Thiết kế kết cấu nhà kho thép 75m×75m×9m (Port Moresby, PNG)

Thiết kế kết cấu & Bảng khối lượng cho Nhà kho thép 75m×75m×9m (Port Moresby, PNG)

 

 

Kích thước: 75m(L)×75m(W)×9m(H) (chiều cao mái hiên)

Vị trí: Cảng Moresby, Papua New Guinea

Tải trọng gió: 120km/h (33,33m/s), không tải tuyết, không tải địa chấn

Bố cục kết cấu: 3 nhịp liên tục ×25m mỗi nhịp (hướng chiều rộng); Hướng chiều dài 75m (khoảng cách cột được tối ưu hóa để chống gió và tiết kiệm)

Vật liệu bao vây: Tấm đơn thép màu 0,4mm (mái & tường)

Tiêu chí thiết kế: Dựa trên AS/NZS 1170 (Tiêu chuẩn kết cấu của Úc/New Zealand) (được áp dụng ở PNG cho công trình dân dụng) và GB 50017-2017 (Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép của Trung Quốc) (để tương thích xuất khẩu kết cấu thép quốc tế)

 

 

 

Kết cấu thép khung cứng cổng thông tin(tối ưu cho nhà kho công nghiệp có nhịp độ- lớn, trọng lượng nhẹ, xây dựng nhanh, khả năng cản gió tuyệt vời)

Khoảng cách: Khung cứng liên tục 3×25m (chiều rộng: 75m), không có cột giữa trong mỗi nhịp để tối đa hóa việc sử dụng không gian kho

Khoảng cách cột hướng chiều dài: 7,5m (10 vịnh với chiều dài 75m), cân bằng cho khả năng chịu tải gió và tiết kiệm vật liệu kết cấu

Chiều cao mái hiên: 9m (đáp ứng các yêu cầu vận hành thiết bị bốc/lưu kho chung-, giảm tác động của tải trọng gió so với độ cao 12m)

Độ dốc mái: 5% (1:20) ( PNG là vùng mưa nhiệt đới, đảm bảo thoát nước mưa; không chịu tải tuyết, độ dốc thấp tiết kiệm)

 

 

(1) Dầm khung cổng (nhịp 25m)

Phần: Tiết diện hàn hình chữ H-H550×250×8×12 (bích 12 mm, bản bụng 8 mm) cho nhịp chính 25m; H450×200×6×10 để liên kết dầm khung tại các mối nối nhịp (tối ưu hóa cho chiều cao 9m, giảm trọng lượng bản thân trong khi vẫn duy trì độ bền)

Vật liệu: Thép cường độ cao-hợp kim thấp Q355B (cường độ năng suất vượt trội, phù hợp với cấu trúc chiếm ưu thế-tải gió, chi phí-hiệu quả cho xuất khẩu)

Sự liên quan: Mối liên kết hàn -được bắt vít cứng giữa dầm và cột (đảm bảo tính nguyên vẹn của khung để chống gió)

 

(2) Cột khung cổng thông tin

Phần: tiết diện hàn hình chữ H-H600×300×10×14 (cột mái chịu tải trọng gió và tải trọng thẳng đứng lớn nhất); H500×250×8×12 (cột khung bên trong) (giảm chiều cao đoạn so với thiết kế 12m, thích ứng với mô men gió thấp hơn ở độ cao 9m)

Vật liệu: Thép cường độ cao-hợp kim thấp Q355B

Căn cứ: Chân cột có bu lông neo M36×900 (bu lông cường độ cao-cấp 8,8), kết nối với móng bê tông cốt thép độc lập (thiết kế móng: bê tông C30, 1,8m×1,8m×1,4m mỗi cột, đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực của đất PNG và phù hợp với tải trọng cột giảm)

 

(3) Xà gồ (Mái & Tường)

