Qu’est-ce qu’un bâtiment industriel à structure métallique ? Quels sont ses types de structures ?
Une usine à charpente métallique désigne un bâtiment industriel constitué d’un système porteur composé de poteaux et de poutres en acier, de fermes de toit et d’autres composants, associés à des structures de clôture (telles que des plaques d’acier colorées ou des murs en briques). Selon la portée et la charge, elle se divise en deux catégories : légère (comme les entrepôts logistiques) et lourde (comme les ateliers métallurgiques). Actuellement, la plupart des ateliers à charpente métallique utilisent des portiques en acier combinés à la technologie des fermes spatiales. XTD Steel Structure peut produire des petites usines de 30 x 50 jusqu’à des ateliers lourds de plusieurs kilomètres, selon les exigences de conception. La portée maximale peut atteindre 120 mètres sans support, et l’ajout de poutres en treillis est adapté à la fabrication de machines lourdes, aux entrepôts logistiques, etc. La charpente principale en acier A36 assure une résistance aux tremblements de terre de niveau 8, et le système de poutres de pont roulant a une capacité portante de 50 tonnes, ce qui permet un assemblage rapide.
Comment classer les Usine de bâtiments en acier ?
Les usines à charpente métallique peuvent être divisées selon le type de structure : simple travée (figure 3-1a), double travée (figure 3-1b), multi-travées (figure 3-1c), ossature rigide.
Elles peuvent également être divisées en structures de toit à une, deux, trois, quatre et même plusieurs pentes selon la pente supérieure. Classification des besoins spéciaux : avec avant-toits et avec des maisons adjacentes (hauteurs inégales), etc. Ainsi, la conception optimale de l’usine à charpente métallique peut être adaptée aux besoins opérationnels spécifiques. Bâtiment d’usine à charpente métallique à travée unique : Un bâtiment d’usine à charpente métallique à travée unique ne comporte que deux points d’appui dans le sens horizontal (par exemple, deux rangées de poteaux en acier) et sa portée est généralement de 12 à 40 mètres. Un bâtiment d’usine à charpente métallique à travée unique peut également être subdivisé en bâtiment d’usine à charpente métallique à travée unique et à double travée unique. Caractéristiques d’un bâtiment d’usine à structure en acier à travée unique : Structure simple, faible coût (le coût unitaire est d’environ 800 à 1 200 yuans/㎡)
Ainsi, la conception optimale d’une usine à structure métallique peut être adaptée pour répondre à des besoins opérationnels spécifiques.
Bâtiment d’usine à structure métallique à travée uniqueLe bâtiment d’usine à structure métallique à travée unique n’a que deux points d’appui dans la direction horizontale (comme deux rangées de colonnes en acier), et la portée est généralement de 12 à 40 mètres. Le bâtiment à structure métallique à travée unique peut également être subdivisé en bâtiment à structure métallique à travée unique et à pente unique, et en bâtiment à structure métallique à travée unique et à pente double.
Caractéristiques d’un bâtiment industriel à structure métallique à travée unique :Structure simple, faible coût (le coût unitaire est d’environ 800-1200 yuans/㎡).
- Convient aux lignes de production de petite et moyenne taille, telles que les ateliers d’assemblage électronique
- Des passages de ventilation/incendie doivent être réservés (largeur de passage ≥ 4 m)
Atelier à double travée en acier.
Cet atelier est doté de trois points d’appui horizontaux (trois rangées de poteaux en acier) pour former une structure continue à deux travées.
Caractéristiques :
taux d’utilisation de l’espace augmenté de 30 %, adapté aux centres de tri logistique et autres applications.
- La conception sismique de la colonne centrale doit être renforcée (selon GB50011-2025)
- Cas typique : Entrepôt logistique Amazon (conception à double travée + porte-à-faux)
Atelier de charpentes métalliques à travées multiples :
un atelier de charpentes métalliques à travées multiples dispose de plus de trois points d’appui horizontaux (par exemple, quatre rangées de poteaux en acier formant trois travées), et la combinaison des travées est flexible (généralement de 6 à 40 mètres par travée, et la portée peut également être personnalisée selon les besoins spécifiques).
