Struktuurne terasraam 4-korruselise hotelli jaoks Paapua Uus-Guineas

 

Asukoht: Paapua Uus-Guinea

Seismiline tsoon: Seismiline intensiivsus8 kraadi(vastab PGA-le ≈ 0,3 g ASCE 7 või sarnaste kohalike koodide alusel)

Tuulekoormus: tuule põhikiirus =120 km/h (~33.3 m/s)

Lumekoormus: Mitte ühtegi

Hoone kasutamine:

1. tase: parkimismaja (kõrgus=3.8 m)

Tasemed 2–4: hotelli külalistetoad (korruse -kuni-kõrgused=3.7 m, 3,7 m ja 3,4 m)

Katuse tüüp: Ühe{0}}kaldega katus(eeldatav kalle=2% äravoolu jaoks)

Välisseinad: mitte-konstruktsioonilised õõnsad betoonplokid (kohapealsed;ei kanna-koormust)

Põrandasüsteem: Komposiitterasest tekk valatud-sisse-betoonkattega(täpsustamisel)

 

 

Hoone kogupikkus: 80 m

Plaani konfiguratsioon:

Idatiib: 55.6 m (L) × 27 m (W)

Läänetiib: 25 m (L) × 41.7 m (W)

Märkus: Plaan onmitte-ristkülikukujuline, tõenäoliselt L-kujuline või astmeline. Konstruktsioonianalüüsiks käsitletakse hoonet kahe ühendatud plokina, millel on sõltuvalt seismilisest detailist võimalik paisumisvuuk või jäik ühendus.

Tüüpilised lahe suurused: oletame veergude vahekaugust7,5 m pikisuunasja6,0 m põiki(reguleeritav arhitektuurse sisendi järgi).

 

 

Esmane kood: AISC 360-16 (terasest konstruktsioonihoonete spetsifikatsioon)

Seismiline disain: ASCE 7-16 (või samaväärne – kohandatud PNG seismilisuse jaoks)

Tuulekoormus: ASCE 7-16, 27. peatükk (suunamisprotseduur)

Materjali standardid: ASTM A992 (talad/sambad), ASTM A36 (plaadid, lisaelemendid)

 

 

 

Komponent	Koormus (kN/m²)
Terasetekk + 125 mm betoonplaat (ρ=24 kN/m³)	0.25 + (0.125×24) = 3.25
Lagi, MEP, viimistlus	0.5
Katusekate (metallist tekk + soojustus)	0.3
Õõnes plokksein (mitte-struktuuriline, kuid rakendatakse taladele joonkoormusena)	~3,0 kN/m(kõrguse meetri kohta)

 

 

Tase	LL (kN/m²)	Viide
1. tase (parkimine)	2.5	ASCE 7
Tasemed 2–4 (hotell)	1.9	ASCE 7 (elamu)
Katus	0.5	Hoolduskoormus

 

 

Tuule põhikiirus:V = 33.3 m/s

Kokkupuute kategooria:C(eeldades äärelinna/linna maastikku)

Puhketegur:G = 0.85

Rõhukoefitsient (Cp):

Sein (tuulepoolne):+0.8

Sein (tuulealune):–0.5

Katus (ühe-kaldega):–0,9 kuni –0,3(olenevalt tsoonist)

Kasutades ASCE 7 Eq. 27.3-1:
[ q_z=0.613 K_z K_{zt} K_d V^2 I ]
Eeldusel (K_z=0.85) keskmisel-kõrgusel (~7 m), (I=1.0), (K_{zt}=1.0), (K_d=0.85):
[ q_z ≈ 0.613 × 0.85 × 1.0 × 0.85 × (33.3)^2 × 1.0 ≈ 0,613 × 0,7225 × 1109 ≈ 490 Pa ≈ 0,49 kN/m² ]

Projekteeritud tuulerõhk:
[ p = q_z G C_p ≈ 0.49 × 0.85 × C_p ]
→ Max seinarõhk ≈0,33 kN/m²(tuulepoolne), imemine ≈–0,21 kN/m²(tuulealune)

Märkus: madala tõusu tõttu (<15 m), wind governs lateral stability but seismic may control due to high seismicity.

 

 

Spektraalvastus: 8-kraadise tsooni puhul eeldameS_DS=1.0, S_D1 = 0.6(konservatiivne hinnang ASCE 7 kohaliku kohandamise kohta)

Riskikategooria: II

R-tegur (terasest momentraam): R = 8(Erilise hetke kaadri jaoks – SMF)

Tähtsuse tegur: (I_e = 1.0)

Ligikaudne põhiperiood:
[ T_a = C_t h_n^x = 0.028 × (14.6)^{0.8} ≈ 0.028 × 8.5 ≈ 0.24 s ]
(Umbes kogukõrgus (h_n=3.8 + 3×3,7 – 0.3=14.6) m)

Seismiline aluse lõikamine:
[ V=\\frac{S_{DS}}{R/I_e} L=\\frac{1.0}{8} L=0.125 L ]
→ 12,5% kogukaalust- märkimisväärne.

