Innenfor stålstrukturerte bygninger - er portalrammer og rammekonstruksjoner to vanlige strukturelle systemer, hver med sin unike kraft --bærende logikk og aktuelle scenarier. En dyp forståelse av disse egenskapene er av stor betydning for rasjonelt valg av bygningens strukturelle system og for å sikre sikkerheten og funksjonaliteten til bygningen.
Portalrammestruktur
(I) Tving - peiling Logic
Vertikal lastoverføringNår den utsettes for vertikale belastninger (som takets egen - vekt, snølast, etc.), overfører bjelken til portalrammen lasten til søylen, og deretter overfører søylen den til fundamentet. Bjelken til portalrammen er generelt utformet som et bøyeelement, og den motstår bøyemomentet som genereres av den vertikale belastningen gjennom sin bøyekapasitet. Siden bjelken og søylen er stivt forbundet, under påvirkning av vertikale belastninger, vil det oppstå et negativt bøyemoment ved bjelkens ende, som relativt reduserer det midtre - spennets bøyemoment til bjelken, og dermed utnyttes de mekaniske egenskapene til materialet mer effektivt.
Horisontal belastningsmotstandFor horisontale belastninger (som vindlast, seismisk påvirkning, etc.), er portalrammen hovedsakelig avhengig av sidestivheten til søylen for å motstå. Under påvirkning av horisontale krefter overfører søylen, som en utkragende bjelke, horisontalkraften til fundamentet. Den stive forbindelsen ved bjelke - søyleskjøt kan begrense den relative rotasjonen av bjelken og søylen, slik at hele strukturen kan jobbe koordinert for å motstå horisontalkraften. Under påvirkning av vindbelastning, bærer vindsøylen trykk, og læsøylen bærer spenning. Den strukturelle balansen opprettholdes gjennom søylens aksiale kraft og bjelkens horisontale skjærkraft. Under påvirkning av seismiske krefter vil sideforskyvningen av strukturen forårsake bøyningsdeformasjon av bjelken og søylen og rotasjonen av leddene. Portrammen sprer seismisk energi gjennom duktiliteten og energi --spredningsmekanismen til strukturen for å sikre den strukturelle stabiliteten.
(II) Gjeldende grenser
SpennsområdePortalrammestrukturen er egnet for bygninger med middels - spennvidde. Vanligvis er spennvidden vanligvis mellom 9 - 36 meter. Innenfor dette spennområdet kan portalrammen gi fullt spill til sine strukturelle ytelsesfordeler og er relativt økonomisk. For eksempel har vanlige industrianlegg, lagerbygninger etc. ofte spenn innenfor dette området. Gjennom rimelig tverrsnittsdesign og skjøtkonstruksjon kan portalrammen møte plassbehovet til disse bygningene.
HøydegrenseVanligvis er høyden på portalrammen mer passende mellom 6 - 12 meter. For høy høyde vil øke den beregnede lengden på søylen, noe som resulterer i fremtredende stabilitetsproblemer for søylen. Det er nødvendig å øke tverrsnittstørrelsen på kolonnen - eller vedta andre styrkende tiltak, og dermed øke kostnadene. For noen bygninger med høyere plassbehov, men fortsatt innenfor passende høydeområde, for eksempel noen lette - industrianlegg og logistikklager, er portalrammestrukturen et mer passende valg.
LasteegenskaperDen egner seg for bygg med relativt liten taklast og kranlast. På grunn av den relativt begrensede laterale stivheten til portalrammekonstruksjonen, for for store kranbelastninger eller relativt store belastninger som horisontale seismiske handlinger, kan det være nødvendig med spesielle design eller andre strukturelle systemer. Men for generelle industrianlegg uten kraner eller med små - tonnasjekraner, samt lager- og næringsbygg med krav til lav belastning, kan portalrammen oppfylle kravene til kraft - og har samtidig god økonomi.
Rammestruktur
(I) Tving - peiling Logic
Vertikal lastoverføringI en rammekonstruksjon overføres vertikale laster fra gulvplaten til bjelken, og deretter overfører bjelken lasten til søylen, og til slutt overfører søylen den til fundamentet. Både bjelken og søylen er hovedlast - bærende elementer, som til sammen bærer bøyemomentet, skjærkraften og aksialkraften generert av den vertikale lasten. Forskjellig fra portalrammen, under påvirkning av vertikale belastninger, er den indre kraftfordelingen til bjelken og søylen i rammestrukturen mer kompleks, og det er nødvendig å nøyaktig beregne de indre kreftene til hvert medlem gjennom strukturelle mekaniske metoder.
Horisontal belastningsmotstandFor horisontale laster motstår rammekonstruksjonen gjennom det romlige rammesystemet som består av bjelker og søyler. Under påvirkning av horisontale krefter vil både bjelken og søylen generere bøyning og aksiale deformasjoner. Den overordnede strukturen fungerer i koordinasjon gjennom den stive forbindelsen av bjelke - søyleforbindelser for å danne et romlig kraft - bæresystem. Sidestivheten til rammekonstruksjonen avhenger hovedsakelig av tverrsnittsstørrelsen på bjelken og søylen, materialegenskaper og strukturens layout. Under påvirkning av seismiske krefter sprer rammestrukturen seismisk energi gjennom dannelsen av plasthengsler i bjelken og søylen og energi---spredningsmekanismen for å sikre den strukturelle stabiliteten under store deformasjoner.
(II) Gjeldende grenser
Spenn og høydeRammekonstruksjonen egner seg for bygg med større spennvidde og høyere høyder. Spennvidden kan variere fra flere titalls meter til flere titalls meter, og høyden kan også utformes fleksibelt etter byggets funksjonskrav. Den er mye brukt i vanlige bygninger med flere --etasjer og høye --blokker. For eksempel krever kontorbygg, hoteller, kjøpesentre, etc. i byer store rom og fleksible planløsninger, og rammestrukturen kan godt oppfylle disse kravene. Gjennom fornuftig utforming av bjelken - kolonne tverrsnitt - og layout, kan store - plassskaping og høye byggehøyder oppnås.
LasteegenskaperDen tåler store vertikale og horisontale belastninger. På grunn av den romlige kraften --lagersystemet og den høye strukturelle integriteten til rammekonstruksjonen, har den god ytelse når den bærer store belastninger. For industrianlegg med store kranbelastninger, eller bygninger i områder med høy seismisk befestningsintensitet, kan rammekonstruksjonen oppfylle kravene til kraft - gjennom rimelig design. Samtidig, når den bærer horisontale laster som vindlast, kan rammekonstruksjonen også sikre sin sidestabilitet ved å justere den strukturelle layouten og elementstørrelsen.
Funksjonelle kravDen er egnet for bygninger med høye krav til romlig planløsningsfleksibilitet. Innerveggene i rammekonstruksjonen er generelt ikke - lastbærende - vegger, som fleksibelt kan fjernes eller flyttes i henhold til endringer i bruksfunksjonen, noe som letter re - oppdeling og renovering av det innvendige rommet. Denne fleksibiliteten gjør rammestrukturen mye brukt i kommersielle bygninger, kontorbygg og noen multi - funksjonelle bygninger, og kan møte de ulike romlige kravene til forskjellige brukere.
Avslutningsvis er det åpenbare forskjeller i kraft --bærende logikk og gjeldende grenser mellom portalrammestrukturen og rammestrukturen. I praktisk ingeniørdesign må faktorer som bygningens funksjonskrav, lastegenskaper, spennvidde og høyde vurderes grundig for å rasjonelt velge det strukturelle systemet, for å oppnå sikkerheten, økonomien og anvendeligheten til bygningen.