Verkfræðihugmyndirnar að baki byggingu rúmramma.

Rúmformið sem breytti byggingu á langum bilum

Rúmrammar tákna eina af þeim verkfræðiuppgötvunum sem virðast augljós í bakhugarinni en þurftu raunverulega innsýn til að verða til. Grunnhugmyndin er einföld: í stað þess að skipa uppbyggingareiningar í tvívíddum planum, skipar maður þær í þrívíddum mynsturum sem dreifa áhöldum yfir margar ásana samtímis. Árangurinn er uppbygging sem getur yfirleitt mikil á bilin með ótrúlega lítið efni.

Fyrstu nútíma rúmramur bárust upp í miðjum tuttugustu öld, en grunnreglurnar fara langt aftur í tímann. Geódesískar dómur, speglar fyrir útvarpsstjörnuskoðun og sendimástöðvar nota allar svipaðar þrívíddar hugmyndir um álagshlutun . Það sem breyttist var hæfni til að greina þessar byggingar með tölvum, sem gerði raunhæfan hönnunarmöguleika fyrir daglegar byggingar í staðinn fyrir aðeins sérstakar notkunarform.

Álagsslóðir og kraftadreifing í þrívídd

Að skilja hegðun rúmrama byrjar á því að skilja að álag fer ekki eftir einum slóðum. Í venjulegri bjálka fer álag í miðju beinlega að styttunum með beygingu. Í rúmrama dreifist sama álag í gegnum margar hluta, og bærir hver hluti hluta af heildarkraftinum. Þessi endurtekning er bæði styrkur og hönnunarvandamál.

Hleðsluslóðin í venjulegum tveggja hæða rúmrammi virkar þannig: hleðslur frá þakplötunni fer til efri hnútapunkta, síðan dreifast þær um skássambandsliði til neðri hnútapunkta og loks fer hleðslan um neðri hnútapunktana að styttunum. Vegna þrívíddar tengingar rammans geta hleðslur endurdeilt sig ef einhver eintaksleg liði verður of álagð. Þetta myndar uppbyggingu með mikla viðbótarspönn.

Rannsóknir á hegðun rúmramma hafa sýnt fram á að X-sambandshamfarir hafa oft lægstu innri krafta og skilvirkustu hleðsludreifingu af algengum sambandshamfaraformum. Geómetrian er mikilvæg. Vel skipulagður rúmrammi getur náð stífni og hleðsludreifingu sem krefjast myndarlega meiri efna í venjulegum tvívíddar kerfum.

Hnútapunktagerð: Lykilviðtakasvæðið

Ef liði rúmramma eru bein, þá eru hnútarnir sameiningarstaðirnir. Og í byggingu rúmramma er á sameiningarstaðum að finna raunverulega áhugaverða verkfræði. Venjulegur hnútur tengir mörg liði sem koma frá mismunandi áttum, hver þeirra ber áhnitaaflöðum í tögg eða þrýstingi . Hnúturinn verður að flytja þessar áhnitaaflöður á öruggan hátt og samþykkja nákvæmni í rúmfræði sem krefst þess að öll liðin passi saman.

Hnútagerð hefur verið undir miklum rannsóknum, sérstaklega í tengslum við áskorunina við að minnka breytileika í sameiningarformi. Þegar rúmrammi hefur hundrað eða þúsund hnúta geta jafnvel litlir munir í horni sameiningar eða lengd liða valdið alvarlegum vandamálum við framleiðslu og uppsetningu. Nú geta framfarin tölvuferli hjálpað hönnuðum að flokka hnúta með svipuðum rúmfræðilegum formi til að bæta framleiðslueffektívnissi.

Tengingarupplýsingarnar ákvarða líka uppbyggingarstarfsemi. Stífir hnútar sem standa á móti beygjukrafta mynda önnur álagadreifingu en hnútar með hnjósa tengingar sem einungis transmita ásálagskrafta. Valið byggir á hönnunarkröfum, þar sem stífar tengingar veita venjulega meiri stífni en það krefst flóknari útfærslu.

Stuðlar og áhrif þeirra á starfsemi

Staðsetning og gerð stuðlanna áhrifar mjög mikilvægt hvernig rúmrammi starfar. Í klassískri rannsókn Kenneth Naslund um hönnun rúmramma, sem var kynnd við AISC-þjóðlega verkfræðifundinn, var komið að því fram að stuðlar sem eru settir upp til að mynda úthverf um 0,3 af opnu spönninni gefa uppbyggingar með minni brotun, minna efni notuð og betri dreifingu á efni í sveiflum .

Þessi regla hefur raunverulegar áhrif. Rýmdarrammi með styttum í hornunum hegur annað en sá sem er með styttum eftir brúnunum. Bendingarmættan breytist og dreifing á kraftum í gegnum stiklana breytist . Samhverf staðsetning á styttum um tvær eða þrjár ásasamhverfu leiðir oftast til skilvirkustu hönnunarformanna .

