来自 SmartBuild 系统
抽象
他们使用了一种新的自动化技术 智能构建系统™ (SBS) 使他们能够将每一块框架材料从一台滚压成型机上滚下来。 这些不是他们可以从典型的钢螺柱制造商那里购买的“愚蠢”零件。 每个零件都预先切割成一定长度，在连接位置预先打孔，并贴上独特的标签。 零件捆绑在一起，整个框架包安装在一辆卡车上。 在工作现场，这些部件被组装成墙和桁架组件。 它们像“修补匠玩具”一样组合在一起。 组装时无需测量或标记； 仅用于验证尺寸。
2017 年秋天，怀俄明州圣丹斯的一家小型创业公司尝试了一些新的东西。 该公司名为 Straight Cold Rolling, LLC，他们希望使用冷成型钢建造一座 60'x140' 的杆式谷仓式建筑。
工作现场没有锯（没有切割），只有几把螺丝枪。 由四名未经培训的工人组成的工作人员立即投入生产，因为这些零件制作精良。
他们是怎么做到的？ 使用强大的 SmartBuild 软件，在 3D 设计软件中制定结构计划。 墙柱和围墙形成面板。 桁架的设计净跨度为 60 英尺。 每个墙板和桁架都在软件中进行了几何和装配质量控制。 然后每块材料都被加载到一个数据文件中，该文件被送入特殊的辊压成型机器。 这台机器采用原始钢卷并将它们制成数据文件指定的零件。
结果令人吃惊。 原材料成本加上滚压成型和捆绑部件的制造劳动力成本与同等木结构建筑的成本相比具有竞争力。 这是出乎意料的，因为冷弯型钢建筑材料在其他细分市场的成本通常超过木质材料的成本。 现场劳动力成本出现了更大的惊喜。 由于这些部件是在没有在现场测量、标记或切割的情况下组装在一起的，因此未经训练的工作人员建造建筑物的速度与训练有素的工作人员建造木杆谷仓的速度一样快或更快。
框架设计
该建筑旨在支持多达四个独立的商业空间。 建筑尺寸为 60 英尺 x 140 英尺，南墙包括 (4) 个 12 英尺高的门，每个门都有一个相邻的入口门。 墙高为 16 英尺，屋顶坡度为 4:12。 没有屋顶悬垂。
框架解决方案包括几个功能，以简化施工过程。 墙板设计成 4 英尺长的部分。 在面板的一端，垂直螺柱（14 规格）终止于顶部轨道内； 在另一端，垂直螺柱（也是 14 规格）通过顶部轨道再延伸 18 英寸。 当两块面板并排放置时，14 个规格的端螺柱固定在现场形成 I 形。 短螺柱成为上方桁架的支撑点（中心间距也为 4 英尺），而长螺柱为桁架（跟高 18 英寸）提供连接，也为建筑框架形成抗弯连接。
屋顶檩条的长度为 12 英尺。 该系统使用 cee 形状的檩条面向下，每条檩条每 4 英尺有一个特殊的槽口以接收桁架。 这为快速准确地设置桁架创造了一个自动垫片，从而提高了现场架设的速度。
工程师
结构工程由位于蒙大拿州比林斯的 Krivonen Associates 完成。 该建筑是根据 IBC2012 设计的，地面雪荷载为 30 psf，极限风速为 120 mph。 需要一个内部剪力墙来支撑横向方向的 140' 隔膜，并包括隔膜连接细节。
建筑商需要混凝土地板，因此该基础由 4 英寸板和 18 英寸宽 x 24 英寸深的加厚边缘基础组成，顶部和底部使用 (3) #4 钢筋。 使用 5 ioc 的 8/8" x 32" 锚将墙板固定在基础上，并在角落安装压紧装置。 由于并非所有建筑物都需要混凝土地板，因此目前正在研究其他基础选项，例如条形基础或可能是墙柱将站立的混凝土桥墩系统，并用钢制压紧装置固定。