Thành phần cốt lõi để cố định tấm đơn thép màu 0,4mm, được tối ưu hóa cho khả năng chống gió hút (quan trọng đối với tốc độ gió 120km/h)

xà gồ mái: Phần C-tạo hình nguội C200×70×20×2,5 (khoảng cách 1,2m), vật liệu: Thép định hình nguội Q235B-(chống-hút gió, đủ độ cứng cho tấm mái 0,4mm; không thay đổi do nhịp mái nhất quán)

xà gồ tường: Tiết diện C-tạo hình nguội C160×70×20×2.0 (khoảng cách 1,5m), vật liệu: Thép định hình nguội Q235B-(tiết diện giảm so với thiết kế 12m, thích ứng với chiều cao tường 9m và tải trọng gió ngang thấp hơn)

Niềng răng: Thép tròn mạ kẽm φ16 (già ngang mái, giằng dọc tường) + thép góc L50×5 (giằng đỡ), đảm bảo kết cấu ổn định ngang dưới gió mạnh (không thay đổi, duy trì ổn định cho nhịp khung)

 

(4) Vỏ và tường bao quanh

Vật liệu: Tấm đơn thép màu dày 0,4mm (đế mạ kẽm Lớn hơn hoặc bằng 80g/㎡, lớp phủ PVDF chống ăn mòn-khu vực nhiệt đới, thích ứng với nhiệt độ/độ ẩm cao của PNG)

sửa chữa: Vít-tự khoan ST5.5×25 (Miếng đệm chống thấm EPDM) để kết nối tấm với xà gồ (khoảng cách 300mm dọc theo chiều dài tấm, 500mm dọc theo chiều rộng tấm) – thiết kế chống-trượt gió (không thay đổi, phù hợp với yêu cầu tải trọng gió)

 

 

Thích ứng với khí hậu nhiệt đới PNG, hoạt động hậu cần kho bãi và khả năng chống gió; tất cả cửa ra vào/cửa sổ đều sử dụng khung hợp kim nhôm (chống{0}}ăn mòn) có dải đệm kín chống gió, được tối ưu hóa cho chiều cao mái hiên 9m.

 

 

Chức vụ: 1 nhịp giữa (25m) trên bức tường bên dài 75m-(vị trí trung tâm, tối ưu cho hậu cần nội bộ)

Đặc điểm kỹ thuật: 2 bộ cửa công nghiệp thép trượt 4m(W)×4.5m(H) (tổng chiều rộng 8m, đáp ứng lượng xe lớn; chiều cao giảm từ 5m xuống 4,5m để phù hợp với chiều cao mái hiên 9m, cản gió tốt hơn)

Số lượng: 2 bộ (1 lối vào chính, 1 lối vào phụ/lối thoát hiểm)

 

 

Chức vụ: Hai đầu tường bên dài 75m{1}}(gần cột khung, cốt thép)

Đặc điểm kỹ thuật: Cửa đơn chống trộm bằng hợp kim nhôm 0,9m(W)×2,1m(H) (có bản lề chống gió và dải đệm kín, thông số kỹ thuật không thay đổi vì đáp ứng nhu cầu ra vào của nhân viên)

Số lượng: 4 bộ (2 bộ mỗi bên, bố trí cân bằng cho luồng nhân sự)

 

 

Chức vụ: Phần trên của tường hông dài 75m{1}}(0,8m dưới mái hiên, điều chỉnh theo chiều cao 9m, tránh ánh nắng trực tiếp, tối đa hóa thông gió chéo)

Đặc điểm kỹ thuật: Cửa sổ hợp kim nhôm 1,5m(W)×1,2m(H) (loại treo trên cùng, cấp độ cản gió Lớn hơn hoặc bằng 6, có màn chống muỗi – thích nghi với môi trường côn trùng nhiệt đới PNG; thông số kỹ thuật không thay đổi để có đủ thông gió)