 

 

Põrandapindala ≈ (55,6 × 27) + (25 × 41,7) ≈ 1501 + 1043 =2544 m²

3 asustatud korrust + katus ≈ 4 tasapinda

Keskm. DL + LL korruse kohta ≈ (3.75 + 1.9) ≈5,65 kN/m²

Kogukaal (W ≈ 2544 × 5,65 × 4 ≈57 500 kN

Alusnihke (V ≈ 0,125 × 57 500 ≈7200 kN

→ Seismiline valitseb tuultkülgmise disaini jaoks.

 

 

Lateral Force Resisting System (LFRS):

Spetsiaalsed kontsentriliselt traksidega raamid (SCBF)võiErihetke raamid (SMF)

Arvestades arhitektuurilist paindlikkust ja vajadust avatud parkimise järele,SCBFeelistatud tõhususe ja elastsuse jaoks kõrge{0}}seismilistes tsoonides.

Gravitatsioonisüsteem:

Komposiittalad(W{0}}kujud lõikenaastudega + metalltekk + betoonplaat)

Veerud: HSS- või W{0}}sektsioonid, mis on pidevad vundamendist katuseni

Tugevdamine: X-toestus mõlemas suunas trepi/lifti südamikus ja perimeetris, kus võimalik

Katus: ühe{0}}kalle, mida toetavad kaldkatuse talad või kitsenevad raamid; purlinid peal.

 

 

6.1 Põrandatalad (tavaline interjöör)

Laius: 7,5 m

Koormus: (w=(3.25 + 1.9) × 6.0=30.9 kN/m)

Maksimaalne moment: (M=wL^2/8=30.9 × 7,5^2 / 8 ≈ 217 kN·m)

Nõutav sektsioonimoodul: (Z_x suurem või võrdne M / (0,9 F_y)=217 × 10⁶ / (0,9 × 345) ≈ 700 × 10³ mm³)

Prooviosakond: W410×60(Zₓ=773×10³ mm³, OK)

6.2 ääretalad (koos seinakoormusega)

Seina lisakoormus: 3,0 kN/m × 3,7 m =11,1 kN/m

Kokku w ≈ 30.9 + 11.1 =42,0 kN/m

M ≈ 295 kN·m →W460×74(Zₓ=942×10³ mm³)

6.3 Veerud (sisemus, 4 korrust)

Suudmeala: 7,5 m × 6,0 m=45 m²

Aksiaalne koormus põranda kohta: (3.25 + 1.9) × 45=232 kN

Kokku P ≈ 4 × 232 =928 kN

Lisage 20% seismiliste aksiaalsete mõjude jaoks →P_u ≈ 1115 kN

Efektiivne pikkus (KL ≈ 0,8 × 3700=2,960 mm)

Prooviversioon:W250×73(A=9,290 mm², r=119 mm → KL/r ≈ 25 → φPₙ ≈ 0,9 × 345 × 9290 ≈2880 kN >>1115 kN → OK)

Säästmiseks kasutage W250×67 või HSS203×203×9,5

6.4 Kinnitusliikmed (SCBF)

Eeldame, et kinnitus on 2 lahtrit suuna kohta

Seismiline kõrgus lahtri kohta ≈ 7200 / (tugedega raamide arv)

Oletame, et igas suunas on 4 toestatud raami → ~900 kN kaadri kohta

Diagonaaljõud: (F=V / sinθ); θ=45 kraad → F ≈ 900 / 0,707 ≈1270 kN

Nõutav A_g suurem või võrdne 1 270 000 / (0,9 × 345) ≈4090 mm²

Kohtuprotsess: HSS152×152×9,5(A=5,200 mm², sobib pinge/surumise jaoks koos sihvakuse kontrolliga)

 

 

Metallist tekk: Conform® 2.0 või Bondek®(profiili sügavus=60 mm)

Betoonplaat: 125 mm paksune, f'c=25 MPa

Lõikenaastud: 19 mm läbimõõt × 100 mm kõrgus, vahedega at300 mm ocmööda talasid

Komposiittegevus: AISC 360 I peatüki järgi eeldatakse täielikku interaktsiooni

 

 

Nõutav pinnasearuanne– eeldada mõõdukat kandevõimet (150 kPa)

