W dziedzinie inżynierii budowlanej,konstrukcje stalowe, z ich wydajnymi właściwościami mechanicznymi i elastycznymi możliwościami projektowymi, stały się kluczowym wyborem dla nowoczesnej architektury. Dla początkujących opanowanie podstawowych form strukturalnych i logiki selekcji struktur stalowych jest kluczem do odblokowania możliwości zawodowych. Poniżej,LWYsystematycznie wyjaśni pięć typowych konstrukcji: lekkie ramy portalowe, ramy stalowe, stalowe ramy siatki, konstrukcje z błony kablowej i kratownicy rurowe.
Struktura rdzenia i charakterystyka obciążenia
Lekka stalowa portalStruktura stalowaSkłada się z ramy portalowej, systemu Purlin (stal C/Z) i systemu wsparcia, tworzących płaski system obciążenia. Jego podstawowa zaleta polega na zmiennej konstrukcji przekroju, w której przekroju wiązki i kolumny są zoptymalizowane zgodnie z siłami wewnętrznymi, osiągając wydajne wykorzystanie materiału. Zastosowanie lekkich arkuszy stali falistej do dachów i ścian zmniejsza obciążenia podkładowe o 40–60% w porównaniu do konstrukcji betonowych.
Typowe scenariusze aplikacji
Jest odpowiedni do budynków przemysłowych (lekkie fabryki, magazyny i logistyki) oraz obiektów komercyjnych (sal wystawowych i garaży) o pojedynczych rozpiętości 20-30 metrach i okapach o wysokości do 10 metrów. Konstrukcja zajmuje tylko 4-8 tygodni, a koszt jest o 20–30% niższy niż konstrukcje betonowe.
Charakterystyka strukturalna i zalety systemowe
Przestrzenny układ obciążenia złożony ze stalowych kolumn (stalowe rurki stalowe w kształcie litery H) i stalowe wiązki (stalowe/kompozytowe wiązki w kształcie litery H) podłączone przez sztywne połączenia (w pełni spawane/przykręcone/spawane hybryda) może pomieścić duże odstępy kolumnowe przekraczające 9 metrów. Łącząc przegubowe połączenia z systemem wsparcia,Struktura stalowamoże elastycznie dostosować się do różnych wymagań dotyczących fortyfikacji sejsmicznej.
Obowiązujące typy budynków
Wielopiętrowe komercyjne: budynki biurowe w 5-15-piętrowej (takie jak budynki SoHo), z swobodnie podzielnymi planami podłogowymi w celu spełnienia otwartych wymagań biurowych.
Przemysłowe: wytrzymałe warsztaty (takie jak warsztaty obróbki), zdolne do pomieszczenia dźwigów nad głową ponad 50 ton.
Budynki odporne na sejsmiczne: jego wysoka plastyczność czyni go preferowaną strukturą dla obszarów podatnych na trzęsienie ziemi.
Skład geometryczny i zalety mechaniczne
Układ przestrzenny obciążenia złożony ze stalowych elementów rurowych połączonych stawami sferycznymi we wzorze siatki osiąga zrównoważoną dwukierunkową sztywność zginania. Grubość płaskiej siatki wynosi około 1/10-1/15 rozpiętości, podczas gdy wzrost zakrzywionej siatki wynosi 1/6-1/8 rozpiętości. Ogólna stalowa konstrukcja zużywa tylko 30-50 kg/㎡ stali.
Ważne aplikacje
Budynki sportowe: stadiony (takie jak zewnętrzna konstrukcja wsparcia Bird's Nest) i baseny, obejmujące bardzo duże rozpiętości 80-150 metrów.
Huby transportowe: terminale lotniskowe (takie jak dach Pier Pier na lotnisku Daxing Daxing), osiąganie bez kolumny, przezroczyste przestrzenie.
Zakłady przemysłowe: warsztaty produkcyjne samolotów, w połączeniu z zawieszonym systemem dźwigu.
Struktura systemu i zasada obciążenia
Składa się ze stalowych kabli o wysokiej wytrzymałości, napiętej membrany i struktury podtrzymującej, struktura osiąga stabilny, hiperboliczny kształt poprzez wstępne napięcie. Membrana ma zaledwie 0,5-1,5 mm grubości i waży mniej niż 1 kg/㎡, ale oferuje wytrzymałość na rozciąganie 50-150 MPa. W połączeniu z siecią kablową umożliwia nieobsługiwane rozpiętości przekraczające 200 metrów.
Innowacyjne obszary aplikacji
Architektura krajobrazu: baldachimy stadionowe, baldachie
Eko-architektura: Botanical Garden Greenhouses (Eden Project, Wielka Brytania), wykorzystując wysoką transformację światła (95%) folii ETFE, aby zapewnić naturalne oświetlenie
Architektura tymczasowa: duże sale wystawowe (World Expo National Pavilions), zdejmowane i wielokrotnego użytku
Cechy strukturalne i zalety materialne
Okrągłe stalowe rurki są połączone przez przecinanie spawanych węzłów lub płyt kasetowych, tworząc typ kratownicyStruktura stalowaSystem obciążenia. Sztywność zginania sekcji rurki stalowej jest o 30–50% wyższa niż w stali w sekcji H, a odcinek zamknięty oferuje doskonałą odporność na korozję, co czyni ją szczególnie odpowiedni dla środowisk wilgotnych/korozyjnych.
Różnorodne scenariusze aplikacji
Rośliny przemysłowe: dachy roślin ciężkich maszyn (obejmują 40-60 metrów), zdolne do wytrzymania zawieszonych obciążeń przekraczających 30 ton.
Inżynieria mostów: mosty z kratownicą autostrady (takie jak most Gutian w Wuhan), z zakresem do 150 metrów i 60% redukcją masy w porównaniu z mostami betonowymi.
Budynki wystawowe: sale wystawowe o dużych rozpiętościach (takie jak kompleks Canton Fair) osiągają czysty, estetyczny projekt z prostokątnymi kratownicami rurowymi.