Cách trình bày: Khoảng cách 7,5m (giống như khoảng cách cột), 20 cửa sổ mỗi bên tường, tổng cộng 40 cửa sổ (2 bức tường dài, số lượng không đổi để duy trì hiệu quả thông gió)

Chức năng: Thông gió tự nhiên + chiếu sáng, không tốn thêm chi phí thông gió cơ học; thiết kế{1}}treo phía trên ngăn nước mưa thấm vào mùa mưa

 

 

Chức vụ: 75m-tường cuối chiều rộng (3 nhịp × 2 cửa sổ mỗi nhịp)

Đặc điểm kỹ thuật: Cửa sổ cố định hợp kim nhôm 1,2m(W)×1.0m(H) + kính vỡ khẩn cấp (không thay đổi thông số kỹ thuật, đạt tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy)

Số lượng: 6 bộ (đạt tiêu chuẩn an toàn cháy nổ quốc tế)

 

 

 

AS/NZS 1170.0:2020: Hành động thiết kế kết cấu – Nguyên tắc chung

AS/NZS 1170.2:2021: Hoạt động thiết kế kết cấu – Hoạt động của gió (lõi để tính toán tải trọng gió 120km/h)

AS/NZS 3679.1:2016: Thép dùng cho kết cấu chung (tiêu chuẩn vật liệu)

GB 50017-2017: Mã thiết kế kết cấu thép (tương thích thiết kế kết cấu thép xuất khẩu)

GB 50185-2010: Mã thiết kế kết cấu bao che tòa nhà (đối với thiết kế tôn và xà gồ màu 0,4mm)

 

 

Chuyển đổi tốc độ gió thành áp suất gió cơ bản theo AS/NZS 1170.2:

Tốc độ gió V=120km/h=33.33m/s (Port Moresby, địa hình mở, địa hình loại C)

Áp suất gió cơ bản $w_0=0.5ρV^2$ (mật độ không khí $ρ=1.2kg/m^3$)

$w_0=0.5×1,2×33,33^2=$666,56Pa

Áp lực gió ở độ cao mái hiên 9m: $w_z=w_0×k_z×k_c$ (hệ số độ cao $k_z=1.08$, hệ số địa hình $k_c=1.0$) → $w_z=$719,88Pa

 

 

Dầm cổng dài 25m-: Mô men uốn $M=1.2×$tải trọng tĩnh$ + 1.5×$tải trọng gió $=786kN·m$; khả năng chịu uốn $M_u=852kN·m > M$, đạt yêu cầu

cột mái hiên: Lực dọc trục $N{0}}×$tải chết$ + 1.5×$tải trọng ngang của gió $=1085kN$; khả năng chịu nén $N_u=1260kN > N$, đạt yêu cầu (giảm tải so với thiết kế 12m)

Xà gồ mái (C200×70×20×2.5): Tải trọng gió hút $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; độ võng $f=11.5mm < L/200=60mm$, độ cứng đáp ứng yêu cầu (quan trọng đối với việc cố định tấm thép màu 0,4mm)

Xà gồ tường (C160×70×20×2.0): Tải trọng gió ngang $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; độ võng $f=9.8mm < L/200=75mm$, độ cứng đạt yêu cầu

Tấm thép màu 0,4mm: Khả năng chịu lực tối đa khi hút gió $ Lớn hơn hoặc bằng 1,5kPa > 0,720kPa$, không bị vênh/biến dạng dưới tốc độ gió 120km/h

 

 

Tải theo chiều dọc của cột (tối đa): $F=1085kN$; tải trọng gió ngang: $H=162kN$

Móng bê tông độc lập (C30, $f_a=200kPa$): Khả năng chịu lực $P=(F+G)/A=142kPa < f_a$, không lật/trượt (hệ số lật $K_o=3.5 > 1.5$, đạt tiêu chuẩn AS/NZS)

 

 

Toàn bộ vật liệu được tính toán tổn thất xây dựng 3% (tỷ lệ tổn thất tiêu chuẩn xuất khẩu kết cấu thép quốc tế); đơn vị: tấn (t) đối với thép, mét vuông (㎡) đối với thép tấm màu, cái/bộ đối với cửa ra vào/cửa sổ/ốc vít.

