Баскетбольные площадки на фотоэлектрической новой энергии (BIPV): что более рентабельно: ферменные конструкции или портальные рамные конструкции?

Сколько стоит построить подобную фотоэлектрическую баскетбольную площадку? Какой вариант конструкции одновременно экономичнее и лучше выглядит?

Обзор проекта

Принимая стандарт баскетбольная площадка Например, 28 м × 15 м, если принять план стальной конструкции, это будет 30 м (длина) × 21 м (ширина), с общей установленной фотоэлектрической мощностью 136 кВт.

Расчетная нагрузка соответствует ветровой нагрузке 0,4 кН/м⊃2; и снеговой нагрузке 0,4 кН/м⊃2;. Расстояние между колоннами 6 м, высота 7,8 м.

Расчетная модель ферменной конструкции

Передача нагрузки: В ферме нагрузки передаются через соединения. Горизонтальные нагрузки на крышу, такие как собственная нагрузка и снеговая нагрузка, передаются через прогоны на стыки, а затем преобразуются в осевые силы в элементах.

Сами элементы обычно подвергаются незначительной деформации при изгибе. В большинстве случаев верхний пояс находится в сжатом состоянии, нижний пояс - в растяжении, а элементы стенки чередуются между растяжением и сжатием.

Расстояние между швами: Расстояние между стыками верхнего пояса связано с расстоянием прогона. Если прогоны располагаются с интервалом 1,5 м, то расстояние между швами обычно также принимают равным 1,5 м. Во время структурного моделирования горизонтальные нагрузки на крышу необходимо преобразовать в сосредоточенные нагрузки на суставы.

Эффективная длина вне плоскости и в плоскости: раздел 5.3 Китайских норм и правил по стальным конструкциям содержит четкие требования к коэффициентам эффективной длины элементов пояса и перемычек.

Портал-Расчетная модель рамной конструкции

В конструкции портальной рамы горизонтальные нагрузки крыши передаются через прогоны и преобразуются в изгибающие моменты и силы сдвига в стальных балках, вызывая изгибную деформацию балок. Расстояние между прогонами можно регулировать более свободно и не ограничивается расстоянием между швами.

Эффективная длина стальной балки вне плоскости определяется в соответствии с условиями крепления вне плоскости и обычно принимается за расстояние между жесткими связующими элементами, которое обеспечивает устойчивость балки вне плоскости.

Сравнение затрат

Потребление стали Ферменная структура

Расход стали на каждую ферму составляет примерно 1000 кг, всего ферм 6.

Общий вес стали на 6 ферм: 1000×6 = 6000 кг.

Стяжки и раскосы: 1200 кг; прогоны и провесы: 2500 кг.

Общий расход стали на ферменную схему: 6000+1200+2500=9700 кг.

Потребление стали Жесткая рамная конструкция

Расход стали на каждый жесткий каркас составляет примерно 1500 кг, всего 6 каркасов.

Итого стали на 6 рам: 1500×6 = 9000 кг.

Стяжки и раскосы: 1200 кг; прогоны и провесы: 2500 кг.

Общий расход стали для жесткокаркасного плана: 9000+1200+2500=12700 кг.

Для сравнения: 12 700 − 9 700 = 3 000 кг. Следовательно, в схеме с жестким каркасом используется на 3000/12700 = 23% больше стали, чем в ферменной схеме.

Экономический размах и сталелитейная интенсивность

Экономный пролет портальной конструкции обычно составляет 18–24 м, а экономичный пролет ферменной конструкции – 30–40 м.

Экономное расстояние между колоннами обычно составляет 7,5–9 м. Если расстояние слишком маленькое, расход стали на балки, колонны и фундаменты увеличивается. Если расстояние слишком велико, хотя количество рам уменьшается, расход стали на прогоны увеличивается, а секции стальных балок также становятся больше, что делает решение неэкономичным.

Удельный расход стали ферменной конструкции: 9700 кг/630 м⊃2; = 15,39 кг/м⊃2;.

Удельный расход стали жесткокаркасной конструкции: 12 700 кг/630 м⊃2; = 20,16 кг/м⊃2;.

Заключение

Для обычных спортивные площадки из стальных конструкций при пролетах 18–24 м ферменная конструкция превосходит жесткий каркас по удельному расходу стали. Однако, поскольку ферменные конструкции имеют много сварных соединений и более высокие затраты на рабочую силу, цена их заводской стали, как правило, значительно выше, чем у стандартизированных портальных рамных конструкций.

В результате ферменные конструкции не демонстрируют существенного преимущества в общей стоимости в таких условиях пролета.

При пролете конструкции более 24 м, а особенно при достижении 30 м и более, расход стали жестко-каркасной конструкции значительно увеличивается, и преимущества ферменной конструкции становятся более очевидными.

Кроме того, ветровые и снеговые нагрузки различаются в зависимости от региона, поэтому расход стали на один и тот же пролет может отличаться в разных местах. Большепролетные конструкции особенно чувствительны к снеговой нагрузке, а в регионах с высокими снеговыми нагрузками снеговая нагрузка оказывает гораздо большее влияние на необходимое количество стали.

Общая стоимость проекта стандартной фотоэлектрической баскетбольной площадки размером 28 × 15 м составляет примерно 400 000 юаней. В зависимости от таких факторов, как колебания цен на материалы, диапазон и регион, окончательная стоимость может варьироваться примерно от 10% до 15%.