従来のフラットスペースフレームやポータル剛体フレームとは異なり、ロングスパン鋼格子シェル構造は、湾曲した空間グリッド耐荷重システムを利用しています。平らな構造は主に曲げ動作に依存しますが、このシステムはシェルアーチの推力と空間部材の軸方向の動作の組み合わせによって耐荷重能力を実現します。
このシステムは、単なる個々の部材のアセンブリではなく、構造ノード、滑り軸受、耐スラスト基礎要素、屋根外皮、および雷/腐食保護を含む完全な統合ソリューションです。これは、スパンが 60 メートルを超える柱のない屋根、複雑な曲面形状、風や雪の負荷が大きい場所に関連する構造上の課題に対処するために特別に設計されています。建築の美しさと長期的な運用上の安全性のバランスを保つため、超大規模産業施設や公共施設の屋根の主流の選択肢となっています。
ロング スパン鋼格子シェル構造 (単に「鋼格子シェル」と呼ばれることも多い) は、湾曲した、静的に非常に不定な空間グリッド構造の一種です。これは本質的には、球面、楕円体、円筒面、および双曲放物面の幾何学形状を含む、連続した曲面を形成するようにアーチ型に加工された平らなスペース フレームです。特徴的なのは、外側への水平アーチ推力の生成であり、内部の力に対抗するためにサポート、リングビーム、または耐推力基礎が必要になります。対照的に、フラット スペース フレームは主に垂直方向の荷重に耐え、水平アーチ推力を生成しません。 2 つのシステムを支配する基本的な機械原理はまったく異なります。
- 部材荷重: 主に軸方向の引張と圧縮。局所的な曲げ応力がないため、均一な応力分布が保証されます。
- 荷重伝達: 屋根の垂直荷重は、曲面の接線方向に沿ってシェル内の軸方向の力に変換されます。負荷経路が短いため、エネルギー損失が最小限に抑えられます。
- 運用上の適性: 高度に静的に不定な冗長構造。局所的な部材の破損は全体的な崩壊を引き起こさず、突然の風、雪、地震に対する優れた回復力を提供します。
- 単層鋼格子シェル: 自重が非常に低い単層部材配置。中小規模のスパン (15 ～ 60 m) のガラス張りのドームや小さな景観パビリオンに適しています。風や雪の負荷が低い地域にのみ適用されます。主に鋳鋼ハブ ノードを使用します。
- 二層ボルト締めボール格子シェル: 接続ウェブ部材を備えた上部コードと下部コードで構成される二重層グリッド構成。高い剛性を提供します。標準的な大スパン (30 ～ 100m) の石炭貯蔵庫および円筒形貯蔵シェルに適しています。標準的な風雪条件の内陸のサイトに適した選択肢です。
- 二層溶接ボール格子シェル: 球状ノードでの完全溶け込み溶接が特徴で、変形に対する優れた耐性を提供します。超大規模スパン（60～200m）や強風・豪雪地帯の沿岸地域の重量物保管施設に最適です。
主な材料選択基準: スパン ≤ 60m および屋根荷重 ≤ 0.9 kN/m² には Q235B 鋼が選択されます。 Q355B 鋼は、スパン >60m、重荷重石炭庫、沿岸地域に使用されます。
カスタムカットされた円形中空断面 (CHS) 部材と 3 種類の特殊なノードで構成されます。すべての部材は、標準化された長さを使用するのではなく、表面の曲率に基づいて特定の長さに切断されます。母材は継目無鋼管や高周波溶接鋼管があり、仕様はφ60×3.5からφ219×10まであります。ノードタイプごとに異なるアプリケーションシナリオ:
- ボルト留めされた中空球体: 低曲率の円筒形シェルと二重層の従来の網状シェル。ボルトを使用して現場で組み立てられるため、現場での溶接は不要です。
- 溶接中空球：大スパン、重荷重、厚殻構造。内部の環状補強リブが特徴で、局所的な潰れ変形に耐えます。
- 鋳鋼ハブノード: 特に単層湾曲ドーム用。プラグイン接続を利用し、最高レベルのコンポーネント標準化を提供します。