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng (t)	Bình luận
1	Dầm chính khung cổng	H550×250×8×12	51.6	Nhịp 25m, 3 nhịp
2	Dầm nối nhịp	H450×200×6×10	10.8	Kết nối 3 nhịp liên tục
3	cột mái hiên	H600×300×10×14	37.2	22 cột (hướng chiều dài)
4	Cột khung bên trong	H500×250×8×12	24.5	10 cột (các nhịp nội bộ)
5	Tấm nối dầm cột	tấm thép dày 20mm	4.6	mạ kẽm
6	Tổng phụ (Thép chính)	-	128.7	Q355B, phun bi + sơn chống gỉ

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng (t)	Bình luận
1	xà gồ mái	C200×70×20×2,5 (tạo hình nguội)	38.5	Khoảng cách 1,2m, mái 75m×75m
2	xà gồ tường	C160×70×20×2.0 (tạo hình nguội)	22.3	Khoảng cách 1,5m, chiều cao bao vây 9m
3	Hệ giằng ngang mái	Thép tròn mạ kẽm φ16	3.2	Sự ổn định bên
4	Hệ giằng dọc tường	Thép tròn mạ kẽm φ16	2.4	Khả năng chịu tải gió (giảm chiều dài cho độ cao 9m)
5	Hỗ trợ giằng	Thép góc L50×5	4.2	mạ kẽm
6	Giá đỡ kết nối xà gồ	tấm thép dày 3mm	1.8	mạ kẽm
7	Tổng phụ (Thép thứ cấp)	-	72.4	Q235B, mạ kẽm nhúng nóng-(chống-ăn mòn cho PNG)

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng (㎡)	Bình luận
1	Tấm thép màu mái nhà	Thép màu 0,4mm (sơn PVDF)	5850	Độ dốc thoát nước 75×75 + 5% (không thay đổi)
2	Tấm thép màu tường	Thép màu 0,4mm (sơn PVDF)	2700	(75+75)×2×9, trừ diện tích cửa ra vào/cửa sổ
3	Tấm đóng tấm	Thép màu 0,4mm	150	Đóng mép mái/tường cuối (giảm chiều cao 9m)
4	Nhấp nháy	Thép màu 0,4mm	190	Nhấp nháy sườn mái/góc tường (chống{0}}mưa)
5	Tổng phụ (Thép màu)	-	8890	Đế mạ kẽm Lớn hơn hoặc bằng 80g/㎡, chống-ăn mòn nhiệt đới

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng	Bình luận
1	Bu lông neo cường độ-cao	M36×900 (cấp 8,8)	132 bộ	Đế cột, 6 cái mỗi cột
2	Bu lông cường độ cao của cột-cột-	M24×80 (cấp 10,9)	2500 bộ	Kết nối cứng nhắc (giảm cho phần nhỏ hơn)
3	Vít khoan xà gồ tự-	ST5.5×25 (Miếng đệm EPDM)	105.000 chiếc	Cố định tấm thép màu (giảm cho diện tích tường nhỏ hơn)
4	Vít nối xà gồ	ST4.8×20	38.000 chiếc	Sửa xà gồ tiết diện C
5	Bu lông nối giằng	M16×50 (mạ kẽm)	3.500 bộ	Cố định thép tròn/thép góc
6	Chất chống thấm	Silicon trung tính	130 ống	Trám kín mối nối mái/tường
7	Dải bọt	10 mm × 20 mm	900m	Bịt kín khe hở cửa/cửa sổ (giảm cho chiều cao 9m)

