鋼構造物コストの最適化設計の考え方と対策

我が国のプレハブ鉄骨構造プロジェクトが前進を続ける中、工場建物の設計はプロジェクトの最終的な品質、機能、社会的利益、経済的利益に決定的な役割を果たしています。したがって、鋼構造プロジェクトのコストを削減するには、確実な構造最適化工事が不可欠です。

鉄骨造の建物には、コンクリート造とは比べものにならない多くの利点があります。まず耐震性に優れています。我が国は地震地帯が多く、地震災害が多発している国であることから、鉄骨造の工場建築物は我が国の産業発展にとって実質的な意義が大きい。

第二に、鋼構造物の建設期間が比較的短いことです。鋼構造物自体が軽量であり、工場でプレハブして現場で接合して組み立てることができるため、上記のコンクリート構造に比べて利便性が高く、建設にかかる時間も大幅に短縮できます。この時間の節約により、コストをさらに削減できます。

さらに、鉄骨造は軽量かつ高強度であるという特徴があり、断面サイズが小さいため、鉄骨造の工場建屋の有効利用面積はコンクリート製の工場建屋に比べて大きくなります。一方、工業生産の場合、これにより生産効率が向上します。一方、材料調整においては、実使用面積が広い鉄骨工場の方が調整効果が高い。

環境保護の面でも、鉄骨造の建物にはメリットがあります。私たちが住む世界では、環境問題や資源不足が大きな問題となっています。調査の過程で、環境問題や有害物質の50％以上が建物の建設時や運営中に発生していることも判明しました。しかし、鉄骨構造材料はほぼ 100% リサイクルして再利用できるため、鉄骨造の工場建物の製造は環境にさらに良い影響を与えます。

最後に、鉄骨構造の工場建物は持続可能な開発パスの要件を満たしています。その性能はより優れており、材料の消費量はより経済的であり、鋼材はリサイクル可能です。これは当社の持続可能な発展の道にとって非常に重要です。

要約すると、鉄骨構造の建物は耐震性能の面で大きな利点を示し、経済コストの面で大きな利点を示し、使用面積の面で大きな利点を示し、環境保護と持続可能な開発の面で大きな利点を示し、将来の建築開発の重要な方向性となっています。

鉄骨造の工場建物の最適設計とコンクリート構造物の最適設計は全く同じではありません。コンクリート構造の工場建物の最適化設計は、主に鉄筋、型枠、コンクリートの注入方法、注入の程度に焦点を当てています。ただし、鉄骨構造の工場建物の最適設計は、主に鉄骨構造のサイロシェルの設計を目的としています。鉄骨構造の工場建物の設計作業を実行する際には、いくつかの基本的な段階があります。まず、建物の高さ、壁の厚さ、その他のパラメーターなど、建物の関連パラメーターを決定します。次に、指定された関連パラメータに基づいて鉄骨構造の工場建物の固有振動周期を計算します。パラメータの計算には、地震荷重と風荷重の最大パラメータ、および計算方法に従って計算された鉄骨構造の建物が負担する力が含まれます。最後に、さまざまな応力値が計算され、適切な応力レベルが達成されるように建物の元のパラメータ設定が調整されます。

Taida Innovation は 2023 年 1 月に、江西省宜春市の鉄骨構造工場プロジェクトの構造最適化コンサルタントとしてオーナーから委託を受けました。本プロジェクトは上場グループの太陽光発電設備プロジェクトの生産工場です。建物は非暖房エリアにあります。鉄骨構造設計は主に「鋼構造設計基準」構造設計に従って行われ、本プロジェクトの建設面積は約550.073平方メートル、工場の縦方向の長さは320メートル、横幅は200メートルです。面積的には高スパン部分が3階建てクレーン工場棟、低スパン部分が120mに分かれており、高スパンと低スパンが比較的独立したクローズドサポートシステムを構成しています。

教授を含む当社の専門家チームは、力学の豊富な知識と長年蓄積された構造最適化の経験と組み合わせた、さまざまな革新的な技術を使用して、21日以内に構造最適化を完了しました。最適化後、プロジェクトでは鋼材の消費量が 25% 節約され、全体のコストが大幅に削減されました。具体的な鋼構造最適化計画は以下のとおりです。

当初の計画に基づいて、工場の安全性能を確保するために、工場の主要な応力負担コンポーネントの形状と構造レイアウトに焦点を当てた最適化設計が行われました。静的解析の結果では、節点が変形しやすい主な領域であるため、全負荷時の工場の安全な稼働を確保するには、構造物の全体的なレイアウトと構造合理性を最適化して設計する必要があります。主な最適化計画は、複合梁に基づいて床上で単純に支持される二次梁を設計することです。スーパーセカンダリビーム（PECビームと同様）を使用すると、鋼材使用量をさらに約3kg/m2削減できます。上部ビームと下部ビームは、建設段階で強度、安定性、たわみの要件を満たさなければなりません。 (2) 構造強度と安定性の要件を満たすために、鋼柱の断面サイズを大きくします。また、構成材料の厚みを薄くし、等間隔で構成部品の数を増やす必要がある。部品の厚みを薄くすると工場建屋の変形強度は低下しますが、枚数を増やすことで工場建屋の構造を合理化できます。さらに、この最適化ソリューションにより、安全性能を確保しながら材料コストを削減できるため、最終的な経済的メリットがさらに大きくなります。

我が国では鉄骨造の生産が比較的遅く開始されたため、関連する仕様がまだ完全に確立されておらず、価格が比較的高いため、鉄骨造建築物の開発が制限されています。さらに、我が国の鉄骨構造物の建設能力は不足しており、鉄骨構造物の防食・防錆の問題も知らず知らずのうちに鉄骨構造物の維持費を増大させています。したがって、Taida Innovation は、建物のコストと炭素排出量を削減するためのテクノロジーの使用を堅持し、イノベーション能力を向上し続け、スーパーサブビームや PH サポートフリーパネルなどの一連のプレハブ構造部品の開発に成功しました。 Taida は、鉄鋼構造の最適化に関する多数の特許技術を有し、業界をリードする立場にあります。インテリジェントな最適化アルゴリズムにより、建物自体の安全性と安定性を確保しながら、所有者のプロジェクトコストを節約できます。また、国の炭素排出量を大幅に削減し、企業が経済的および社会的利益を向上させるのにも役立ちます。