関連する留め具: ボルト固定球体システムは、標準グレード 10.9 高強度ボルト、円錐形ヘッド、シーリング プレート、およびスリーブを使用します。溶接球体システムには標準的な締結具がなく、面取りされたエッジを備えた完全溶け込み突合せ溶接に完全に依存しています。
網状シェルの水平アーチ推力はスペースフレームの 3 ～ 5 倍です。サポートの選択を誤ると、屋根の崩壊に直接つながる可能性があります。 4 種類のサポートとその適用シナリオ:
- 固定ヒンジ付きサポート: 建物の角にあります。垂直および双方向の水平変位を抑制し、シェルのアーチ推力の 60% 以上に耐え、応力を軽減するためにわずかな回転を可能にします。
- 一方向スライドサポート: 円周方向または半径方向に沿ってスライドします。季節の温度差によって生じる熱推力を逃がし、熱膨張と収縮による亀裂を防ぐように特別に設計されています。
- 引張ヒンジ付きサポート: 沿岸または開けた露出した場所で使用されます。負の風の吸引力に抵抗し、網状シェルが風によって持ち上げられたり引き裂かれたりするのを防ぎます。
- 弾性サポート: 基礎の沈下が不均一な現場、または不規則な二重湾曲の網状シェルに使用されます。基礎の変形に適応して荷重分散を調整します。
サポートアクセサリ: 厚さ 18 ～ 30 mm のベース プレート、12 ～ 20 mm の横方向補強リブ、Q355B 埋め込みアンカー ボルト、レベリング/滑り止めシム。
標準的な隔離パイルキャップは、網状シェルによって生成される外側への推力に対抗することができません。したがって、ターゲットを絞った補強が必要です。基礎には、C30 ～ C35 鉄筋コンクリート分離パイル キャップ、ストリップ基礎、またはパイル キャップが使用されます。基礎の外側には浮き上がり防止地梁とコンクリート釣合おもり橋脚を設置し、外側への変位を抑制します。埋め込みスチール製ベアリング プレートの平面度公差は、ベアリングのスムーズな滑りを確保するために 2 mm 以下に設定されています。
屋根囲いシステムは、湾曲したバレルシェル用のアルミニウム-マグネシウム-マンガンスタンディングシームパネル、採光ドーム用の強化断熱ガラス、密閉式石炭小屋用の異形カラーコーティング鋼板の3種類で構成されています。二次構造部材は溶融亜鉛メッキの C 断面および Z 断面母屋のみで構成され、屋根のタイロッドと軒の支柱によって補完されています。横方向の安定性は、アーチ全体の推力を収容する外側の鉄筋コンクリート製リング梁と、端部での横方向のずれを防ぐための切妻端と柱間にある追加の鋼製ブレースによって確保されます。
- 耐食性: 溶融亜鉛めっき皮膜の厚さは、標準的な内陸部では ≥85μm、塩水噴霧にさらされる海岸部では ≥120μm。損傷した亜鉛めっきのオンサイト修理には、Sa2.5 研磨ブラストとそれに続く 3 層エポキシ ジンクリッチ コーティング システムが含まれます。
- 耐火性: 公共の会場は、薄膜膨張性耐火性コーティングでコーティングされています (耐火性は 0.5 時間～2.0 時間と評価されています)。密閉された工業用石炭貯蔵庫には、標準的な耐火コーティングは必要ありません。
- 避雷：トップコード部材は自然雷捕捉メッシュとして機能し、ベアリングアンカーボルトを介して基礎の主補強バーに接続され、完全な接地回路を形成します。追加の避雷ストリップは必要ありません。
鋼管部材 + ボルト固定ボール + 一方向スライド ヒンジ付きサポート + ストリップ耐スラスト基礎 + カラーコーティングされた鋼クラッディング;密閉された乾式石炭小屋や骨材サイロに最適です。低コスト、最短工期を実現。
厚肉溶接管 + 強化溶接中空球体 + 固定引張抵抗支持体 + パイルキャップ基礎 + アルミニウム - マグネシウム - マンガン屋根;スタジアムや空港ターミナルの大スパンドームに適しています。風や雪の負荷に対して最高の冗長性を提供します。
