БЛОГТАР

Алюминий Әйнек қабырғасының жел жүктемесі Сынау: Алған тәжірибеміз Панельдерді таңдау барысында супербиік ғимарат үшін тайфунға ұшырайтын Жағалау аймағында

Авторы: Энди Хуан

Әрбір жел сұхбатты жүктеу әдеттегідей басталады. Соңғы уақыттағы өте биік бақылау құрылысында, тікелей теңізде орналасқан, циклондық аймақта орналасқан жобада барлығы екі саннан басталды: 50 жылға арналған негізгі жел қысымы – 0,8 кН/м² және фасадтың клиенттің талабы бойынша 12-ші дәрежелі циклон кезінде деформацияланбауы, тақталардың босауы немесе су кіруі болмауы керек. тақталардың босауы немесе су кіруі болмауы керек.

Бақылау алаңы деңгейіндегі панельдердің шамамен 42%-ы екі қисықтықты алюминий қабырға бөліктері болды, ең үлкен жеке панельдің өлшемі 3200 мм × 1800 мм құрады. Осы масштабта жел жүктемесі — бұл дизайн кезінде бір рет тексерілетін жолақ емес, ол материалды таңдау, дайындау, дәлдік шектері, құрылымдық түйіндерді дизайндау және басқа да процестер бойынша бастапқы талап ретінде сақталуы тиіс құрылымдық элемент. нақты орында орнату, нөлдік кез келген кезеңде ауытқуға рұқсат беріледі.

Бұл мақала біз қалай іс жүзінде алюминийлі шыны қабырғаның жел жүктемесін бағдарламасын нақты осындай жобада анықтау мен орындау тәртібін сипаттайды — бұл жел жүктемесінің теориясына қысқаша шолу емес, алайда біз қолданған процесті, материалдарды және қабылдау критерийлерін жобаның әрбір кезеңі бойынша сипаттайды.

Неге жел жүктемесі — панельдің сипаттамасы емес, жүйелік талап

Тайфун аймағындағы өте биік ғимаратта жел жүктемесінің талаптарын тек қана панельдің қалыңдығын арттырып, оның әрі қарай қолданылуын қамтамасыз етуге болмайды. Оны тізбек ретінде қарастыру керек: негізгі материалдың қасиеттері, қаптау қабатының тұрақтылығы, күшейткіш қабырғалардың орналасуы, бекіткіштердің беріктігі, герметиктің ығысу сыйымдылығы, конструкциялық түйіндердің жобасы, дайындау дәлдігі және орнату бақылауы — барлығы жүктеменің белгілі бір бөлігін қабылдайды; ал осы тізбектегі әлсіз буын — бұл нақты қиратылу басталатын орын.

Бұл жоба үшін барлық алты жауапты тарапқа — жобалау, сатып алу, дайындау, орнату, сапаны бақылау және объектіні бақылау — бір мақсат қоюды білдірді: желге төзімді жобалаудағы ауытқудың нөлдік деңгейі, дайындаудағы шегінен асуға төзімділіктің нөлдік деңгейі және объектіде орнатудағы жасырын қауп-қатерлердің нөлдік деңгейі; мақсаты — желге төзімділік сынағын бірінші реттен өткізу және экстремалық ауа райы кезінде деформация, ажырау немесе су ағып шығу болмауы.

Регламенттік стандарттар мен техникалық негіз

Бұл жоба үшін жел жүктемесін есептеу бағдарламасы «қолданылатын нормативтік құжаттар» деген жалпылама сілтеме емес, төмендегі стандарттар мен жобаға тән техникалық негізде құрылды:

• GB/T 23443-2009 — Ғимараттың безендіруі үшін алюминий қабаты
• JGJ 133-2015 — Металл мен тас панельді фасадтардың құрылысы бойынша техникалық талаптар
• JG/T 331-2011 — Ғимараттың панельді фасадтарының желге төзімділігінің сипаттамасы мен сынақ әдістері
• GB 50429-2007 — Алюминий қорытпаларынан жасалған құрылымдардың есептеу нормалары
• Жергілікті қала үй-коммуналдық қызметінің теңіз жағалауындағы ғимараттардың фасадтарын желге төзімді ету бойынша қосымша талаптары
• Жобаның нақтылығына сай жел тунелінде өткізілген сынақ есебі мен шекті элементтердің әдісі (FEA) арқылы тексеру, яғни тек нормативтік минималды есептеуге сүйенбеу

Бұл жобаның масштабы мен ашық орналасуына байланысты нормативтік талаптарды орындау – таван емес, еден ретінде қарастырылды; жел тунелінде өткізілген сынақ пен FEA нәтижелері нормативтік минималды талаптарды растау үшін, сонымен қатар бірнеше детальдар бойынша олардан асып түсу үшін пайдаланылды.

