio.
- Tablas calificadas para el fuego (silicato de calcio) que envuelven las columnas en los eje de servicio y en las paredes de separación de fuego; resistentes al impacto físico cuando no haya revestimientos.
- Protección por rociado o cementado en miembros ocultos o en plantas donde la estética no importa.
- Compartimentación racional: mediante la división de la placa de suelo en compartimentos de incendio, la estructura de cada compartimiento sólo es necesaria para sobrevivir a un incendio localizado, lo que mantiene el espesor de protección y el costo proporcional.
Dos cosas que todo propietario debe saber: primero, porque el marco es más ligero, Se necesita menos material de protección contra incendios por piso En segundo lugar, el revestimiento intumescente no se detiene en la especificación de pintura tiene éxito en la calidad de la preparación de la superficie, la medición del grosor de la película seca y la disciplina de toque después de la erección, por lo que especificamos, aplicamos y verificamos la protección dentro del mismo sistema de calidad que el acero mismo.
Para proyectos de pisos altos también se ejecuta el caso de incendio como una verificación estructural verificando que el marco protegido conserva su integridad bajo el escenario de incendio de cada compartimiento, con la redundancia de carga diseñada para que un solo miembro no pueda derribar el edificio incluso en un incendio fuera del diseño.
Acero totalmente contra acero ultraligero: tres sistemas, tres puestos de trabajo
Construimos los tres sistemas así que la comparación a continuación es ingeniería, no marketing. el sistema estructural debe coincidir con la altura, la ocupación y la lógica de la adquisición del edificio.
| Parámetro | Integrado en todo acero | Sistema de PEC | Acero ultraligero |
|---|---|---|---|
| Estructura | Cuadro de acero 100% cero hormigón en el marco | Sección de acero con hormigón parcialmente envuelto | Enmarcamiento de acero de calibre delgado formado a frío |
| Rango de altura | 640+ pisos | Residencia de mediano piso, típicamente de 824 plantas | Bajos pisos, típicamente 13 pisos |
| Velocidad | Más rápido 35 días/plancha, todo seco | Rápido Envasado de concreto añade algo de comercio húmedo | Muy rápido por unidad; montaje de luz en el lugar |
| Peso | 3050% más ligero que el marco RC | Más ligero que RC; más pesado que el acero completo | El más ligero de todos |
| Recuperabilidad | Completo deconstruir y reutilizar | Acero reciclable; el hormigón encasillado debe ser aplastado | Acero de calibre delgado reciclable |
| El mejor ajuste | Comercial de mediano y alto nivel, hoteles, oficinas, uso mixto | Los programas de vivienda residencial ver nuestro Sistema residencial integrado PEC | Villas, casas pequeñas, complementos ligeros |
| ¿Por qué elegirlo? | Cero hormigón, velocidad, credenciales verdes, la mayoría de los pisos por límite de altura | Otros sectores de la industria de la construcción | Las unidades de base mínima, paneladas en fábrica |
Cómo las puntuaciones de construcción de acero en LEED y la etiqueta de construcción verde de China
Clasificación de edificios verdes LEED internacionalmente, Norma de evaluación de edificios verdes GB/T 50378 El sistema de acero contribuye a los mismos criterios que estos esquemas miden:
- Materiales y recursosEl acero estructural contiene un alto contenido reciclado y es totalmente reciclable; la fabricación en fábrica con anidación optimizada por ordenador minimiza los recortes que respaldan directamente los puntos LEED MR (materiales) y los criterios de reciclaje de recursos de China.
- Gestión de residuos de construcciónLa conversión de residuos en un sitio convencional generaría un 80% o más del flujo de residuos un crédito directo de MR en el LEED y un criterio de puntuación en GB/T 50378.
- Energía: la zona de suelo de 120 180 mm reduce la altura del edificio y la superficie de la fachada para el mismo programa, y el envoltorio seco logra un mejor control de la hermeticidad ambos reducen la demanda de energía que el esquema de calificación revisa.
- Calidad ambiental interior: la construcción seca elimina los defectos causados por la humedad y acelera la ventilación antes de la ocupación, contribuyendo a los créditos de calidad del aire interior.
El hormigón cero en el marco es en sí mismo la mayor decisión sobre carbono encarnado en cualquier edificio: eliminar el cemento elimina la etapa de fabricación que crea el 8% del CO2 global.
A medida que los reguladores restringen la información sobre el carbono incorporado en Europa a través de la norma EN 15978 y cada vez más en las provincias chinas a través de pilotos de evaluación del ciclo de vida el sistema de acero está ya posicionado para informar números limpios: entradas de materiales certificadas, uso de energía en la fábrica, distancia de transporte de nuestra planta de Xuzhou y recuperación al final de la vida útil.