標準化された湾曲円管 + 鋳鋼ハブ ノード + 軽量ヒンジ付きサポート + ガラス天窓屋根;景観の良いアトリウムや小さな展示ホールに適しています。優れた美的魅力を提供します。
100m スパンの場合、鋼材の消費量は 2 層フラット スペース フレームより 18% ～ 25% 低くなります。シェルのアーチ効果により荷重が自然に分散されるため、将来の構造補強の必要がなくなります。
球状または複雑な二重曲線の屋根形状を形成できます。ポータル剛体フレームの 36 メートルの経済スパン制限を超え、独自の建築形式の承認要件を満たしています。
湾曲した形状は排水のための固有の傾斜を提供し、傾斜を作成するための追加の充填層の必要性を排除し、屋根の漏れや水溜まりに関連するメンテナンスのリスクを軽減します。
高度に静的不定構造であるため、ビューフォート スケール 12 の風、吹雪、地域的な地震活動に対する耐性において、すべての平面鋼構造よりも優れた性能を発揮します。
統合された地上アセンブリとその後の油圧リフトをサポートします。高所作業が 70% 削減され、現場での安全事故の発生率が低下します。
均一な円形の中空部分は錆の除去と検査を容易にします。湾曲した屋根により、雨水やほこりが自然に滑り落ち、掃除の頻度が半分になります。
ポータルの剛性フレームは、平面的な一方向の曲げのみを受けます。スパンが 36m を超えるとコストが跳ね上がり、曲線形状を形成できません。フラット スペース フレームは、水平アーチ スラストを使用せず、純粋に空間張力と圧縮に依存します。曲面に適合させるには多数の非標準コンポーネントが必要となり、コストが 40% 以上増加します。ロングスパン鋼格子シェル構造は、双方向の空間アーチアクションを利用しているため、自然に曲面に適しており、超大スパンに対して大幅なコスト上の利点を提供します。
スペースフレームは通常、高さでピースごとに組み立てる必要があるため、現場の柔軟性が制限されます。スチール格子シェルでは、限られたスペースに適した回転スライド技術を含む 4 つの建設方法を選択できます。エンクロージャーに関しては、スチール格子シェルの曲率がアルミニウム、マグネシウム、マンガンのパネルと曲面ガラスと完全に一致しており、屋根パネルにかかるねじれ応力を排除し、将来の亀裂のリスクを軽減します。
構造部材は完全に継ぎ目のない円形チューブで構成されており、アングル鋼やチャンネル鋼に見られる汚れがたまりやすい「デッドゾーン」を排除しています。これにより、溶融亜鉛めっきおよびコーティングの適用中に完全な被覆が保証され、平面スペースフレームと比較して沿岸環境での防食寿命が 8 ～ 12 年延長されます。カテゴリ別の標準化された処理ワークフロー
1. ボルトボール精密加工：丸鋼鍛造ブランク→旋盤による球面仕上げ→特定角度・曲率での多ステーション穴あけ・タッピング→内部亀裂の磁粉検査（MPI）→溶融亜鉛めっき。
2. 部材精密機械加工：鋼管をCNCで所定長に切断→円錐頭の加工→両端の完全溶け込みCO2円周溶接→重要部材の20%に超音波検査（UT、グレードII）→錆除去のためのショットブラスト（Sa2.5）→溶融亜鉛めっき。
3. 付属品加工：10.9級ボルトの焼入れ、焼き戻し、検査。スリーブと止めねじを同時に亜鉛メッキして、ねじのはめあい公差を確保します。
4. 工場仮組立：1:1スケール曲面組立治具の組立→扇形ユニットの試組立→球面立ち上がりとボルト挿入深さの検証→規格外部材の調整。
5. ゾーン包装: 円周方向および半径方向の番号付けに基づいて分類された包装 → 現場での組み立て順序のマーキング。
6. 現場での設置: サポートレベリング → 下弦グリッドの組み立て → ウェブ部材と上弦クロージャの取り付け → 高力ボルトの最終締め付け → 亜鉛メッキタッチアップと耐火コーティング。
鋼板半球のスタンピング → 面取り → 内部環状補強リブの組み立て → 球体閉鎖のためのサブマージ アーク溶接 (SAW) → 100% UT (グレード II) 溶接検査 → 球体の研削と亜鉛メッキ。現場で部材を球体に完全溶け込みベベル溶接し、各溶接の検査と合格を行います。
