Теперь технология проектирования зданий доступна в форме 3-D взаимодействия и BIM (Информационное моделирование здания). Эта технология позволяет тесно сотрудничать между проектировщиками, поставщиками и подрядчиками в области проектирования, изготовления и монтажа строительных конструкций из стали. Это также приводит к проектам, которые экономят как затраты, так и время в процессе строительства благодаря интеграции эффективности изготовления и монтажа в проекте, а также передаче моделей проекта между анализами, детализацией и изготовлением. Этот полный процесс интеграции является уникальным для стали и обеспечивает существенную экономию общих затрат.
Стальная конструкция приводит к более быстрому монтажу в течение всех сезонов. Это также приводит к соблюдению жестких допусков для интеграции с другими системами здания. Существует минимальное количество отходов на строительной площадке. При использовании других материалов полевые работы могут начаться раньше, но быстрый цикл проектирования, изготовления и монтажа со сталью позволяет быстрее завершить каркасную систему, а сконструированный объект доступен для использования раньше.
Сталь широко используется во всех типах конструкций, поскольку это приводит к снижению общей стоимости проекта из-за ее относительно высокого отношения прочности к весу и скорости строительства. Кроме того, сталь, являющаяся пластичным материалом, ведет себя эластично, пока не достигнет предела текучести (точка B на кривой напряжения-деформации), когда она станет пластичной и разрушится пластичным образом (большие деформации или растяжения, до разрушения в точке E на кривая) (рис. 1). Еще одним преимуществом использования стали является то, что она одинаково прочна на растяжение и сжатие.
Конструкционная сталь является предпочтительным материалом для строительства по следующим причинам.
Легкодоступна — Металлургическая промышленность обладает производственными мощностями для удовлетворения потребностей строительной отрасли. Кроме того, поскольку формы, размеры и качества конструкционной стали, необходимые для строительной отрасли, не очень особенные, стали всегда доступны пользователю с полки и ему не нужно поддерживать большие запасы.
Высокая прочность — все другие материалы говорят о высокой прочности, но их прочность все же меньше, чем у конструкционной стали, даже если она усилена стальной арматурой. Фактически, увеличение стандартной прочности стали, используемой в зданиях сегодня, по сравнению с десятилетием назад, превышает общую прочность конкурирующих «прочностных» материалов. Конструкционная сталь обычно имеет прочность 350 Н / кв. Мм, что указывает на то, что предел текучести стали составляет 350 ньютонов на квадратный миллиметр как при сжатии, так и по прочности. Для сравнения, нормальная бетонная смесь имеет предел текучести при сжатии только от 20 до 30 Н / кв. Мм, в то время как бетон «высокой прочности» может иметь предел текучести при сжатии от 70 до 80 Н / кв. Конструкционная сталь не только является более прочным материалом, но и имеет гораздо более высокое отношение прочности к массе, чем другие материалы.
Эстетическая привлекательность — Дизайнеры конструкций любят природное великолепие стали и с нетерпением ждут, чтобы показать его в дизайне конструкций, чтобы подчеркнуть изящество, стройность, прочность и прозрачность рамы. Конструкционная сталь дает конструктору конструкции большую степень самовыражения и креативности в своем дизайне, чем любой другой строительный материал, поскольку они отвечают как функциональным требованиям здания, так и уникальной личности владельца конструкции. Чистые пролеты без колонн, использование цветных покрытий и возможность естественного освещения подчеркивают элегантную простоту использования конструкционной стали. Профили из конструкционной стали могут быть согнуты и скручены для создания нелинейных элементов для дальнейшего повышения эстетической привлекательности конструкции.
Гибкость дизайна — От простейшей функциональной структуры до сложной подписной конструкции конструкционная сталь может быть легко использована для достижения замысла дизайнера и инженера-строителя. Никакой другой каркасный материал не приближается к конструкционной стали в способности поощрять свободу выражения и творческий подход к дизайну. Проектировщики и инженеры-конструкторы могут иметь большую гибкость, когда они используют конструкционную сталь в конструкциях конструкций.