Caractéristiques d’un atelier de charpentes métalliques à travées multiples
- Le taux d’utilisation de l’espace est supérieur de plus de 50 % à celui d’une travée simple. Une disposition à trois travées est courante dans les centres logistiques.
- Selon la hauteur, il peut également être divisé en plusieurs travées de hauteur égale (comme un centre de stockage) et plusieurs travées de hauteur inégale (comme un atelier métallurgique).
Différences et caractéristiques des ateliers de structures en acier à travée simple, à travée double et à travées multiples
| Dimensions de comparaison | Atelier à travée unique | Atelier à double travée | Atelier à travées multiples (trois travées et plus) |
| Définition de la structure | Deux rangées de piliers horizontaux (portée de 12 à 40 m) | Trois rangées horizontales de piliers (combinaison à deux travées) | Quatre rangées ou plus de piliers (combinaison continue à travées multiples) |
| Utilisation de l’espace | Faible (le canal représente environ 25 %) | Augmenter de 30 % (réduire la surface du mur extérieur) | Augmentation de plus de 50 % (la liaison à trois travées est couramment utilisée dans les centres de tri logistique) |
| Période de construction | 40 jours (standard 6000㎡) | 60 jours | 90 jours (installation synchrone modulaire) |
| Coût unilatéral | 800-1200 yuans/㎡ | 1000-1500 yuans/㎡ | 1200-1800 yuans/㎡ (30 % de plus qu’une travée simple) |
| Résistance aux chocs | Fortification à 8 degrés (excellente ductilité) | Le nœud de la colonne centrale doit être renforcé (défense à 8 degrés) | L’effet P-Δ est significatif et le risque de concentration de contraintes au niveau des nœuds est élevé. |
| Scénarios applicables | Lignes de production de petite et moyenne taille (assemblage électronique) | Tri logistique, fabrication de machines de taille moyenne | Fabrication d’avions de grande taille, un atelier de fabrication à grande échelle |
| Ventilation et éclairage | Les fenêtres latérales sont suffisantes. | Un puits de lumière partiel est nécessaire (l’éclairage dans la travée médiane est faible) | Système de lucarne et de ventilation forcée (faible éclairage dans la travée médiane) |
| Coûts d’entretien | Faible (structure simple) | Moyen (nœuds plus connectés) | Élevé (entretien régulier requis) |
| Taux de valeur résiduelle | 90% (l’acier est facilement recyclable) | 88% | 85 % (la complexité des composants affecte le démontage) |
Les ateliers de structure en acier, selon leurs couches, peuvent être classés en ateliers à un étage, à deux étages et à plusieurs étages.