Veeru reaktsioonid: Max ~1200 kN → aluse suurus ≈ √(1200 / 150) ≈2.8 m × 2.8 misoleeritud jalg

Seismiline ankrukoht: Ankruvardad, mis on ette nähtud ülestõstmiseks ja nihutamiseks ACI 318 järgi

 

 

Kiir-veergule-: poltidega otsaplaadid või keevitatud momentühendused (kui kasutatakse SMF-i)

Kinnitage-to-Gusset: Whitmore'i sektsiooni meetod AISC seismiliste sätete järgi

Teki tugi: Lihtne laager tala ülemisel äärikul

 

 

Üksus	Spetsifikatsioon
LFRS	Spetsiaalsed kontsentriliselt traksidega raamid (SCBF)
Gravitatsioonikiired	W410×60 (sisemus), W460×74 (serv)
Veerud	W250×67 või HSS203×203×9,5
Traksid	HSS152×152×9,5
Põrandatekk	60 mm sügav komposiitmetallist tekk + 125 mm betoon
Seismiline aluse lõikamine	~7200 kN (juhib disaini)
Tuule rõhk	~0,33 kN/m² (mitte-reguleeriv)
Katuse kalle	2% ühekordne kalle, toestuvad kaldega sarikad

 

 

Kaasake pinnasearuande saamiseks kohalik geotehniline insener.

Kooskõlastage arhitektiga, et leida tugedega raamid parkimist või ruume takistamata.

Kasutage korrosioonikindlat-värvisüsteemi (C4 keskkond vastavalt standardile ISO 12944 – rannikuala PNG).

Kui ida/lääne tiivad on oluliselt nihkunud, tagage liikumisvuugid.

Tehke üksikasjalik 3D struktuurianalüüs, kasutades tarkvara (nt ETABS, SAP2000), sealhulgas P-Δ efekte.

 

 

 

See terase tonnaaži hinnang hõlmab primaarseid ja sekundaarseid teraskonstruktsioonielemente, mis on vajalikud 4-korruselise hotelli raskusjõu- ja külgkoormusele vastupidavate{0}}süsteemide jaoks, sealhulgas:

Sambad (vundamendist katuseni)

Põranda- ja katusetalad (komposiitkonstruktsioon)

Kinnituselemendid (spetsiaalsed kontsentriliselt kinnitatud raamid – SCBF)

Katusekarkass (kald sarikad ja sarikakarbid)

Ühendused (hinnanguliselt 5% põhielemendi kaalust)

Välistatud:

Metallist tekk (peetakse mitte-konstruktsiooniliseks voodri/plaadi toeks)

Ankruvardad, alusplaadid (sisalduvad ühendusvarusse)

Trepid, piirded, mitmesugused terased

 

 

Ehitusplaan koosneb kahest ühendatud plokist:

Idablokk: 55.6 m × 27 m

Lääneblokk: 25 m × 41.7 m
→ Kogu jalajälg ≈2,544 m²

Tüüpiline veeru ruudustik:7,5 m (pikisuunas) × 6,0 m (risti)

Veergude arv:

Idaplokk: (55,6/7,5 ≈ 8 lahte → 9 rida) × (27/6 ≈ 4,5 → 5 rida) =45 veergu

Lääneplokk: (25/7,5 ≈ 3,3 → 4 rida) × (41,7/6 ≈ 7 → 8 rida) =32 veergu

Kattumiste mahaarvamine ristmikul (~5 jagatud veergu) →Veerge kokku ≈ 72

Korrused: 4 tasapinda (ka katus)

Tugiraamid: 2 suuna kohta ploki kohta →Kokku 8 traksidega lahte

Katusekalle: 2%, toestuvad kaldtaladele; fermid puuduvad

 

 

Arvestades projekti olemust avaliku elumajana, otsustasime tugevdada kogu konstruktsioonisüsteemi, et luua vastupidav hoone, mille kasutusiga ületab 100 aastat. Selle saavutamiseks asendasime tavapärased sambad kast-profiilterasest sammastega ja täitsime need kohapeal-betooniga, suurendades oluliselt konstruktsiooni üldist tugevust.

 

 

Jaotis:Karbi tüüp 400x400x12x12mm(mass=146.2 kg/m)

Kõrgus veeru kohta:

1. tase: 3,8 m

Tasemed 2–3: igaüks 3,7 m

4. tase: 3,4 m
→ Kogukõrgus =14.6 m

Veeru kogupikkus=72 × 14.6 =1,051 m

Kolonni kaal=1,051 m × 146,2 kg/m =153 656 kg ≈ 153,7 tonni

Märkus. Esimese korruse sambad võivad olla raskemad; see on keskmine.