Простота проектирования. Конструкционная сталь остается наиболее желательным материалом для структурного инженера при проектировании конструкций. Инструменты для проектирования конструкционной стали имеются в большом количестве и являются на шаг впереди инструментов для других систем. Полная интеграция между программным обеспечением для анализа, проектирования, детализации и изготовления доступна и используется в наши дни. Промышленность сталелитейной промышленности использует совместный инструмент BIM в эти дни. Это инновационное сочетание технологий предназначено не только для простых коробок, но также и для сложных конструкций, требующих инновационных подходов к проектированию и методов экономии средств трехмерного моделирования с полным участием специалиста-стального подрядчика в процессе проектирования.
Снижение стоимости проекта. Сравнение стоимости конкурирующих систем каркаса для проектов, использующих сопоставимые данные о стоимости, показывает, что конструкционная сталь остается лидером по затратам для большинства строительных проектов. Сравнительные исследования показывают, что система каркаса из конструкционной стали, включая настил и противопожарную защиту, стоит дешевле, чем система бетонирования.
Непревзойденная устойчивость стали — устойчивость очень тесно связана со структурной сталью. Фактически, конструкционная сталь — самый переработанный материал в мире. Конструкционная сталь, даже изготовленная из 88% переработанного продукта, в будущем полностью пригодна для повторного использования и может быть повторно использована без дальнейшей обработки. Углеродный след конструкционной стали снизился на 47% с 1990 года. Энергия, используемая в производстве конструкционной стали, сократилась на 9% за последние 10 лет и более чем на 30% за последние три десятилетия. Кроме того, производство конструкционной стали сохраняет наш самый ценный ресурс — воду. Единственной водой, используемой при производстве конструкционной стали, является подпиточная вода, добавляемая в процесс рециркуляции по замкнутому циклу. Металлургические заводы, использующие сталелитейные заводы, не сбрасывают воду в окружающую среду. Вода не используется в процессе изготовления, и вода не используется и не сбрасывается на объекте проекта. Уровень переработки конструкционной стали в конце срока службы составляет 100%. Вместо того, чтобы использовать землю для работ по разработке карьеров для обеспечения заполнителей или в качестве свалок для отходов строительных материалов, конструкционная сталь освобождает гаражи, позволяя использовать эту землю для других целей. Сегодня снос часто платят за возможность снести и утилизировать здание с каркасной стальной конструкцией из-за стоимости конструкционной стали. В отличие от зданий с использованием других материалов стоимость квадратного метра для сноса, утилизации и захоронения отходов. Вместо того, чтобы использовать землю для работ по разработке карьеров для обеспечения заполнителей или в качестве свалок для отходов строительных материалов, конструкционная сталь освобождает гаражи, позволяя использовать эту землю для других целей. Сегодня снос часто платят за возможность снести и утилизировать здание с каркасной стальной конструкцией из-за стоимости конструкционной стали. В отличие от зданий с использованием других материалов стоимость квадратного метра для сноса, утилизации и захоронения отходов. Вместо того, чтобы использовать землю для работ по разработке карьеров для обеспечения заполнителей или в качестве свалок для отходов строительных материалов, конструкционная сталь освобождает гаражи, позволяя использовать эту землю для других целей. Сегодня снос часто платят за возможность снести и утилизировать здание с каркасной стальной конструкцией из-за стоимости конструкционной стали. В отличие от зданий с использованием других материалов стоимость квадратного метра для сноса, утилизации и захоронения отходов.