| Taper | Caractéristiques structurelles | Avantages | Scénarios d’application typiques |
| couche unique | Hauteur d’avant-toit 4-20 m, sans plancher | Grande portée (jusqu’à 100 m), charge de la grue 200 t | Fabrication de machines lourdes, usines métallurgiques |
| Double couche | Hauteur du plancher 4,5-6 m, structure en acier + plancher composite | Le taux d’utilisation des terres a augmenté de 80 % et le contrôle de la température peut être réalisé dans différentes couches. | Entreposage sous chaîne du froid, production d’instruments de précision |
| multicouche | 3 à 10 étages, système de plancher plat rigide | Le rapport surface-sol est trois fois supérieur à celui d’un bâtiment à un seul étage et le bâtiment est résistant aux tremblements de terre jusqu’à 8 degrés. | Entrepôt intelligent de commerce électronique, ferme verticale |
Différences et caractéristiques des usine de bâtiments en acier à simple pente, à double pente et à pentes multiples
Selon la pente du toit, il peut également être divisé en :
| Dimensions de comparaison | Usine à pente unique | Usine à double pente |
| Forme de toiture | Pente unique (drainage unidirectionnel haut → bas) | Double pente (centrée sur la crête, drainage bidirectionnel) |
| Applicabilité de la portée | Convient aux petites et moyennes portées de 12 à 24 m (longueur de pente ≤ 24 m) | Convient pour des portées de 12 à 40 m (la longueur de la pente peut être répartie symétriquement) |
| Consommation d’acier | 15 à 20 % plus élevé que la double pente (nécessité de renforcer le support unilatéral) | Plus économique (la structure à double pente a une efficacité mécanique plus élevée) |
| Conception du drainage | Un seul côté de la gouttière est nécessaire, mais il est facile de la faire déborder en cas de fortes pluies. | Drainage de gouttière double face pour réduire la charge des avant-toits |
| Éclairage et ventilation | S’appuyant sur des fenêtres latérales hautes, un éclairage faible du côté bas (un éclairage artificiel est nécessaire) | Le faîtage du toit peut être intégré à des tours de ventilation pour fournir un éclairage naturel uniforme (éclairement augmenté de 30%) |
| Technologie de traitement et d’installation | Convient aux endroits avec des exigences de processus élevées et faibles (telles que les zones de chargement et de déchargement logistiques) ou aux sites restreints | Haut degré de standardisation, adapté à la configuration de lignes de production automatisées |
| Résistance aux chocs | Rigidité latérale inégale, des colonnes supplémentaires résistantes au vent sont nécessaires.d | Le nœud de crête doit être renforcé (l’acier Q355B + le renfort d’angle sont utilisés pour la fortification à 8 degrés) |
| Période de construction (6000㎡) | 45 jours | 40 jours |
| Coûts d’entretien | Élevé (concentration de corrosion par danse) | Faible (corrosion uniformément répartie) |
| Taux de valeur résiduelle | 85% | 90% |
Cas typiques :
- Pente unique : Un entrepôt de la chaîne du froid (exigences de processus 8 m/5 m de différence de hauteur)
- Double pente : Tesla Gigafactory (36 m de portée + toiture photovoltaïque)
Suggestions de conception :
- Dans les zones où les précipitations annuelles sont supérieures à 800 mm, les doubles pentes sont privilégiées (pour réduire les risques de fuites).
- Lorsqu’une grue de plus de 20 t est nécessaire, la structure à double pente est plus stable.le
Comment sont généralement fabriquées les usines de Bâtiment à structure métallique ?
Grâce aux logiciels de conception les plus récents du secteur, XTD Steel Structure utilise la technologie BIM pour la fabrication en série et la livraison de grands projets d’usines de structures métalliques et d’assemblages modulaires. Ainsi, dès la conception et la modélisation 3D, tous les composants à fabriquer sont codés à 100 % et le processus de fabrication est suivi à la source. XTD Steel Structure offre une livraison rapide en 15 jours et offre une solution à double voie basée sur l’intégration de l’ensemble de la chaîne industrielle de traitement des structures métalliques. Pour des bâtiments à structure métallique standardisés et économiques, grâce à une conception universelle, les pertes de matériaux sont réduites et la livraison est rapide, avec une capacité d’approvisionnement mensuelle de plus de 6 000 tonnes et une capacité d’approvisionnement mensuelle de plus de 4 000 tonnes pour un seul projet. Pour les usines de structures métalliques personnalisées haut de gamme, nous utilisons la technologie BIM pour collaborer, utilisons des machines de découpe laser de pointe et des robots de soudage entièrement automatiques, et pouvons contrôler l’erreur de précision à ≤ 2 mm.
Le taux de préfabrication en usine des composants de base (châssis central, système de boîtier et connecteurs) atteint 95 %, et la période de construction globale est comprimée de 40 % par rapport aux processus de production traditionnels, aidant les clients à atteindre le double objectif de production rapide et de contrôle des coûts.
