V oblasti stavebního inženýrství,ocelové konstrukce, s jejich efektivními mechanickými vlastnostmi a flexibilními konstrukčními schopnostmi se staly klíčovou volbou pro moderní architekturu. Pro začátečníky je zvládnutí základních strukturálních forem a logiky výběru ocelových konstrukcí klíčem k odemknutí profesních příležitostí. Níže,LviSystematicky vysvětlí pět typických struktur: světelné ocelové portálové rámečky, ocelové rámy, ocelové rámy mřížky, kabelové membránové struktury a trubkové příhrady.
Charakteristiky struktury jádra a nosnosti zatížení
Portál lehké oceliOcelová strukturaSkládá se z portálového rámu, systému Purlin (C/Z ocel) a podpůrného systému, který tvoří rovinný systém nesoucí zátěž. Její základní výhoda spočívá v návrhu variabilního průřezu, kde jsou průřezy paprsku a sloupce optimalizovány podle vnitřních sil a dosahují účinného využití materiálu. Použití lehkých zvlněných ocelových listů pro střechy a stěny snižuje základny o 40%-60% ve srovnání s betonovými strukturami.
Typické scénáře aplikací
Je vhodný pro průmyslové budovy (lehké továrny, sklady a logistiku) a komerční zařízení (výstavní haly a garáže) s jedním rozpětím 20–30 metrů a výškami okapů až 10 metrů. Stavba trvá pouze 4-8 týdnů a náklady jsou o 20%-30% nižší než betonové struktury.
Strukturální charakteristiky a výhody systému
Prostorový systém nesoucí prostorový zatížení složený z ocelových sloupců (ocelových/kruhových ocelových trubic ve tvaru H) a ocelových nosníků (ocelové/kompozitní paprsky ve tvaru H) připojené pomocí tuhých kloubů (plně svařované/šroubované/svařované hybrid) mohou pojmout velké rozhraní sloupce přesahující 9 metrů. Kombinací kloubových kloubů s systémem podpory,Ocelová strukturase může pružně přizpůsobit různým požadavkům na seismické opevnění.
Použitelné typy budov
Vícepodlažní komerční: 5-15-podladové kancelářské budovy (jako jsou budovy Soho), s volně dělitelnými půdorysy, které splňují požadavky na otevřené kanceláře.
Průmyslové: Vysoké workshopy (jako jsou dílny obrábění) schopné pojmout jeřáby nad 50 tun.
Seismicky odolné budovy: Díky jeho vysoké tažnosti z ní činí preferovanou strukturu pro oblasti náchylné k zemětřesení.
Geometrické složení a mechanické výhody
Prostorový systém nesoucí prostorový zátěž složený z ocelových trubkových členů připojených pomocí sférických kloubů ve vzoru mřížky dosahuje vyvážené obousměrné ohybové tuhosti. Tloušťka ploché mřížky je přibližně 1/10-1/15 rozpětí, zatímco vzestup zakřivené mřížky je 1/6-1/8 rozpětí. Celková ocelová struktura spotřebovává pouze 30-50 kg/㎡ oceli.
Důležité aplikace
Sportovní budovy: stadiony (jako je například podpůrná struktura vnějšího hnízda) a bazény, pokrývající ultra velké rozpětí 80-150 metrů.
Transportní rozbočovače: letištní terminály (jako je například střecha prstu letiště v Pekingu), dosažení transparentních prostorů bez sloupců.
Průmyslové závody: Workshopy výroby letadel, ve spojení se systémem zavěšeného jeřábu.
Struktura systému a princip nositele zatížení
Struktura se skládá z ocelových kabelů s vysokou pevností, napnuté membrány a podpůrné struktury a dosahuje stabilního hyperbolického tvaru prostřednictvím předpětí. Membrána má tloušťku pouze 0,5-1,5 mm a váží méně než 1 kg/㎡, ale může se pochlubit pevností v tahu 50-150 MPa. V kombinaci s kabelovou sítí umožňuje nepodporované rozpětí přesahující 200 metrů.
Inovativní oblasti aplikace
Krajina architektura: baldachýny na stadionu, komerční náměstí
Eko-architektura: Botanical Garden Greenhouses (Eden Project, Velká Británie), využívající vysokou propustnost (95%) filmu ETFE k zajištění přirozeného osvětlení
Dočasná architektura: Velké výstavní haly (World Expo National Pavilions), odnímatelné a opakovaně použitelné
Strukturální rysy a materiální výhody
Kruhové ocelové trubky jsou spojeny prostřednictvím protínajících se svařovaných uzlů nebo pinekových desek, aby vytvořily příhradový typOcelová strukturaSystém lovného zatížení. Ohybová tuhost úseku ocelové trubice je o 30%-50% vyšší než u oceli H-sekce a uzavřená část nabízí vynikající odolnost proti korozi, což je obzvláště vhodné pro vlhké/korozivní prostředí.
Rozmanité scénáře aplikací
Průmyslové rostliny: Střechy rostlinných rostlin na strojích (rozpětí 40-60 metrů), schopné odolat zavěšeným zatížením přesahujícím 30 tun.
Bridge Engineering: dálniční příhradové mosty (jako je Gutian Bridge ve Wuhanu), s rozpětí až 150 metrů a 60% snížení hmotnosti ve srovnání s betonovými mosty.
Výstavní budovy: Výstavní haly s velkým rozpětím (například Canton Fair Complex) dosahují čistého, esteticky příjemného designu s obdélníkovými trussy.
