¿Qué es una fábrica con estructura de acero? ¿Cuáles son sus tipos estructurales?
Una fábrica de estructuras de acero se refiere a un edificio industrial formado por un sistema de carga compuesto por columnas de acero, vigas de acero, cerchas de cubierta y otros componentes, junto con estructuras de cerramiento (como placas de acero de color o paredes de ladrillo). Según la luz y la carga, se puede dividir en dos categorías: ligera (como almacenes logísticos) y pesada (como talleres metalúrgicos).
Actualmente, la mayoría de los talleres de estructuras de acero utilizan pórticos de acero combinados con tecnología de cerchas espaciales. XTD Steel Structure puede producir desde pequeñas fábricas de 30×50 hasta grandes talleres pesados de varios kilómetros de extensión, según los requisitos de diseño. La luz máxima puede alcanzar los 120 metros sin soporte, y la adición de vigas de cercha es adecuada para la fabricación de maquinaria pesada, almacenes logísticos y otros usos. El marco principal de acero A36 garantiza una resistencia sísmica de nivel 8, y el sistema de vigas de grúa tiene una capacidad de carga de 50 toneladas, lo que permite un montaje rápido.
¿Cómo clasificar las Fábrica de edificios de acero?
Las fábricas de estructuras de acero se pueden dividir según el tipo de estructura: de un solo tramo (Figura 3-1a), de doble tramo (Figura 3-1b), de múltiples tramos (Figura 3-1c), marco rígido.
También se pueden dividir en formas de estructura de techo de una sola pendiente, de doble pendiente, de triple pendiente, de cuatro pendientes e incluso de múltiples pendientes según la pendiente superior. Clasificación de necesidades especiales: con aleros y con casas contiguas (alturas desiguales), etc. Por lo tanto, el diseño óptimo de la planta de estructura de acero se puede adaptar para satisfacer las necesidades operativas específicas.
Edificio de fábrica de estructura de acero de un solo tramo El edificio de fábrica de estructura de acero de un solo tramo tiene solo dos puntos de apoyo en la dirección horizontal (como dos filas de columnas de acero), y el tramo suele ser de 12 a 40 metros. El edificio de fábrica de estructura de acero de un solo tramo también se puede subdividir en grado de una sola pendiente de un solo tramo, edificio de fábrica de estructura de acero de un solo tramo de doble pendiente. Características de un edificio de fábrica con estructura de acero de un solo tramo: Estructura simple, bajo costo (el costo unitario es de aproximadamente 800-1200 yuanes/㎡)
De este modo, el diseño óptimo de una fábrica de estructura metálica puede adaptarse a las necesidades operativas específicas.
Edificio industrial con estructura de acero de un solo vano
La nave industrial de estructura metálica de un solo vano tiene sólo dos puntos de apoyo en la dirección horizontal (como dos filas de columnas de acero), y la luz suele ser de 12-40 metros. Las naves industriales de estructura metálica de un solo vano también pueden subdividirse en naves industriales de estructura metálica de un solo vano de pendiente simple y naves industriales de estructura metálica de un solo vano de pendiente doble.
Características de la nave Fábrica de marcos de acero de un solo vano:
Estructura simple, bajo coste (el coste unitario es de unos 800-1200 yuanes/㎡).
- Adecuado para líneas de producción pequeñas y medianas, como talleres de ensamblaje electrónico.
- Se deben reservar pasajes de ventilación/incendios (ancho de pasaje ≥ 4 m)
Taller de estructura de acero de doble tramo.
Este taller cuenta con tres puntos de apoyo horizontales (tres filas de columnas de acero) para formar una estructura continua de dos tramos.
Características:
Aumento del 30% en la utilización del espacio, ideal para centros de clasificación logística y otros escenarios.
- Es necesario reforzar el diseño sísmico de la columna central (según GB50011-2025)
- Caso típico: Almacén logístico de Amazon (diseño de doble vano + voladizo)
Taller de estructuras de acero de varios tramos.
Este taller cuenta con más de tres puntos de apoyo horizontales (como cuatro filas de columnas de acero que forman tres tramos), y la combinación de tramos es flexible (comúnmente de 6 a 40 metros por tramo, y también se puede personalizar según los requisitos específicos).
Características de un taller de estructuras de acero de varios tramos.
- La tasa de utilización del espacio es más del 50 % superior a la de un solo tramo. Un diseño de enlace de tres tramos es común en los centros logísticos.
- Según la altura, también se puede dividir en naves de varios tramos con igual altura (como un centro de almacenamiento) y naves de varios tramos con altura desigual (como un taller metalúrgico).
