Tērauda - strukturētu ēku jomā portāla rāmji un karkasa konstrukcijas ir divas izplatītas strukturālās sistēmas, un katrai no tām ir savs unikāls spēks -, kas nes loģiku un piemērojamos scenārijus. Šo īpašību dziļai izpratnei ir liela nozīme, lai racionāli izvēlētos ēkas konstruktīvo sistēmu un nodrošinātu ēkas drošību un funkcionalitāti.
Portāla rāmja struktūra
(I) Spēka - gultņa loģika
Vertikālā slodzes pārnešanaPakļaujot vertikālām slodzēm (piemēram, jumta pašsvars -, sniega slodze utt.), portāla rāmja sija pārnes slodzi uz kolonnu, un pēc tam kolonna to pārnes uz pamatiem. Portāla rāmja sija parasti ir veidota kā lieces elements, un tā lieces spējas dēļ iztur lieces momentu, ko rada vertikālā slodze. Tā kā sija un kolonna ir stingri savienotas, vertikālu slodžu iedarbībā sijas galā radīsies negatīvs lieces moments, kas relatīvi samazina sijas vidējo - laiduma lieces momentu, tādējādi efektīvāk izmantojot materiāla mehāniskās īpašības.
Horizontālās slodzes pretestībaHorizontālām slodzēm (piemēram, vēja slodzei, seismiskajai iedarbībai utt.) portāla rāmis galvenokārt balstās uz kolonnas sānu stingrību, lai izturētu. Horizontālo spēku iedarbībā kolonna, tāpat kā konsoles sija, pārnes horizontālo spēku uz pamatu. Stingrais savienojums pie sijas - kolonnas savienojuma var ierobežot sijas un kolonnas relatīvo rotāciju, ļaujot visai konstrukcijai darboties koordinēti, lai pretotos horizontālajam spēkam. Vēja slodzes ietekmē pretvēja kolonna iztur spiedienu, bet aizvēja kolonna - spriedzi. Strukturālo līdzsvaru uztur kolonnas aksiālais spēks un sijas horizontālais bīdes spēks. Seismisko spēku iedarbībā konstrukcijas sānu nobīde izraisīs sijas un kolonnas lieces deformāciju un savienojumu rotāciju. Portāla rāmis izkliedē seismisko enerģiju, izmantojot struktūras elastības un enerģijas - izkliedes mehānismu, lai nodrošinātu struktūras stabilitāti.
(II) Piemērojamās robežas
Laipjuma diapazonsPortāla karkasa struktūra ir piemērota ēkām ar vidēju - laidumu. Parasti laidums parasti ir starp 9 - 36 metriem. Šajā diapazonā portāla rāmis var pilnībā izmantot savas strukturālās veiktspējas priekšrocības un ir salīdzinoši ekonomisks. Piemēram, parastajām rūpnieciskajām iekārtām, noliktavu ēkām utt. bieži ir diapazoni šajā diapazonā. Pateicoties saprātīgam šķērsgriezuma - šķērsgriezuma projektēšanai un savienojuma konstrukcijai, portāla rāmis var atbilst šo ēku platības prasībām.
Augstuma ierobežojumsParasti portāla rāmja augstums ir piemērotāks starp 6 - 12 metriem. Pārmērīgs augstums palielinās kolonnas aprēķināto garumu, izraisot ievērojamas kolonnas stabilitātes problēmas. Nepieciešams palielināt kolonnas šķērsgriezuma - izmēru vai veikt citus stiprināšanas pasākumus, tādējādi palielinot izmaksas. Dažām ēkām ar lielākām platības prasībām, bet joprojām atbilstošā augstuma diapazonā, piemēram, dažām vieglajām - rūpniecības iekārtām un loģistikas noliktavām, portāla karkasa konstrukcija ir piemērotāka izvēle.
Slodzes raksturojumsTas ir piemērots ēkām ar salīdzinoši nelielu jumta slodzi un celtņa slodzi. Sakarā ar portāla rāmja konstrukcijas relatīvi ierobežoto sānu stingrību, pārāk lielām celtņu slodzēm vai relatīvi lielām slodzēm, piemēram, horizontālām seismiskām darbībām, var būt nepieciešama īpaša konstrukcija vai citas konstrukcijas sistēmas. Tomēr vispārīgām rūpnieciskām iekārtām bez celtņiem vai ar maziem - tonnāžas celtņiem, kā arī noliktavām un komerciālām ēkām ar zemas slodzes prasībām portāla rāmis var atbilst to spēka - nestspējas prasībām un tajā pašā laikā tam ir laba ekonomija.