鋳鋼ノードの精密鋳造 → 多方向接続スロットの機械加工 → 湾曲した管端のフライス加工 → 工場でのユニット試作組み立て → 全体に亜鉛メッキ。挿入とボルトロックによる現場での組み立て - 現場での熱間作業や溶接は必要ありません。
ベースプレートとスティフナープレートのCNC切断→面取り、組み立て、溶接→摺動面の精密フライス加工→溶接検査→アンカーボルトの亜鉛メッキと完全なセットの梱包。
一般鋼管仕様：φ60×3.5、φ76×4、φ89×4、φ114×4、φ140×6、φ159×8、φ180×10、φ219×10
従来の格子間隔：球形および円筒形の格子シェルの場合は1.5m～3.5m
部材加工公差：全長偏差±1.0mm、直線性≦L/1000
ボルト固定球面ノード：直径φ120～φ400mm、肉厚12～20mm、ネジ穴角度公差±15'
溶接中空球状ノード：直径φ200～φ500mm、肉厚14～22mm、内部補強リング付き
支持ベースプレート：厚さ18～30mm、補強板12～20mm、アンカーボルト材質Q355B
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材質グレード |
降伏強さ |
抗張力 |
適用範囲 |
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Q235B |
≧235MPa |
375～500MPa |
小スパン単層格子シェル、軽負荷採光ドーム |
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Q355B |
≧355MPa |
470～630MPa |
60mを超える二重格子シェル、石炭庫、強風雪荷重のかかる会場 |
単層格子シェル経済スパン: 15m~60m
二層ボルト固定球面格子シェル経済的なスパン: 30m~100m
二層溶接球面格子シェル最大スパン: 60m~200m
屋根荷重指数：死荷重0.35～0.90kN/㎡、活荷重0.5～1.2kN/㎡。閉鎖炭小屋活荷重最大2.5kN/㎡
温度変形制御: 超長円筒シェルは、温度アーチ推力を解放するために一方向のスライド サポートを採用する必要があります。
ボルト固定球形パイプの外周溶接: グレード 2 溶接、主要部材の 20% UT 超音波検査、国家重点プロジェクトの全数検査
溶接球面突合せ溶接: 完全溶け込みグレード 2 溶接、重荷重格子シェルの 100% UT 検査
工場溶融亜鉛めっき：内陸部：85μm以上、沿岸塩霧地域：120μm以上
現場修理基準：Sa2.5サンドブラスト、3層塗装システムの場合、乾燥膜厚合計120μm以上
耐火持続時間: 0.5h/1.0h/1.5h/2.0h 公共建築用薄層耐火塗装
リングビームと支持軸の偏差 ≤±5mm、支持高さの偏差 ≤±3mm
隣接するサポートの高さの偏差 ≤ 2mm、シェル全体の立ち上がりの偏差 ≤ 設計高さの 1/1000
単層採光ドーム：10~20kg/㎡
二重従来会場円筒シェル：20~33kg/㎡
二層密閉式石炭小屋格子シェル：33～55kg/㎡
ロングスパン鋼格子シェル構造の設置スキームは、限られたスペースやクレーンアクセスの制約などの課題に対処するために、現場条件に基づいて選択されます。
1. 高所バルク組立：小スパンの散在現場に適しており、大型の吊り上げ設備は不要
2. ブロック組み立て：シェルを扇形のブロックに分割し、地面で組み立てて別々に持ち上げます。
3. 全体的な油圧昇降: 大規模な屋内会場に適しており、高所での作業リスクを最小限に抑えます。
4. 回転スライド設置: クレーンの回転半径が限られている狭い沿岸現場に適しています
Q1 単層ロングスパン鋼格子シェル構造と二層ロングスパン鋼格子シェル構造のどちらを素早く選択するにはどうすればよいですか?