Quels sont les avantages et les caractéristiques des usines à structure en acier par rapport aux usines à béton ?
Les ateliers en structure métallique présentent des avantages par rapport aux ateliers traditionnels dans plusieurs dimensions :
| Dimensions | Usine de structures en acier | Centrale à béton traditionnelle |
| Résistance structurelle | La résistance à la traction de l’acier est de 400 à 550 MPa, soit 100 fois celle du béton C30. | Bonne résistance à la compression, mais seulement 2 à 5 MPa en résistance à la traction |
| Résistance aux chocs | Excellente ductilité, peut résister à des tremblements de terre de magnitude 8 (plus de 70 % des zones de haute intensité du Japon) | Les structures rigides sont sujettes à la fissuration et l’intensité sismique est généralement ≤ 7 degrés. |
| Capacité d’envergure | La portée sans colonne peut atteindre 100 m (cas d’un hangar d’avion) et le taux d’utilisation de l’espace est augmenté de 8 %. | Nécessite des colonnes denses (l’espacement des colonnes est généralement ≤ 8 m), une division spatiale limitée |
| Précision de construction | Erreur de préfabrication en usine ± 2 mm, détection de défauts par ultrasons du nœud | La coulée sur site est sujette à des écarts dimensionnels de 5 à 10 mm. |
| Coût unilatéral | 1200-1800 yuans/㎡ (fond de teint inclus) | 1500-2200 yuans/㎡ (entretien inclus) |
| Période de construction (6000㎡) | 1 mois | 6-8 mois |
| Taux de valeur résiduelle | 90% (l’acier est recyclable) | ≤ 30 % (principalement des déchets de construction) |
| Coût de rénovation | Le démontage modulaire réduit les coûts de 50 % | Nécessite des travaux de dynamitage et de démolition, coût élevé |
| Protection de l’environnement | Chaque tonne de ferraille réduit de 1,6 tonne les émissions de CO2 et le bruit de construction de 50 % | La démolition génère 1,2 tonne/㎡ de déchets de construction. |
| Performance au feu | Revêtement ignifuge pulvérisé avec une limite de résistance au feu de 2,5 heures. | Résistance naturelle au feu pendant 1,5 heure, mais susceptible d’éclater à haute température |
| Performances en matière de corrosion | Couche galvanisée + revêtement anticorrosion (durée de vie 20 ans) | La corrosion par les ions chlorure provoque la corrosion des barres d’acier. |
| Conditions de règlement | Un positionnement laser est requis (erreur ± 2 mm) | Sensible aux tassements inégaux |
Quels sont les scénarios d’utilisation des ateliers de charpente métallique ?
Pour répondre aux besoins spécifiques des bâtiments à ossature métallique, XTD Steel structure design propose des solutions flexibles pour les bâtiments monopentes, les bâtiments multi-étages et les plateformes métalliques. La structure à ossature spatiale s’adapte à des applications telles que les ateliers de production d’énergies nouvelles, les usines de production d’électricité propre, etc. La toiture en acier intègre une ventilation intelligente et un système de toiture photovoltaïque, permettant une réduction de 30 % de la consommation d’énergie.