桁架是使用功能强大的桁架设计软件和称为 KeyTruss 的专有桁架系统设计的，该系统利用具有特殊凹口和零件标记的标准 cee 形状来促进制造。 桁架在中心间隔 4 英尺，在每个桁架下方是一个由背靠背 cee 螺柱构成的柱子。 桁架设计有 60 英尺的净跨度和 18 英寸的脚跟高度，以形成与墙板的连接。 桁架采用 2 英寸法兰设计，无需任何腹板支撑。 桁架弦为 6 英寸 14 规格的 cee 形状 (600S200-68)，带有特殊的法兰槽口以在每个接头处接收腹板。 桁架腹板为 3 5/8 英寸 CEE 形状，在 18 号和 16 号之间变化（362S200-54 和 362S200-43）。 桁架檩条由 3 5/8 英寸 16 规格的 cee 形状 (362S200-54) 制成，面朝下，带有凹槽以接收桁架。 檩条在中心间隔 36 英寸。
通过连接两个 6 英寸 14 规格的 cee 形状 (600S200-68) 形成 I 形截面，从而形成柱子。 柱子在中心间隔 4 英尺，以与上面的桁架对齐。 具有更宽桁架间距的更宽墙板也是可能的。 墙板的顶部和底部轨道由 6 英寸 16 规格形状 (600T150-54) 制成，带有与垂直柱相匹配的凹坑。 即使在拧下连接之前，这些凹痕也允许轨道和柱子卡在一起。 围墙由 6 英寸 18 号 CEE 形状 (600S200-43) 制成，并具有特殊的缺口，可去除柱穿过的腹板和唇缘。 这个细节考虑到了一种坚固的材料，它也可以接收外部护套和内部护套。 围墙的中心间距为 24 英寸。
材料清单
这些材料是在堪萨斯州的马里恩制造的。 特殊的滚压成型机械用于将原始钢卷转换成构成建筑物的智能部件。 每个墙壁和桁架的每根棍子都是经过高度加工的部件，带有定制标记和凹槽。
所有材料的重量，包括墙壁、大梁、桁架弦杆和腹板、屋顶檩条和永久支撑，总重达 42,000 磅。 由于这些部件可以以紧凑的方式捆绑在一起，因此整个工作都可以放在一辆卡车上，卡车被称重，然后运到怀俄明州的工作现场。
建设
成捆的材料被运送到已经浇筑和准备好板坯的现场。 所有的墙板和桁架都是在现场组装的。
由于所有部件都按长度切割，预先打上导向孔和酒窝，并带有定制标记，因此墙壁和桁架组件就像“修补匠玩具”一样组合在一起。 由四名以前没有建筑经验的工人加上一名经验丰富的主管组成的工作人员迅速组装了所有的墙壁和桁架并建造了建筑物。
无需现场切割零部件，因为每件零件都已从机器上预先切割成精确的长度。 现场切割仅用于临时墙支架等。
构建桁架不需要跳汰机。 桁架是自跳式的，使用弦上的对齐孔和槽口来正确构建每个桁架。 船员们使用导向孔建造了第一个桁架，并根据施工图纸检查了测量结果。 工作人员将桁架的一端摆正，然后拧下其余所需的紧固件。 一旦第一个桁架被确认，它就被用作其他桁架的模板，这些桁架本身首先使用导向孔固定在一起，然后拧下。
成本比较
在整个过程中跟踪材料成本和现场劳动力成本。 使用木框架从领先的杆式谷仓制造商那里获得了两个竞争性投标。 在比较框架的成本时，这些数字是如何叠加的。 钢架解决方案产生的劳动力和材料组合低于木材解决方案。
结论
一座 60'x140' 的杆谷仓式建筑是使用一种新的建筑方法设计和建造的。 用于建筑设计和桁架工程的先进自动化软件，结合特殊的滚压成型机械，创造了一个在该领域完美结合的新建筑系统，就像宜家的产品一样。 材料和现场劳动力的总成本低于类似的木框架杆谷仓。
[编者注：有关新兴冷弯型钢框架行业的更多信息，请参阅我们的 封面故事 在 2021 年 XNUMX 月/XNUMX 月号 滚压成型杂志.]