Diferencias y características de los talleres de estructuras de acero de uno, dos y varios vanos
| Dimensiones de comparación | Taller de un solo espacio | Taller de doble vano | Taller de varios tramos (de tres tramos o más) |
| Definición de estructura | Dos filas de pilares horizontales (luz entre 12 y 40 m) | Tres filas horizontales de pilares (combinación de dos tramos) | Cuatro o más filas de pilares (combinación continua de varios tramos) |
| Utilización del espacio | Bajo (el canal representa aproximadamente el 25%) | Aumentar en un 30% (reducir el área de la pared exterior) | Aumento de más del 50% (el enlace de tres tramos se utiliza comúnmente en centros de clasificación logística) |
| Periodo de construcción | 40 días (estándar de 6000㎡) | 60 días | 90 días (instalación síncrona modular) |
| Costo unilateral | 800-1200 yuanes/㎡ | 1000-1500 yuanes/㎡ | 1200-1800 yuanes/㎡ (30 % más alto que un tramo simple) |
| Resistencia a los golpes | Fortificación de 8 grados (excelente ductilidad) | Es necesario reforzar el nodo de la columna central (defensa de 8 grados) | El efecto P-Δ es significativo y el riesgo de concentración de tensión en los nodos es alto. |
| Escenarios aplicables | Líneas de producción pequeñas y medianas (montaje electrónico) | Clasificación logística, fabricación de maquinaria de tamaño mediano | Fabricación de grandes aeronaves, un taller de fabricación a gran escala |
| Ventilación e iluminación | Las ventanas laterales son suficientes. | Se requiere un tragaluz parcial (la iluminación en el tramo medio es débil) | Claraboya forzada y sistema de ventilación (mala iluminación en el tramo medio) |
| Costos de mantenimiento | Bajo (estructura simple) | Medio (más nodos conectados) | Alto (requiere mantenimiento regular) |
| Tasa de valor residual | 90% (el acero es fácilmente reciclable) | 88% | 85% (la complejidad del componente afecta el desmontaje) |
Los talleres de estructura de acero, según sus capas, se pueden clasificar en talleres de un solo piso, de dos pisos y de varios pisos.
| Tipo | Características estructurales | Ventajas | Escenarios de aplicación típicos |
| Una sola capa | Altura del alero 4-20m, sin suelo | Gran luz (hasta 100 m), carga de grúa 200 t | Fabricación de maquinaria pesada, plantas metalúrgicas |
| Doble capa | Altura del suelo 4,5-6 m, estructura de acero + suelo compuesto | La tasa de utilización de la tierra aumentó en un 80% y se puede lograr el control de la temperatura en diferentes capas. | Almacenamiento en cadena de frío, producción de instrumentos de precisión |
| Multicapa | 3-10 pisos, sistema de piso rígido plano | La relación parcela-superficie es tres veces mayor que la de un edificio de una sola planta y el edificio es resistente a terremotos de hasta 8 grados. | Almacén inteligente de comercio electrónico, granja vertical |
Diferencias y características de las Fábrica de edificios de acero de una sola pendiente, de dos pendientes y de múltiples pendientes
Según la pendiente del tejado también se puede dividir en:
| Dimensiones de comparación | Fábrica de una sola pendiente | Fábrica de doble pendiente |
| Forma de techado | Pendiente única (drenaje unidireccional alto → bajo) | Doble pendiente (centrada en la cumbrera, drenaje bidireccional) |
| Aplicabilidad del lapso | Adecuado para luces pequeñas y medianas de 12-24 m (longitud de pendiente ≤ 24 m) | Adecuado para luces de 12 a 40 m (la longitud de la pendiente se puede distribuir simétricamente) |
| Consumo de acero | 15%-20% más alto que la pendiente doble (es necesario reforzar el soporte de un solo lado) | Más económico (la estructura de doble pendiente tiene mayor eficiencia mecánica) |
| Diseño de drenaje | Sólo se necesita un lado del canalón, pero es fácil que se desborde durante fuertes lluvias. | Drenaje de canaletas de doble cara para reducir la carga del alero |
| Iluminación y ventilación | Dependencia de ventanas laterales altas, poca iluminación en el lado bajo (se requiere iluminación artificial) | La cumbrera del tejado se puede integrar con torres de ventilación para proporcionar una iluminación natural uniforme (iluminación aumentada en un 30%). |
| Tecnología de procesamiento e instalación | Adecuado para lugares con requisitos de proceso altos y bajos (como áreas de carga y descarga logística) o sitios restringidos. | Alto grado de estandarización, adecuado para el diseño de líneas de producción automatizadas. |
| Resistencia a los golpes | Rigidez lateral desigual, se requieren columnas resistentes al viento adicionales. | Es necesario reforzar el nodo de la cumbrera (se utiliza acero Q355B + refuerzo de esquina para una fortificación de 8 grados) |
| Periodo de construcción (6000㎡) | 45 días | 40 días |
| Costos de mantenimiento | Alta (concentración de corrosión por danza) | Baja (corrosión distribuida uniformemente) |
| Tasa de valor residual | 85% | 90% |
Casos típicos:
- Pendiente única: Un almacén de cadena de frío (requisitos de proceso: diferencia de altura de 8 m/5 m)
- Doble pendiente: Gigafactory de Tesla (36 m de luz + cubierta fotovoltaica)
Sugerencias de diseño:
- En zonas con precipitaciones anuales > 800 mm se prefieren pendientes dobles (para reducir el riesgo de fugas).