Материал деңгейіндегі желге төзімділік талаптары

Бұл жобада әрбір материалдың техникалық сипаттамасы көрінетін әсерге емес, негізгі конструкциялық фактор ретінде желге төзімділікті ескере отырып белгіленді:

Негізгі алюминий панелі. AA3003-H24 қорытпасы, типтік қабырға аймақтарында 3,0 мм қалыңдықта, бақылау террасасының еркін ұшы бар бөліктерінде 3,5 мм-ге дейін арттырылды. Минималды ағу шегі ≥125 МПа, минималды созылу ≥8%, қалыңдықтың теріс допускі ≤0,02 мм; әрбір партия үшін химиялық құрамы мен механикалық қасиеттері туралы зауыттық сынақ куәліктері берілді.

Беттік қаптама. PPG фторкөміртек шайыр қаптамасы, екі қабат бір пісіру процесі, құрғақ қабық қалыңдығының ең аз мәні ≥30μм, D65 жарықтандырғышындағы түс ауытқуы ΔE ≤0,8. Артқы жағы 1000 сағат бейтарап тұзды бұрқылдауға шыдайтын, ісінуі жоқ 8–12μм эпоксидті коррозияға қарсы артқы қаптамаға ие — бұл теңіз жағалауындағы ортаға байланысты талап, себебі коррозиядан негізгі материалдың бұзылуы жел жүктемесі әсерінен уақыт өте келе панельдің механикалық қасиеттерін тікелей төмендетеді.

Күшейтілген қабырға жүйесі. 6063-T5 алюминий қорытпасынан жасалған U-тәріздес қабырғалар: панель ені 600–900 мм болғанда бір қабырға, 900–1200 мм болғанда екі қабырға, ал 1200 мм-ден жоғары болғанда тор тәріздес қабырға орналасуы. Қабырғалар панельге ≤250 мм қадаммен орнатылған құрылымдық желім мен хромды болат шегелер арқылы бекітілген, бұл үлкен панель бетінің жоғары жел қысымында толқын тәріздес деформациясын болдырмауға арналған.

Байланыстыру құралдары. 4 мм қалыңдығындағы 6061-T6 алюминий бұрыштық кронштейндер; 304 маркалы шайырсыз болаттан жасалған ойыс басылып қойылатын қосымша шегелер, Ø5×16, бір құлақты қиылу беріктігі ≥2,5 кН. Еңіс құрылымдары мен көп тәуелді аймақтары үшін коррозияға төзімділігі жоғары 316 маркалы шайырсыз болаттан жасалған қосымша бекітпе бұйымдары қолданылды, олар теңіз жағалауындағы тұзды бумен қоршаған ортада коррозиялық бекітпе ақауын болдырмау үшін қолданылады.

Сызықтық герметиктік жүйе. ±25% жіңішке қозғалысқа шыдамды силиконды ауа-райына төзімді герметик пен тұйық ұяшықты көпіршікті герметиктік тасығыштар қолданылады, сондықтан панельдің бетіне желдің әсерінен пайда болатын микродеформация кезінде жіңішке сызықтар трескелмейді және су өтпейді.

Жел жүктемесіне арналған арнайы құрылған құрылымдық түйіндер.

