V oblasti stavebného inžinierstva,oceľové konštrukcie, so svojimi účinnými mechanickými vlastnosťami a flexibilnými dizajnovými schopnosťami sa stali kľúčovou voľbou pre modernú architektúru. Pre začiatočníkov je kľúčom k odomknutiu profesionálnych príležitostí zvládnutie základných štrukturálnych foriem a výberovej logiky oceľových štruktúr. Nižšie,Levybude systematicky vysvetliť päť typických štruktúr: ľahké oceľové portálové rámy, oceľové rámy, oceľové mriežkové rámy, káblové membránové konštrukcie a krovie trubice.
Základná štruktúra a vlastnosti zaťaženia
Portál ľahkej oceleoceľová konštrukciapozostáva z portálového rámca, Purlinského systému (oceľ C/Z) a podporného systému, ktorý tvorí rovinný systém nosenia zaťaženia. Jeho základná výhoda spočíva v jeho premenlivom dizajne prierezu, kde sú prierezy lúča a stĺpca optimalizované podľa vnútorných síl, čo dosahuje efektívne využitie materiálu. Použitie ľahkých vlnitých oceľových listov pre strechy a steny znižuje základné zaťaženie o 40%-60% v porovnaní s betónovými štruktúrami.
Typické scenáre aplikácií
Je vhodný pre priemyselné budovy (ľahké továrne, sklady a logistiku) a komerčné zariadenia (výstavné sály a garáže) s jednotlivými rozpätiami 20 až 30 metrov a výšky odkvapu až do 10 metrov. Stavba trvá iba 4-8 týždňov a náklady sú o 20%-30% nižšie ako betónové štruktúry.
Štrukturálne charakteristiky a výhody systému
Systém nosenia priestorového zaťaženia zložený z oceľových stĺpcov (oceľové rúrky v tvare H) a oceľové lúče (oceľové/kompozitné lúče v tvare H) pripojené cez tuhé spojky (plne zvárané/skrutkované/zvárané hybridy) môžu prispôsobiť rozpály s veľkými stĺpcami presahujúcimi 9 metrov. Kombináciou kĺbových kĺbov so systémom podpory,Oceľová konštrukciasa môže flexibilne prispôsobiť rôznym požiadavkám na seizmické opevnenie.
Uplatniteľné typy budov
Viacposchodové komerčné: 5-15-poschodové kancelárske budovy (napríklad budovy Soho), s voľne deliteľnými pôdorysmi na splnenie požiadaviek na otvorenú kanceláriu.
Priemyselné: Workshopy s ťažkými výkonmi (napríklad obrábanie workshopov) schopné prispôsobiť sa nadzemným žeriavom viac ako 50 ton.
Budovy odolné voči seizmickým: Vďaka svojej vysokej ťažnosti je preferovanou štruktúrou pre oblasti náchylné na zemetrasenie.
Geometrické zloženie a mechanické výhody
Systém nosenia priestorového zaťaženia zložený z oceľových rúrkových členov pripojených pomocou sférických spojov v mriežkovom vzorke dosahuje vyváženú obojsmernú tuhosť ohybu. Hrúbka plochej mriežky je približne 1/10-1/15 rozpätia, zatiaľ čo vzostup zakrivenej mriežky je 1/6-1/8 rozpätia. Celková oceľová konštrukcia spotrebuje iba 30-50 kg/㎡ ocele.
Dôležité aplikácie
Športové budovy: Štadióny (napríklad vonkajšia konštrukcia Bird's Nest) a bazény, ktoré pokrývajú ultra veľké rozpätia 80-150 metrov.
Dopravné náboje: Terminály na letisku (napríklad strecha móla prstového letiska v Pekingu Daxing), dosiahnutie priehľadných priestorov bez stĺpcov.
Priemyselné závody: Workshopy na výrobu lietadiel v spojení so zaveseným systémom žeriavu.
Štruktúra systému a princíp zaťaženia
Skladá sa z vysokopevnostných oceľových káblov, napínacej membrány a podpornej štruktúry, štruktúra dosahuje stabilný hyperbolický tvar prostredníctvom predpätia. Membrána je hrubá iba 0,5-1,5 mm a váži menej ako 1 kg/㎡, ale môže sa pochváliť pevnosťou v ťahu 50-150 MPa. V kombinácii s káblovou sieťou umožňuje nepodporované rozpätia presahujúce 200 metrov.
Inovatívne oblasti aplikácií
Krajinná architektúra: Kabíny štadióna, komerčné baldachýny námestia
Eko-architektúra: Botanické záhradné skleníky (Eden Project, UK), využívajúc vysokú priepustnosť (95%) filmu ETFE na zabezpečenie prirodzeného osvetlenia
Dočasná architektúra: Veľké výstavné sály (World Expo National Pavilions), odnímateľné a opakovane použiteľné
Štrukturálne vlastnosti a materiálne výhody
Kruhové oceľové skúmavky sú spojené cez prelecie zvárané uzly alebo dosky s kruhovými doskami, aby sa vytvorili krovitý typoceľová konštrukciaSystém zaťaženia. Ohybová tuhosť sekcie oceľovej trubice je o 30%-50% vyššia ako v oceľovej sekcii H a uzavretá časť ponúka vynikajúci odolnosť proti korózii, vďaka čomu je obzvlášť vhodná pre vlhké/korozívne prostredie.
Rozmanité scenáre aplikácií
Priemyselné rastliny: Strechy zariadení na ťažkých strojoch (pokrývajú 40-60 metrov), ktoré sú schopné odolať zavesenému zaťaženiu presahujúcim 30 ton.
Bridge Engineering: Mosty na diaľnici (napríklad Gutian Bridge vo Wuhan), s rozpätím až 150 metrov a 60% znížením hmotnosti v porovnaní s betónovými mostmi.
Výstavné budovy: Výstavné sály s veľkým rozpätím (napríklad Canton Fair Complex) dosahujú čistý, esteticky príjemný dizajn s obdĺžnikovými trubicami.