- Cuando se requiere una grúa de más de 20t, la estructura de doble pendiente es más estable.
¿Cómo se fabrican habitualmente las plantas de Edificio con estructura de acero?
Con la ayuda del software de diseño más avanzado de la industria, XTD Steel Structure utiliza tecnología BIM para la fabricación por lotes y la entrega de grandes proyectos de plantas de estructuras de acero, así como tecnología de ensamblaje modular. Esto significa que, en la etapa de diseño y modelado 3D, todos los componentes a fabricar están codificados al 100 % y el proceso de fabricación se supervisa desde la fuente. XTD Steel Structure tiene un plazo de entrega de 15 días y ofrece una solución de doble vía basada en la capacidad de integración de toda la cadena industrial de procesamiento de estructuras de acero.
Para edificios de estructuras de acero estandarizados y económicos, el diseño universal reduce la pérdida de material y agiliza la entrega, con una capacidad de suministro mensual de más de 6000 toneladas y una capacidad de suministro mensual de más de 4000 toneladas para un solo proyecto. Para fábricas de estructuras de acero personalizadas de alta gama, utilizamos tecnología BIM para la colaboración, empleamos las máquinas de corte láser más modernas y robots de soldadura totalmente automáticos, y podemos controlar el error de precisión a ≤2 mm.
La tasa de prefabricación en fábrica de los componentes principales (mainframe, sistema de carcasa y conectores) alcanza el 95% y el período de construcción general se comprime en un 40% en comparación con los procesos de producción tradicionales, lo que ayuda a los clientes a lograr los objetivos duales de producción rápida y control de costos.
¿Cuáles son las ventajas y características de las plantas de estructura de acero en comparación con las plantas de hormigón?
Los talleres de estructuras de acero presentan ventajas sobre los talleres tradicionales en varias dimensiones:
| Dimensiones | Planta de estructura de acero | Planta de hormigón tradicional |
| Resistencia estructural | La resistencia a la tracción del acero es de 400 a 550 MPa, 100 veces la del hormigón C30. | Buena resistencia a la compresión, pero solo 2-5 MPa en resistencia a la tracción. |
| Resistencia a los golpes | Excelente ductilidad, puede soportar terremotos de magnitud 8 (más del 70% de las áreas de alta intensidad de Japón) | Las estructuras rígidas son propensas a agrietarse y la intensidad sísmica suele ser ≤7 grados. |
| Capacidad de tramo | La distancia sin columnas puede alcanzar los 100 m (caso del hangar de aviones) y la tasa de utilización del espacio aumenta en un 8 %. | Requiere columnas densas (el espaciado entre columnas suele ser ≤8 m), división de espacio limitada |
| Precisión de construcción | Error de prefabricación de fábrica ±2 mm, detección de fallas ultrasónicas del nodo | La fundición en el sitio es propensa a una desviación dimensional de 5 a 10 mm. |
| Costo unilateral | 1200-1800 yuanes/㎡ (incluida la base) | 1500-2200 yuanes/㎡ (incluido el mantenimiento) |
| Periodo de construcción (6000㎡) | 1 mes | 6-8 meses |
| Tasa de valor residual | 90% (el acero es reciclable) | ≤30% (principalmente residuos de construcción) |
| Costo de renovación | El desmontaje modular reduce los costes en un 50% | Requiere voladura y demolición, alto costo. |
| Protección ambiental | Cada tonelada de chatarra de acero reduce 1,6 toneladas de emisiones de CO2 y el ruido de la construcción en un 50% | La demolición genera 1,2 toneladas/㎡ de residuos de construcción. |
| Comportamiento ante el fuego | Rocíe un revestimiento ignífugo hasta un límite de resistencia al fuego de 2,5 horas. | Resistencia natural al fuego durante 1,5 horas, pero propenso a reventar a altas temperaturas. |
| Rendimiento frente a la corrosión | Capa galvanizada + recubrimiento anticorrosión (vida útil 20 años) | La corrosión por iones de cloruro provoca corrosión en las barras de acero. |
| Requisitos de liquidación | Se requiere posicionamiento láser (error ±2 mm) | Sensible a asentamientos desiguales |
¿Cuáles son los escenarios de uso de los talleres de estructuras de acero?