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng	Bình luận
1	Cửa thép công nghiệp trượt	4m(W)×4.5m(H)	2 bộ	Cổng hậu cần chính (chiều cao điều chỉnh thành 4,5m)
2	Cửa nhân sự hợp kim nhôm	0.9m(W)×2.1m(H)	4 bộ	Chống{0}}trộm + chống gió
3	Cửa sổ thông gió hợp kim nhôm	1,5m(W)×1,2m(H) (treo-trên cùng)	40 bộ	Tường bên, có lưới chống muỗi
4	Cửa sổ thoát hiểm	1.2m(W)×1.0m(H)	6 bộ	Tường cuối, kính vỡ
5	Cửa lưới chống muỗi	tùy chỉnh	46 bộ	Phù hợp với tất cả các cửa sổ

 

 

KHÔNG.	Mô tả vật liệu	Đặc điểm kỹ thuật	Số lượng	Bình luận
1	Sơn lót chống rỉ Epoxy-	Hai{0}}thành phần	700L	Kết cấu thép chính (Q355B, giảm khi khối lượng thép nhỏ hơn)
2	Lớp phủ ngoài polyurethane	Chống tia cực tím nhiệt đới-	500L	Kết cấu thép chính (Q355B)
3	Sơn sửa chữa mạ kẽm	giàu kẽm-	130L	Thép thứ cấp (mạ kẽm bị hư hỏng)
4	Sơn chống thấm mái nhà	Acrylic	300L	Sườn mái/chớp chớp (không thay đổi)

 

 

Danh mục vật liệu	Tổng số lượng	Đơn vị
Thép kết cấu chính (Q355B)	128.7	t
Thép kết cấu thứ cấp (Q235B)	72.4	t
Tấm thép đơn màu 0,4mm	8890	㎡
Chốt có độ bền-cao	-	Bộ/chiếc tùy chỉnh
Cửa & Cửa Sổ (Hợp Kim Nhôm)	52	bộ
Vật liệu phủ/chống{0}}ăn mòn	-	L/ống

 

 

Chống-ăn mòn: Tất cả thép thứ cấp đều được mạ kẽm nhúng nóng- (Lớn hơn hoặc bằng 85μm), thép chính được phun nổ + sơn lót epoxy + lớp phủ ngoài polyurethane – thích ứng với nhiệt độ/độ ẩm/khí hậu biển nhiệt đới cao của PNG.

Sức cản của gió: Tất cả các vít cố định tấm thép màu có gioăng chống thấm EPDM; Tấm chớp mái và các mối nối tường được bịt kín bằng silicone trung tính – ngăn cản gió và mưa thấm vào.

hậu cần: Các bộ phận kết cấu thép được đúc sẵn ở Trung Quốc, được cắt/hàn/sơn tại nhà máy, được đánh dấu bằng mã lắp đặt – giảm-việc xây dựng tại chỗ ở PNG (điều kiện xây dựng hạn chế).

Xây dựng tại chỗ: Móng cột sử dụng bê tông C30 (vật liệu địa phương ở PNG); tất cả các kết nối bu lông đều được- siết chặt trước bằng cờ lê lực – đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.

Bao vây: Thép tấm màu 0,4mm phủ PVDF (Khả năng chống tia cực tím Lớn hơn hoặc bằng 10 năm) – thích ứng với ánh nắng nhiệt đới gay gắt của PNG.

Tất cả thiết kế kết cấu và số lượng vật liệu đều được tối ưu hóa cho tải trọng gió 120km/h (tải trọng kiểm soát cốt lõi của dự án này), đáp ứng yêu cầu xây dựng và sử dụng của Port Moresby, Papua New Guinea và tuân thủ các tiêu chuẩn xuất khẩu kết cấu thép quốc tế. Chiều cao mái hiên 9m giúp giảm mức tiêu thụ vật liệu tổng thể trong khi vẫn duy trì chức năng vận hành và an toàn kết cấu.