Xuzhou Huilinwan Plaza El primer altiplano de acero en nuestra ciudad natal
Huilinwan Plaza es El primer edificio de alto edificio integrado verde prefabricado totalmente de acero de Xuzhou y se encuentra en la ciudad donde nuestra fábrica opera desde 1999. Diseñamos, fabricamos, erigimos y encerramos el esqueleto de acero completo: columnas cruzadas a la caja que manejan el crecimiento axial por la torre, enmarcado de suelo de haz H soldado, pisos de cubierta de acero compuesto con clavos de corte y paneles de pared enmarcados de acero prefabricados en la fábrica.
La prueba de la construcción de todo acero en un contexto real del centro de la ciudad significó resolver los desafíos que definen la carga lateral y el control de la deriva en acero de gran altura a medida que la altura se hace cargo de la gravedad; protección contra incendios coordinado miembro por miembro (vestimentos inmensos en las secciones expuestas, tablas o protección por rociado en los miembros ocultos); y la ingeniería de la utilidad que sienten los ocupantes: se diseñó una vibración inducida por la marcha y un comportamiento acústico en un sistema de piso de acero más ligero y sensible, en lugar de asumirlo, con las lasbras compuestas que añaden masa, rigidez y acción del diafragma en un sistema.
El logro de la construcción verde
Desarrollado como un edificio verde frente a un estándar de calificación, el sistema de acero del proyecto llevó la puntuación sobre los criterios de que los esquemas de calificación de edificios realmente miden ninguna estructura in situ, desperdicio mínimo del sitio, insumos de materiales certificados y rastreables, masa estructural reducida y un marco que sigue siendo un recurso al final de la vida. El sistema estructural en sí mismo puede ser la decisión de sostenibilidad más grande en la mesa.
Huilinwan Plaza convenció al mercado de construcción de Xuzhou de que la construcción de edificios de gran altura en acero no es un experimento es un sistema entregado. Proyecto Plaza Xuzhou Huilinwan y otros proyectos comerciales y públicos.
Fabricación del marco: Columnas cruzadas en líneas automáticas
Un edificio de acero es tan bueno como su fabricación. Talleres de 100.000 m2 en una base de 300 mu en Xuzhou, con Capacidad anual de fabricación de acero de 200.000 toneladas, ejecutar flujos de producción dedicados para este sistema:
- Fabricación de columnas cruzadas: preparación de placas y revestimiento de bordes bajo control CNC, soldadura de subconjunto de columnas en los accesorios, columnas de caja soldadas en líneas de arco sumergido con seguimiento continuo de soldadura y control de la distorsión, seguido de mecanizado final de las placas de base y tapa en los centros de mecanizado del portal para que cada columna llegue cuadrada, pluma y lista para ser rotulada.
- Líneas de soldadura automáticas de haz H: soldas de filete de la red a la flanca en líneas de arco sumergido con recuperación de flujo e inspección automática, produciendo haces de precisión dimensional constante a alto rendimiento.
- Perforación y anidación por CNC: los grupos de perforación y los rígidos de conexión se perforan por CNC (o perforados en la línea) desde el modelo 3D eliminando sorpresas de ajuste en el campo y el clásico problema de "un agujero fuera" del sitio.
- Puertas de calidad de fábrica: 100+ patentes e ingenieros de I+D+ 50+ respaldan un sistema de calidad que rastrea cada lote miembro hasta su certificado de material, procedimiento de soldadura e informe de inspección el mismo régimen de trazabilidad que utilizan nuestras estructuras de red y celosía en proyectos ferroviarios y aeroportuarios.
Porque el diseño, la fabricación y la erección son una sola organización con un centro de investigación conjunto con la Universidad de Shanghai Jiao Tong desde 2023 la persona que diseña la conexión trabaja en el mismo sistema de calidad que la persona que la soldó. Los cambios de diseño llegan a la fábrica en horas; los problemas de campo se resuelven directamente con el fabricante; y el cliente tiene un solo punto de rendición de cuentas para todo el sistema estructural.
¿Construir proyectos comerciales de varias historias o de alto nivel?
Nuestro sistema de construcción integrado de acero ofrece un marco más ligero, un horario más rápido, menos carbono incorporado, un 80% menos de residuos de construcción y una reciclabilidad completa con diseño-fabricación-construcción llave en mano de una organización. Ya sea que esté desarrollando oficinas, hoteles, torres de uso mixto o proyectos gubernamentales, póngase en contacto con nosotros para discutir cómo el sistema de acero puede mejorar los costos, horarios y resultados de certificación.
Correo electrónico: market@permanentsteelstructure.com