• «Қалқып жүретін» желге төзімді түйін. Алюминий бұрыштық кронштейн мен 20 мм өзіндік реттелетін саңылауы бар сырғылатын ойықта ілу құлағының жүйесі, ол түйіннің құрылымдық деформацияларды, тербелістік кеңеюді және желдің әсерінен пайда болатын тербелістерді бір уақытта жұтуына мүмкіндік береді — бұл жоғары жел жүктемесі кезінде кернеу концентрациясы мен трескелулерді болдырмайды.
• Екі бағытта иілетін панельдер үшін үш өлшемді реттелетін түйін. X осі бойынша ±15 мм, Y осі бойынша ±20 мм және Z осі бойынша ±10 мм реттеу мүмкіндігі бар 6061-T6 3D өткел коннекторы; реттеуден кейін ол M8 марганецті болаттан жасалған шашырауға қарсы гайкамен және тізбектің бекітілуін қамтамасыз ететін клеймен бекітіледі, сондықтан ұзақ мерзімді желдік жүктеме кезінде құрылғы орнынан ығыспайды.
• Еңіс арқалықтың күшейтілу түйіні. Қарау платформасының үлкен еңіс арқалықтың бөліктерінде қосымша 1,5 мм алюминий бұрышты толық дәнекерлеу арқылы күшейту орындалды; дәнекерленген жерлер өңделіп, үш қабатты эпоксидті цинк-байытылған грунт пен фторкөміртегі қабығымен сырланған. Әрбір панельде желдік жүктеменің жолын тарату үшін (жеке бекіту нүктесінде жинақталуына жол бермеу үшін) төрт тәуелсіз ілу нүктесі бар.
• Жарқындық қорғауының қосылу түйіні. Панельдер мен негізгі құрылымдық рама арасындағы 1,5 мм × 25 мм алюминий шинасының иілгіш қосылуы; қосылу ұзындығы ≥50 мм, контакттік кедергісі ≤0,05 Ом, бұл жарқындық соққысы кезінде токтың жергілікті жинақталуынан панельдің құрылымы зақымдануын болдырмауға мүмкіндік береді.
• Кеңею қосылу түйіні. Әрбір 12 метрде компенсациялық саңылау, ені 15 мм, ішінде көпіршік тәрізді тірек материал (foam backer rod) орналасқан және 10 мм тереңдікте, 15 мм енінде ауа-райына төзімді герметикпен толтырылған — бұл жоғары желдің әсері кезінде саңылауда теріс қысымды сору ақауын болдырмау үшін және температуралық ұлғаюға қабілеттілікті қамтамасыз етеді.

Желдің әсеріне төзімділікті қамтамасыз ететін зауытта дайындалатын аймақтардың шектері

• CNC бағдарламалауы. ISO және DXF пішімдерінде құрылған үшөлшемді орналастыру мен кесу бағдарламалары, 0,15 мм құрал жолына рұқсат берілген және материалдың пайдаланылу деңгейі ≥86% — бұл панельдің механикалық қасиеттерін нашарлататын қолайсыз кесу үлгілерін болдырмау мақсатында нақты құрылған.
• Кесу. CNC қайрау құрылғысының орналасу дәлдігі ±0,1 мм, артқы өлшеуішінің қайталану дәлдігі ±0,05 мм және шеттегі кесінділердің шығындысы ≤0,05 мм; шектен тыс шеттер панель шетіндегі кернеу концентрациясын болдырмау үшін шеттік жазықтаушыда қайта өңделеді.
• Бүгу. Үш қадамды иілу әдісі — алдын ала иілу 30°-қа, серпімділік әсерін компенсациялау үшін 5°-қа, содан кейін соңғы иілу 90°-қа; иілу орнына 0,8 мм радиусты иілу шаблоны қолданылады және иілу сызығындағы тереңдік панельдің қалыңдығының ≤5%-ынан аспайды, сондықтан иілу орнындағы механикалық қасиеттер маңызды дәрежеде нашарламайды.
• Орамды және престі формалау. Бір қисықтықты панельдер үш рулонды CNC иілу станогында әрбір өтуде ≤0,5 мм қадаммен және ішінде 1,8% серпімділік әсерін ескеретін құрылыммен дайындалады. Екі қисықтықты панельдер 800 тонналық гидравликалық престе престі формалау арқылы дайындалады; бұл кезде парақ қалыптауға дейін 120°C температурада 3 минут бойы қыздырылады, сондықтан қалыптаудан кейінгі беріктік шегінің төмендеуі ≤5% болады.
• Алдын ала жинау сапасын бақылау. әрбір өндірістік партияның 10%-ы тексеру үшін алдын ала жиналады; диагональдық айырма тұрақтылығы ≤1 мм, панельлердің қосылу орнындағы қадамдық айырма ≤0,3 мм және қабырғаға отыруы тексеріледі. Тексеруден өтпеген панельдер сайтқа жіберілмейді, олар қайта өңделуге қайтарылады.