Markmiðið við hönnun stytta er að ná ójafna bendingarmætti við styttuna sem eru nálægt jöfnu bendingarmættunni í miðju spánsins. Þessi jafnvægi minnkar hámarksþrýstikraftinn sem einhver stikill þarf að taka upp og gerir kleift að nota jafn stóra stikla um allt byggingarhlutann .

Efnið notkun og uppbyggingaroptímalísing

Rýmdarrammar eru frá sjálfum efnavinnaþættir því þeir setja steél þar sem hann er mest þarfnast: við knútana og eftir helstu álagssvæðum. Opin rammauppbygging þýðir að efnið er sameinað í stiklunum sem raunverulega taka álag, frekar en dreift jafnt yfir fullan þversnið.

Aðgerðafræðileg aðlögun ramma-gerða hefur venjulega tvö markmið: að lágmarka magn málsins og að minnka rúmlega breytileika í hnútum. Þessi markmið geta stundum verið í átökum. Rammagerð sem er aðgerðafræðilega aðlöguð eingöngu til að lágmarka þyngd getur haft hundrað af einstökum stærðum á hlutum og mismunandi uppsetningu á hnútum, sem gerir hana dýr til framleiðslu. Rammagerð sem er aðgerðafræðilega aðlöguð fyrir framleiðsluefni gæti notað meira efni en hefði lægra heildarkostnað.

Kínversk verkfræðistöðlun umfötnar þessi viðskipta beint. Tæknispecifikation fyrir rúmnet (JGJ 7-2010) veitir hönnunarráðleggjingar fyrir steinnet rúmgerðir, þar á meðal net, einlaga og tvílaga rúmnet, og rúmþrista. Specifikationin fjallar um val á gerð, grunnhönnunarreglur og takmarkanir á beygingu. Þessar staðlunir spegla áratugavinnu með reynslu af rúmgerðum í fjölbreyttri byggingartegund.

Raunveruleg notkun: Kennslur úr vinnusviðinu

Rýmdarhringir eru ekki kenningarkenningar. Þeir koma fyrir á flugvöllum, í leiksvæðum, sýningasölum og iðnaðarbyggingum um allan heim. Ein minnileg uppsetning var þak stórs fundarhúss sem þurfti að skipta út án þess að trufla starfsemi inni . Upprunalega byggingin hafði enga CAD-skjöl – aðeins pappírskýggnir frá fjórtíu árum síðan .

Liðið hönnuðu yfir 110 ljósar steypustálshornatryggjar, þar af náðu sumar dýptu 2,5 metra . Aðgangur að staðnum var mjög takmarkaður, og var ekki hægt að nota kran til að flytja efni vegna undirgarðarveitna . Efni voru handvirkt reist upp með snúru eftir hliðum byggingar. Þrátt fyrir þessar takmörkunir var tryggjakerfið sett upp á vel heppnaðan hátt og þörf var ekki á viðbótarsamfestingu á upprunalegu byggingunni .

Þetta verkefni sýnir nokkur lykilprinsipp. Fyrst geta hlutar ramma í rúmgerð verið aðlöguð við flókna, fyrirliggjandi skilyrði. Annað, geta léttar ramma kerfi verið sett upp í erfiðum logistics-miljóum. Þriðja, gerir nákvæm framleiðsla mögulega uppsetningu á staðnum jafnvel þegar skilyrði á staðnum eru ekki fullkomnustu.

Þegar ramma í rúmgerð henta

Ramma í rúmgerð henta sérstaklega vel við notkun þar sem þarf stóra opna spönn án millistuðla. Þeir eru sérstaklega hentugir fyrir þakstofur þar sem þyngd þakkerfisins er tiltölulega lítil miðað við spönnina. Þeir verða minna kostnaðarsamhæfir fyrir smá spönn þar sem kostnaður við tengingar og framleiðslu veitir ekki upp á sparnaðinn í efni.

Flókið í framleiðslu hnúta er áfram takmörkun. Verkefni með einföldum lögunum og endurtekinum hnútaformum eru kostnaðarhræfilegri en þau sem krefjast hundraða einstakra tenginga. Framfarir í tölvu hönnun og sjálfvirkri framleiðslu eru að stöðugt minnka þessar hindranir, en grunnhagkerfið styður enn fremur einfaldari lögunir.

Tæknikunnátta og framleiðslugeta

Til að framkvæma verkefni með rammahluta á heppilegan hátt þarf tæknikunnátta sem fer yfir grunnbyggingu. Framleiðslusvif verða að vera mjög nákvæm. Aðgerðir í tengslum við flutninga verða að vera samstilltar. Setningarröð verður að vera áætluð til þess að hlutar passi saman eins og áætlað var. Shenyang Zhongwei Heavy Industry hefur þróað getu til að stjórna þessum kröfum og framleiða hluti rammahluta sem uppfylla nákvæmni í lögun og gæðistöðul sem nauðsynlegir eru fyrir áreiðanlega afstaða í verkefnum með langa spönn.