 

 

Sisetalad: WH500X290X10X16mm (mass=109.6 kg/m)

Laius: 7,5 m

Arv korruse kohta:

Idaplokk: 5 põikjoont × 8 pikivahet=40

Lääneplokk: 8 põikjoont × 3 pikivahet=24
→ 64 sisetala põranda kohta

Kokku 3 korrust + katuseraam=4 × 64 =256 tala

Pikkus=256 × 7.5 =1,920 m

Kaal=1,920 × 109.6=210 432 kg

Serva/perimeetri talad: WH600X200X12X12mm (mass=92 kg/m)

Perimeetri pikkus korruse kohta ≈ 2×(55.6+27) + 2×(25+41.7) – kattumine ≈290 m/korrus

Eeldame servatalasid iga 6 m järel → ~48 servatala põranda kohta

Kokku=4 × 48 =192 tala, keskm. ulatus=6.0 m

Pikkus=192 × 6 =1,152 m

Kaal=1,152 × 92=105 984 kg

Tala kogukaal = 210,432 + 105,984 = 316 416 kg ≈ 316,4 tonni

 

 

Jaotis:HSS152×152×9,5(mass=42.5 kg/m)

Toetatud lahtrid: kokku 8 (4 I-W, 4 N-S)

Igal lahtril on 2 diagonaali loo kohta → 4 lugu × 2 =8 diagonaali raami joone kohta

Diagonaalid kokku=8 kaadrit × 8 =64 traksid

Keskm. diagonaalpikkus (7,5 m × 3,7 m laht 45 kraadi juures):
(L=\\sqrt{7,5^2 + 3.7^2} ≈ 8,4 m)

Klambri kogupikkus=64 × 8.4 =538 m

Klambri kaal=538 × 42.5 =22,865 kg ≈ 22,9 tonni

 

 

Peamised katuse sarikad järgivad ühe-kaldega profiili; kasutadaW310×45(45 kg/m)

Vahe: 3,0 m oc (ormide toetamiseks)

Katuse kogupindala=2,544 m² → sarikate pikkus ≈ hoone laius (max 41,7 m)

Sarikate arv ≈ 80 m / 3,0 ≈27 rida

Keskm. sarikate pikkus=35 m (ida/lääne laiuste kaalutud keskmine)

Sarika kogupikkus=27 × 35 =945 m

Sarika kaal=945 × 45 =42 525 kg

Purlinid: C200 × 20 × 2,5 (5,5 kg/m), vahedega 1,5 m oc

Toru kogupikkus ≈ (2544 m² / 1,5 m vahe) × 1,0 m =1,696 m

Kaal=1,696 × 5.5 =9,328 kg

Kokku katuse teras = 42,525 + 9,328 = 51 853 kg ≈ 51,9 tonni

 

 

Tavapraktika:5%põhiliikme kogukaalust

Põhiliikmed kokku=153.7 + 316.4 + 22.9 + 51.9 =533,9 tonni

Ühendused=0.05 × 533,900 =27 245 kg ≈ 27,3 tonni

 

 

Komponent	Kaal (tonnides)
Veerud	153.7
Põranda- ja servatalad	316.4
Bracing (SCBF)	22.9
Katusekarkass (sarikad + purlinid)	51.9
Ühendused (5%)	27.3
Hinnanguline konstruktsiooniteras kokku	572,2 tonni

 

 

Üldpind =2,544 m²

Teras pindalaühiku kohta=572.2 t / 2544 m² =225 kg/m²

See on mõistlik 4-korruselise seismilise-kindla terasest raamiga hoone puhul kõrge seismilises piirkonnas.

 

 

Optimeerimise potentsiaal: Suuremate lahtrite kasutamine või vähendatud tugi võib vähendada tonnaaži, kuid PNG seismilised nõuded piiravad vähendamist.

Kohalik valmistamine: kaaluge jaotiste standardset saadavust PNG-s või Austraalias (eeldatakse levinud jaotisi, nagu W{0}}kujud ja HSS).

Korrosioonikaitse: rannikuäärse troopilise keskkonna tõttu saab kogu terasest kuumtsingimise või dupleksvärvisüsteemi.

Ettenägematus: Lisa5–10%disaini väljatöötamiseks, arhitektuuriliste muudatuste või detailide ebaefektiivsuste jaoks →Lõplik eelarveprognoos: ~615–700 tonni. Kui lisada trepp ja liftide konstruktsioon, on üldiselt umbes650-750 tonnifinaalis.

Koostanud: Hangzhou Xixi Building Co., LTD.
Kuupäev: 16. jaanuar 2026
Alus: AISC 360-16, esialgne paigutus, ASCE 7-16 seismilised eeldused