Сайтта орнату реті мен бақылау шаралары

1. Геодезиялық өлшеу және жоспарлау. Барлық станциялық өлшеулер BIM модельімен біріктіріліп, ±1 мм дәлдікпен бақылау желісін құрады; негізгі келеттің вертикальдығын бақылау үшін лазерлік салбау қолданылады (L/1000 шегінде және ең көп дегенде 3 мм ауытқу); деңгейлік өлшеу әр қабатта жүргізіледі және ±2 мм дәлдікпен тұйық циклды тексеру орындалады — бұл келеттің жүйесінің бастапқы кезеңнен бастап жел жүктемесін біркелей қабылдауын қамтамасыз етеді.
2. Келеттің орнатылуы. Негізгі келет: 80×60×4 мм ыстық-батырылған цинктелген тіктөртбұрышты түтік, аралығы ≤1,2 м. Екіншілік келет: 50×50×3 мм бұрышты болат, аралығы ≤0,6 м. Иінді бөліктерге дәнекерленген қосылыстар 24 сағат ішінде цинкты алғы бояу мен фторкөміртті жоғарғы қабатпен қайта боялады, ол дәнекерленген аймақтағы коррозияның жүктеме көтеру қабілетін төмендетуін болдырмау үшін.
3. Ауысу қосқышының орнатылуы. 8 мм қалыңдығындағы ыстық-батырылған цинктелген болат ауысу пластиналары, жүктеме бағытына перпендикуляр бағытталған ойықтармен жабдықталған, орнатылғаннан кейін екі гайкамен және серіппелі сақиналармен бекітіледі. Барлық дәнекерлеулерде ең аз 6 мм аяқ биіктігі мен III дәрежелі дәнекерлеу сапасы талап етіледі.
4. Панельді ілу. Тіркемдерді орнату реті: «алдымен сыртқы бұрыштар, содан кейін үлкен жазық аймақтар, соңында жабылатын бөлімдер», жоғарыдан төмен қарай, қабаттан қабатқа орнатылады. Кронштейндерді бекіту винттарының айналу моменті 8 Н·м-ге дейін реттеледі, ал винттың басы панель бетінен 0,5 мм тереңдікке орналасады. Әрбір панель іліндіктен кейін тартылу бойынша жеке тексеріледі, осылайша әрбір ілу нүктесіндегі жүктің сенімді берілуі қамтамасыз етіледі.
5. Жабдықтау. Сыңарларды толтыру үшін жабық ұялы полиэтилендік (foam backer rod) толтырғыш қолданылады; оның диаметрі сыңар тереңдігінің 60%-ына тең болатындай (минимум 6 мм) таңдалады. Толтыру екі кезеңде жүргізіледі — алдымен сыңарды толтырып, профилін формалайды, одан кейін оны жалпақ, жеңіл ойыс аяқталатындай етіп қалыптастырады. Беттің құрғу уақыты 23°C температурада 2 сағатқа реттеледі, ал сыңар келесі 24 сағат ішінде жаңбырдан қорғалады.

Қабылдау критерийлері: Біз нақты тексеретін сандар

Бұл қабылдау мәндері — жалғыз ғана конструкциялық жел қысымы емес, олар күнделікті тұрғыдан алғанда дайындау және орнату бригадаларына қойылатын нақты талаптар болып табылады; 0,8 кН/м² негізгі жел қысымы мен жел тоннелі/шекті элементтер әдісі (FEA) нәтижелері осы төменгі ағыстағы толеранттылық пен өнімділік шектерін анықтайды.

Жоғары желде аяқталған өнімді қорғау және құрылыс алаңындағы қауіпсіздік

• Панельдер жел соғуынан панельдің шетіне әсер ететін зақымдануға әкелуі мүмкін болғандықтан, олар 15° бұрышта орналасқан А-тәрізді стеллаждарда, арасында ЕРЕ тұтқырлықтың төмен болатын тұтқыр қабаты орналасқан көпіршік полиэтилені (EPE) қойылып сақталады.
• Панельдің 70 мкм төмен тұтқырлықты қорғаушы қабаты фасадты тазартуға дейін 48 сағат бұрын ғана алынады; бұл қабат көршілес жұмыстар кезінде пішіндеу және дәнекерлеу кезіндегі брызгалардан және күн сәулесінен пайда болатын ізден қорғайды.
• Жоғары биіктікте жұмыс істейтін қызметкерлер екі ілгекті қауіпсіздік белбеуін қолдануға міндетті; желдің 4 немесе одан да жоғары деңгейінде барлық сыртқы жоғары биіктіктегі орнату жұмыстары тоқтатылады. Орнатылған, бірақ әлі герметиктелмеген панельдер желдің қатып қалуы кезінде ажырауды болдырмау үшін уақытша нығайтылады.
• Тайфундық ескертулер кезінде арнайы қызметкерлер жасалған бөлімдерді, есептен шығарылған қосылыстар мен іліну нүктелерін бақылау мақсатында мақсатты тексерістер өткізеді; кез келген босаңсу терең зерттеледі және немесе тез түзетіледі.