Инновационность — Новые системы, такие как «Girder-Slab» и «Side-Plate», недавно вышли на рынок в ответ на требования дизайнеров к новым подходам к проектам. Эти новые системы объединяют текущие инновации, направленные на решение таких проблем, как системы палуб длинного пролета, противопожарная защита, оптимизация соединений, системы покрытий и системы прогрессивного разрушения. Промышленность металлоконструкций продолжает внедрять новые инновации как в области материалов, так и в области использования конструкционных сталей. Перенос спецификации материала для горячекатаных конструкционных профилей из обычной стали в высокопрочную сталь увеличил предел текучести или прочность материала на 40% с 250 Н / кв. Мм до 350 Н / кв. Мм. Инструменты проектирования продолжают совершенствоваться, позволяя создавать более эффективные стальные конструкции. Также ведутся дальнейшие исследовательские работы для улучшения понимания поведения конструкционной стали с целью повышения производительности промышленности при одновременном увеличении экономики проектов. Индустрия металлоконструкций стала пионером движения к открытым стандартам и совместимому программному обеспечению, что в последнее время привело к росту популярности информационного моделирования зданий. В 1990-х годах американская промышленность приняла CIS / 2 в качестве стандартного протокола данных для обмена информацией между программами проектирования конструкций, детализации и производства / изготовления. Результатом стало то, что программы от разных поставщиков неожиданно смогли обмениваться информацией, основанной на модели, за пределами простой геометрии. Проекты, использующие эту вертикальную интеграцию в металлургической промышленности, смогли продемонстрировать экономию до 20% на структурном пакете. Успех внедрения CIS / 2 в металлургической промышленности побудил более широкий рынок проектирования и строительства использовать аналогичные открытые стандарты и протоколы данных для обмена данными на основе моделей между дисциплинами проектирования и в других отраслях вертикальных цепочек поставок. Информационное моделирование зданий лучше всего работает в среде совместного проекта, где разработчики проекта, дизайнеры, инженеры, генеральные подрядчики и специализированные подрядчики работают вместе в составе объединенной проектной команды. Индустрия металлоконструкций в США начала реализацию комплексных проектов в начале 2000-х годов в рамках общеотраслевой программы обучения, представленной в партнерстве с Американским институтом проектирования и строительства. Сегодня инновационный подход раннего вовлечения производителей стали (специализированных подрядчиков) ускоряет реализацию проекта, снижает стоимость проекта и улучшает качество проекта.
Изменяемость — Здания из конструкционной стали могут быть модифицированы в будущем для новых применений, условий загрузки, вертикальных расширений и изменений в желаниях владельца способами, которые никогда не смогут выполнить другие системы каркаса. Владельцы и управляющие здания всегда сталкиваются с изменяющимися требованиями, и композитная стальная рама может быть легко модифицирована для удовлетворения существующих или новых требований к изменению арендатора, таких как повышенная нагрузка на пол для хранения и оборудования, новые отверстия для механического оборудования и вертикальные шахты для пола на полу. напольные лестницы. Существующие стальные колонны и балки могут быть усилены путем прикрепления стальной пластины к фланцам или перегородкам секций, что позволяет увеличить нагрузку. Новые лестницы можно добавить к существующим зданиям со стальным каркасом, удалив часть настила пола, поддерживая единый залив и добавляя желаемую структуру лестницы. Эти типы изменений могут быть выполнены с небольшим нарушением, пока здание все еще занято.
Эффективность — Здания из конструкционной стали оптимизируют эффективность использования пространства за счет использования тонких колонн, максимизируя полезную площадь пола, более длинные пролеты для открытых пространств без колонн и интеграции систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в структурные пространства, позволяющие уменьшить высоту от пола до пола. Стальная колонна обычно занимает на 75% меньше площади пола, чем аналогичная бетонная колонна. В то же время конструкционная сталь допускает более длинные пролеты, которые исключают промежуточные колонны, создавая открытые области пола, идеальные для современных офисных планировок. Парковочные конструкции выигрывают от меньших колонн из конструкционной стали, а также от длинных пролетов. Системы каркаса из конструкционной стали для парковочных конструкций, как правило, охватывают 20 метров, обеспечивая полосу движения и 2 парковочных отсека без каких-либо промежуточных колонн. Использование стальных колонн меньшего размера в передней части парковочных отсеков создает меньшее вмешательство в парковочное пространство, чем более крупные бетонные колонны. Фактически, из-за меньшей занимаемой площади колонн, стальные каркасные гаражи могут обеспечить один уровень обслуживания выше стандартного уровня обслуживания для парковочных гаражей аналогичных размеров в каркасах из бетона.
Надежность и предсказуемость — конструкционная сталь изготавливается и изготавливается в контролируемых условиях с использованием современных процессов обеспечения качества. Окончательная прочность материала проверяется на месте производства, а не после того, как материал уже помещен в каркас здания. Конструкционная сталь изготавливается в цехе с минимальными допусками, невозможными для литых материалов. Различные международные стандарты тесно определяют свойства конструкционной стали, тогда как фактические свойства монолитного бетона зависят от конструкции бетонной смеси, местных заполнителей и условий доставки, требующих испытания образцов через 28 дней после того, как материал уже был помещен в конструкцию. ,