Para las necesidades específicas de los edificios con estructura de acero, el diseño de estructuras de acero XTD ofrece soluciones flexibles para edificios de acero de una sola pendiente, edificios de acero de varios pisos y plataformas de acero. La estructura de estructura espacial se adapta a escenarios como talleres de nuevas energías, plantas de energía limpia, etc. La estructura de techo de acero integra ventilación inteligente y un sistema de techo fotovoltaico, lo que permite una reducción del 30 % en el consumo de energía.
Los edificios con estructura de acero se utilizan ampliamente en diversas industrias. A continuación, se enumeran algunos escenarios de uso específicos como referencia:
| Fabricación | ||
| Taller de fabricación | Taller de montaje | Sala limpia de chips |
| Taller de montaje de robots | Línea de producción de productos electrónicos 3C | Línea de producción para la fabricación de electrodomésticos |
| Centro de procesamiento de instrumentos de precisión | Taller de producción de máquinas herramienta CNC | Planta de moldeo por inyección |
| Energía y protección del medio ambiente | ||
| Planta de producción de módulos fotovoltaicos | Base de montaje de turbina eólica | Taller de embalaje de baterías de almacenamiento de energía |
| Plantas de conversión de residuos en energía | Plantas de tratamiento de aguas residuales | Planta de fabricación de tanques de almacenamiento de hidrógeno |
| Estación de eliminación de basura | Taller de mantenimiento de equipos | Planta de equipos de transmisión y transformación de energía |
| Transporte, logística, ICS y almacenamiento | ||
| Almacén tridimensional inteligente | Centro logístico de cadena de frío | Depósito aduanero transfronterizo |
| Centro de clasificación exprés | Base de distribución de carga aérea | Almacén automatizado no tripulado |
| Almacenamiento dedicado para productos químicos peligrosos | Hangar de mantenimiento de aeronaves | Taller de reparación de coches 4S |
| Agricultura y Alimentación | ||
| Granjas modernas de ganado y aves de corral | Centro de procesamiento de preenfriado de frutas y verduras | Fábrica de alimentos de Central Kitchen |
| Taller de fermentación del vino | Planta de llenado aséptico para productos lácteos | Almacén de almacenamiento de granos (silo de acero) |
| Servicios culturales, deportivos, de entretenimiento y comerciales | ||
| Estadio deportivo (techo practicable y cerrable) | Base de rodaje de cine y televisión | recintos deportivos |
| Hipermercado | Grandes centros comerciales | Centro de Convenciones y Exposiciones |
| Propósito especial | ||
| Sala de ordenadores modular del centro de datos | Hospital | Depósito de mantenimiento de equipos militares |
¿Cuál es la vida útil esperada de una planta de acero estructural? ¿Qué factores influyen en ella?
Según el Código de Diseño de Estructuras de Acero de China, que considera 50 años como período de referencia estadístico de carga, la probabilidad de que una estructura de acero diseñada normalmente sufra daños por carga en 50 años es extremadamente baja. Puede utilizarse de 50 a 70 años con mantenimiento regular, y las plantas de estructuras de acero que no se producen pueden utilizarse hasta 80 años. Algunas plantas de estructuras de acero que utilizan tecnología anticorrosiva de larga duración pueden utilizarse durante casi 100 años.
El mantenimiento predictivo regular con BIM+ puede prolongar la vida útil entre un 15 % y un 20 %. En aplicaciones específicas, la vida útil está estrechamente relacionada con el material de acero, el recubrimiento anticorrosivo y la calidad de fabricación utilizados en el diseño inicial.
| Categoría | Factores específicos | Mecanismo de impacto |
| Materiales y procesos | Grado de acero (como Q355B), espesor de la capa galvanizada (≥80 μm), calidad de la soldadura (tasa de aprobación de la detección de fallas por ultrasonidos) | El acero de alta resistencia + galvanizado por inmersión en caliente puede aumentar la vida útil en un 30% |
| Condiciones ambientales | Niebla salina costera (la tasa de corrosión es tres veces mayor que la de las zonas del interior), gas ácido industrial (SO₂), humedad (>80% acelera la oxidación) | Sin protección, la vida útil de las zonas costeras podría acortarse a 25-30 años. |
| Medidas de protección | Recubrimiento anticorrosivo (capa superior de poliuretano y epoxi rico en zinc), recubrimiento ignífugo (capa gruesa resistente al fuego durante 2,5 horas), protección catódica | El mantenimiento regular puede prolongar la vida útil a más de 70 años. |
| Cargar y usar | Carga dinámica (como operación frecuente de grúa), uso de carga de diseño superior | El estrés por fatiga puede reducir la esperanza de vida en un 40% |
| Gestión de mantenimiento | Inspección anticorrosión cada 5 años, inspección estructural cada 10 años (medición láser de deformación) | Con un mantenimiento estándar, la profundidad de la corrosión se puede controlar en 0,4 mm/10 años. |