Rāmja struktūra
(I) Spēka - gultņa loģika
Vertikālā slodzes pārnešanaKarkasa konstrukcijā vertikālās slodzes tiek pārnestas no grīdas plātnes uz siju, un tad sija pārnes slodzi uz kolonnu, un visbeidzot kolonna to pārnes uz pamatu. Gan sija, gan kolonna ir galvenie slodzi - nesošie elementi, kas kopīgi iztur vertikālās slodzes radīto lieces momentu, bīdes spēku un aksiālo spēku. Atšķirībā no portāla rāmja, vertikālu slodžu iedarbībā, sijas un kolonnas iekšējā spēka sadalījums rāmja konstrukcijā ir sarežģītāks, un ir nepieciešams precīzi aprēķināt katra elementa iekšējos spēkus, izmantojot konstrukcijas mehānikas metodes.
Horizontālās slodzes pretestībaHorizontālām slodzēm rāmja konstrukcija iztur telpisko karkasu sistēmu, kas sastāv no sijām un kolonnām. Horizontālo spēku iedarbībā gan sija, gan kolonna radīs lieces un aksiālas deformācijas. Kopējā struktūra darbojas koordinēti, izmantojot sijas - kolonnu savienojumu stingru savienojumu, veidojot telpiskā spēka - gultņu sistēmu. Rāmja konstrukcijas sānu stingrība galvenokārt ir atkarīga no sijas un kolonnas šķērsgriezuma - izmēra, materiāla īpašībām un konstrukcijas izkārtojuma formas. Seismisko spēku ietekmē rāmja konstrukcija izkliedē seismisko enerģiju, veidojot sijā un kolonnā plastmasas eņģes un enerģijas - izkliedes mehānismu, lai nodrošinātu konstrukcijas stabilitāti lielu deformāciju gadījumā.
(II) Piemērojamās robežas
Platums un augstumsKarkasa konstrukcija ir piemērota ēkām ar lielākiem laidumiem un lielāku augstumu. Tā laidums var būt no vairākiem desmitiem metru līdz vairākiem desmitiem metru, turklāt augstumu var arī elastīgi veidot atbilstoši ēkas funkcionālajām prasībām. To plaši izmanto parastās daudzstāvu - un augstceltnēs -. Piemēram, biroju ēkām, viesnīcām, iepirkšanās centriem utt. pilsētās ir nepieciešamas lielas telpas un elastīgs plānojums, un karkasa konstrukcija var labi atbilst šīm prasībām. Izmantojot saprātīgu sijas - kolonnas šķērsgriezuma - sekciju un izkārtojumu, var izveidot lielu - telpu un augstus ēkas augstumus.
Slodzes raksturojumsTas var izturēt lielas vertikālas un horizontālas slodzes. Pateicoties telpiskā spēka - gultņu sistēmai un rāmja konstrukcijas augstajai strukturālajai integritātei, tai ir laba veiktspēja, izturot lielas slodzes. Rūpnieciskām iekārtām ar lielu celtņa slodzi vai ēkām apgabalos ar augstu seismisko nocietinājumu intensitāti karkasa konstrukcija var atbilst to spēka - prasībām, izmantojot saprātīgu dizainu. Tajā pašā laikā, izturot horizontālas slodzes, piemēram, vēja slodzi, rāmja konstrukcija var nodrošināt arī sānu stabilitāti, pielāgojot konstrukcijas izkārtojumu un elementa izmēru.
Funkcionālās prasībasTas ir piemērots ēkām ar augstām prasībām attiecībā uz telpiskā plānojuma elastību. Iekšējās sienas karkasa konstrukcijā parasti ir - nenesošas - sienas, kuras var elastīgi noņemt vai pārvietot atkarībā no lietošanas funkcijas izmaiņām, atvieglojot iekšējās telpas sadalīšanu un atjaunošanu. Pateicoties šai elastībai, karkasa konstrukciju plaši izmanto komerciālās ēkās, biroju ēkās un dažās daudzfunkcionālās ēkās, un tā var apmierināt dažādu lietotāju atšķirīgās telpiskās prasības.
Noslēgumā jāsaka, ka pastāv acīmredzamas atšķirības spēka - loģikā un piemērojamās robežas starp portāla rāmja struktūru un rāmja struktūru. Praktiskajā inženiertehniskajā projektēšanā visaptveroši jāņem vērā tādi faktori kā ēkas funkcionālās prasības, slodzes raksturlielumi, laidums un augstums, lai racionāli izvēlētos konstrukcijas sistēmu, lai panāktu ēkas drošību, ekonomiju un pielietojamību.