積雪がなく、自然光の要件が高い非海岸地域のスパンが 60m 未満の場合は、単層のハブノード格子シェルが推奨されます (コストが 30% 低い)。スパンが 60m を超える場合、または沿岸、大雪、または重荷重 (資材保管) シナリオでは、単層構造に伴う局所的な座屈不安定性を防ぐために 2 層格子シェルが必須です。
Q2 ラティスシェルのスライドサポートは省略できますか？
いいえ、長さ 45 メートルを超えるバレルシェルまたは直径 50 メートルを超えるドームの場合、熱変形により鋼鉄の耐荷重能力をはるかに超える内部推力が発生します。スライドサポートを省略すると、部材の曲がりや破損が直接発生します。
Q3 溶融亜鉛メッキ後の現場での二次切断や穴あけは可能ですか？
二次的な切断や穴あけは禁止されています。すべての穴の位置と部材の長さは工場で事前に製造されており、現場ではボルト締めのみの組み立てが行われます。切断により亜鉛メッキ皮膜が損傷し、完全に修復することができず、構造物の耐食寿命が大幅に短縮されます。
Q4 鋼製ラティスシェルとスペースフレームの長期維持管理コストの違いは何ですか?
同じスパンの場合、格子シェルの曲面は優れた自浄能力を提供し、年間の屋根清掃コストを 45% 削減します。さらに、アキシアル荷重部材は疲労による曲げを受けないため、30 年以内に構造補強の必要がなくなります。したがって、O&M パフォーマンスはフラット スペース フレームよりもはるかに優れています。
1. 事前の構造選択と設計: プリセールス サービスには、基礎の横方向スラスト抵抗に関する設計エラーを防ぐために、地域の風雪パラメータ、地震の強さ、地質条件に基づいて、軸受レイアウトとリング ビーム補強に関する無料の専用図面の提供が含まれます。
2. 包括的なバイリンガル文書：海外の監督当局や通関の要件に直接対応するため、材料レポート、溶接部の超音波試験（UT）レポート、亜鉛メッキ証明書、設置構造計算書などの完全な文書を英語と中国語の両方で提供します。
3. 国境を越えた輸送のための保護梱包: 球状ノードは個別に気泡緩衝材で包まれています。細い部材はコーナーガードを保護したスチールラックに束ねられます。すべての商品は、海上輸送に適した、耐塩水噴霧性の密封包装が施されています。
4. 24 時間年中無休のバイリンガル リモート技術ガイダンス: 滑り軸受のレベリング、段階的なボルト締め、リング ビームの接合をカバーするリアルタイム ビデオ サポート。
5. 包括的な保証範囲: 主要部材の 5 年間の構造保証。溶融亜鉛メッキの防食保証（内陸部は15年、沿岸部は8年）。ノードを接続するための生涯にわたるスペアパーツの入手可能性。
住所
中国天津市済南区済南経済開発区（東区）天津国際金属物流園区