Les bâtiments à ossature métallique sont largement utilisés dans divers secteurs. Voici quelques exemples d’utilisation spécifiques :
| Fabrication | ||
| Atelier de fabrication | Atelier de montage | Salle blanche pour puces |
| Atelier d’assemblage de robots | Ligne de production de produits électroniques 3C | Ligne de production de fabrication d’appareils électroménagers |
| Centre de traitement d’instruments de précision | Atelier de production de machines-outils CNC | Usine de moulage par injection |
| Énergie et protection de l’environnement | ||
| Usine de production de modules photovoltaïques | Base d’assemblage d’éoliennes | Atelier de conditionnement de batteries de stockage d’énergie |
| Usines de valorisation énergétique des déchets | Stations d’épuration des eaux usées | Usine de fabrication de réservoirs de stockage d’hydrogène |
| Station d’élimination des déchets | Atelier de maintenance des équipements | Usine d’équipements de transmission et de transformation d’énergie |
| Transport, logistique, ICS et entreposage | ||
| Entrepôt tridimensionnel intelligent | Centre logistique de la chaîne du froid | Entrepôt sous douane transfrontalier |
| Centre de tri express | Base de distribution de fret aérien | Entrepôt automatisé sans personnel |
| Stockage dédié aux produits chimiques dangereux | Hangar de maintenance d’avions | Atelier de réparation de voitures 4S |
| Agriculture et alimentation | ||
| Fermes modernes d’élevage de bétail et de volaille | Centre de traitement de pré-refroidissement de fruits et légumes | Usine alimentaire de la cuisine centrale |
| Atelier de fermentation du vin | Installation de remplissage aseptique pour produits laitiers | Entrepôt de stockage de céréales (silo en acier) |
| Services culturels, sportifs, de divertissement et commerciaux | ||
| Stade sportif (toit ouvrable et fermable) | Base de tournage de films et de télévision | sites sportifs |
| Hypermarché | Grands centres commerciaux | Centre de congrès et d’expositions |
| Usage spécial | ||
| Salle informatique modulaire du centre de données | Hôpital | Dépôt de maintenance de matériel militaire |
Quelle est la durée de vie prévue d’une usine de construction métallique ? Quels facteurs influencent cette durée de vie ?
Selon le Code chinois de conception des structures en acier, qui prend 50 ans comme période de référence statistique de charge, la probabilité qu’une structure en acier de conception normale soit endommagée par une charge dans un délai de 50 ans est extrêmement faible. Elle peut être utilisée pendant 50 à 70 ans avec un entretien régulier, et les usines de structures en acier hors production peuvent être utilisées jusqu’à 80 ans. Certaines usines de structures en acier utilisant une technologie anticorrosion à long terme peuvent être utilisées pendant près de 100 ans.
Une maintenance prédictive régulière avec BIM+ peut prolonger la durée de vie de 15 à 20 %. Dans des cas spécifiques, la durée de vie est étroitement liée au matériau en acier, au revêtement anticorrosion et à la qualité de fabrication utilisés lors de la conception initiale :
| Catégorie | Facteurs spécifiques | Mécanisme d’impact |
| Matériaux et procédés | Nuance d’acier (par exemple Q355B), épaisseur de la couche galvanisée (≥ 80 μm), qualité de soudage (taux de réussite de la détection des défauts par ultrasons) | L’acier à haute résistance + la galvanisation à chaud peuvent augmenter la durée de vie de 30 % |
| Conditions environnementales | Embruns salins côtiers (le taux de corrosion est trois fois supérieur à celui des zones intérieures), gaz acides industriels (SO₂), humidité (> 80 % accélère la rouille) | Sans protection, la durée de vie des zones côtières pourrait être réduite à 25-30 ans. |
| Mesures de protection | Revêtement anticorrosion (époxy riche en zinc + couche de finition polyuréthane), revêtement ignifuge (revêtement épais résistant au feu pendant 2,5 heures), protection cathodique | Un entretien régulier peut prolonger la durée de vie jusqu’à plus de 70 ans. |
| Charger et utiliser | Charge dynamique (comme le fonctionnement fréquent de la grue), utilisation de charges supérieures à la conception | Le stress dû à la fatigue peut réduire l’espérance de vie de 40 % |
| Gestion de la maintenance | Contrôle anticorrosion tous les 5 ans, contrôle structurel tous les 10 ans (mesure laser des déformations) | Dans le cadre d’un entretien standard, la profondeur de corrosion peut être contrôlée à 0,4 mm/10 ans. |