Қорытынды

Категориясы 12-ге дейінгі тайфунға шыдайтын супербиіктікте орналасқан жағалаулық ғимаратта панельдің қалыңдығы бойынша жалғыз техникалық сипаттама арқылы жел жүктемесінің талаптарын қанағаттандыру мүмкін болмады. Ол үшін үздіксіз шешім қабылдау тізбегі қажет болды — қорытпаларды таңдау, сырлау жүйесі, қатарлықтар мен қосқыштардың конструкциясы, қозғалысты қатты қарсылықпен емес, оны сіңіретін жүзетін түйін жүйесі, дайындау допустимдіктері ондық миллиметрмен өлшенді және орнату реті өзіндік желдің жылдамдығы бойынша тоқтату порогымен белгіленді. Осы шешімдердің әрқайсысы «құжатқа сай» деген жалпы тұжырым емес, нақты сандық қабылдау критерийлеріне сәйкес сынақтан өткізілді.

Егер сіз биік ғимарат немесе жағалаулық объект үшін алюминий қабырғасы бар шыны қабырғасын таңдасаңыз, онда біз сіздің жобаңызға нақты есептік қысым, панельдің геометриясы және орналасқан жердің жағдайларына сәйкес құрылған желдің жүктемесі мен материалдар бағдарламасын қарастырамыз. Біздің инженерлік тобымызбен байланысыңыз — біздің тобымыз 24 сағат ішінде жауап береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Жағалаулық биік ғимараттың шыны қабырғасы қандай негізгі жел қысымына есептелуі керек?
Бұл толығымен орналасқан жерге, ғимараттың биіктігіне және жергілікті нормативтік құжаттағы 50 жылға бір рет қайталанатын жел қысымы картасына байланысты. Бұл жобада орналасқан жердің негізгі жел қысымы 0,8 кН/м² құрады, ал есептеу код бойынша емес, жобаға арналған желдің тоннеліндегі сынағы арқылы қосымша расталды.

Екі өлшемді иілген панельдер неге жазық панельдерден өзге конструкциялық түйіндерді қажет етеді?
Екі өлшемді иілген панельдер қосылу нүктесінде барлық үш ось бойынша (тек жазықтық ішіндегі емес) дайындау мен орнату допустимдіктерін ескере отырып, үш өлшемді реттеуді талап етеді. Соңғы орналасуынан кейін қилысуын тоқтатылатын X/Y/Z осьтері бойынша тәуелсіз реттелетін үш өлшемді өту қосқышы – кеңінен қолданылатын шешім.

Қалыңдығы көп панельдің желге төзімділігі автоматты түрде жақсарып кетеді ме?
Жоқ. Панельдің желге төзімділігіне әдетте қалыңдықтан гөрі қосымша күшейткіш қабырғалардың орналасуы, бекіту нүктелерінің арақашықтығы мен құрылымдық түйіндердің жобасы әсер етеді. Бұл жобада желге әсері күшті аймақтарда консольды бөліктердің қалыңдығы 3,0 мм-ден 3,5 мм-ге дейін арттырылды, ал барлық фасад бойынша біркелкі емес.

Алюминий шыны қабырға жүйесі қандай желге төзімділік мәніне сынақтан өтуі керек?
Бұл жобада қабылдау критерийі – жүйенің әр түрі бойынша ≥3,5 кПа болуы керек, сонымен қатар жобалау кезінде қолданылған желдік тоннель мен шекті элементтер әдісі (FEA) нәтижелеріне қосымша ретінде әрбір шыны қабырға жүйесі түрі үшін бір толық сынақ жиынтығы өткізілді.

Қандай жел жылдамдығында орнату жұмыстарын тоқтату керек?
Бұл жобада жел күші 4-ші деңгейге жеткенде немесе одан жоғары болғанда барлық сыртқы, биіктегі орнату жұмыстарын тоқтату қажет болды; сондай-ақ, осы уақытта ілулі, бірақ герметикатталмаған панельдерге қосымша күшейту қолданылды.