Op het gebied van bouwtechniek,stalen structuren, met hun efficiënte mechanische eigenschappen en flexibele ontwerpmogelijkheden, zijn een belangrijke keuze geworden voor moderne architectuur. Voor beginners is het beheersen van de basisstructurele vormen en selectielogica van staalstructuren de sleutel tot het ontgrendelen van professionele kansen. Onderstaand,Leeuwenzal systematisch vijf typische structuren verklaren: lichte stalen portale frames, stalen frames, stalen roosterframes, kabelmembraanstructuren en buisspanningen.
Kernstructuur en loaddragers eigenschappen
De lichtstalen portaalstaalstructuurBestaat uit een portaalframe, een purlin-systeem (C/Z-staal) en een ondersteuningssysteem, dat een vlakke belastingdragende systeem vormt. Het kernvoordeel ligt in zijn variabele dwarsdoorsnedeontwerp, waarbij bundel- en kolomdoorsneden worden geoptimaliseerd volgens interne krachten, waardoor een efficiënt materiaalgebruik wordt bereikt. Het gebruik van lichtgewicht golfplaten voor daken en wanden vermindert de fundamentbelastingen met 40% -60% in vergelijking met betonstructuren.
Typische toepassingsscenario's
Het is geschikt voor industriële gebouwen (lichtgewicht fabrieken, magazijnen en logistiek) en commerciële faciliteiten (tentoonstellingshallen en garages) met enkele overspanningen van 20-30 meter en dakranden van maximaal 10 meter. De bouw duurt slechts 4-8 weken en de kosten zijn 20% -30% lager dan betonstructuren.
Structurele kenmerken en systeemvoordelen
Een ruimtelijk belastingdragende systeem samengesteld uit stalen kolommen (H-vormige stalen/cirkelvormige stalen buizen) en stalen balken (H-vormig staal/composietstralen) verbonden via stijve gewrichten (volledig gelast/gebout/gelaste hybride) kan een groot aantal hoogkolomafstanden van meer dan 9 meter accommoderen. Door gearticuleerde gewrichten te combineren met het ondersteuningssysteem,StaalstructuurKan zich flexibel aanpassen aan verschillende seismische versterkingsvereisten.
Toepasselijke bouwtypen
Commerciële multi-verdiepingen tellende kantoorgebouwen van 5-15 verdiepingen (zoals SOHO-gebouwen), met vrij deelbare plattegronden om te voldoen aan de vereisten van open kantoor.
Industrieel: zware workshops (zoals bewerkingsworkshops) die meer dan 50 ton overheadkranen kunnen aanbieden.
Seismisch resistente gebouwen: de hoge ductiliteit maakt het de voorkeursstructuur voor aardbevingsgevoelige gebieden.
Geometrische samenstelling en mechanische voordelen
Een ruimtelijk belastingdragend systeem bestaande uit stalen buisvormige leden die via sferische gewrichten in een roosterpatroon zijn verbonden, bereikt een evenwichtige bidirectionele buigstijfheid. De dikte van het platte rooster is ongeveer 1/10-1/15 van de overspanning, terwijl de stijging van het gebogen rooster 1/6-1/8 van de overspanning is. De algehele staalstructuur verbruikt slechts 30-50 kg/㎡ staal.
Belangrijke toepassingen
Sportgebouwen: stadions (zoals de externe ondersteuningsstructuur van de vogelnest) en zwembaden, die ultra-grote overspanningen van 80-150 meter bedekken.
Transporthubs: luchthaventerminals (zoals het vingerpier dak van de Airport van Beijing Daxing), het bereiken van kolomvrije, transparante ruimtes.
Industriële fabrieken: workshops voor vliegtuigen, in combinatie met een gesuspendeerd kraansysteem.
Systeemstructuur en belastingdragende principe
Samengesteld uit stalen kabels met hoge sterkte, een gespannen membraan en een ondersteunende structuur, bereikt de structuur een stabiele, hyperbolische vorm door pre-spanning. Het membraan is slechts 0,5-1,5 mm dik en weegt minder dan 1 kg/㎡, maar heeft een treksterkte van 50-150 MPa. Gecombineerd met het kabelnet maakt het niet -ondersteunde overspanningen van meer dan 200 meter mogelijk.
Innovatieve applicatiegebieden
Landschapsarchitectuur: stadionluifels, commerciële plaza luifels
Eco-architectuur: Botanical Garden Greenhouses (Eden Project, VK), met behulp van de hoog lichtverzending (95%) van ETFE-films om natuurlijke verlichting te bieden
Tijdelijke architectuur: grote tentoonstellingshallen (World Expo National Pavilions), verwijderbaar en herbruikbaar
Structurele kenmerken en materiële voordelen
Ronde stalen buizen zijn verbonden door kruisende gelaste knooppunten of knoopplaten om een truss-type te vormenstaalstructuurLaaddragende systeem. De buigstijfheid van de stalen buissectie is 30% -50% hoger dan die van H-sectie staal, en de gesloten sectie biedt uitstekende corrosieweerstand, waardoor het bijzonder geschikt is voor vochtige/corrosieve omgevingen.
Diverse applicatiescenario's
Industriële fabrieken: zware machineplanten daken (overspant 40-60 meter), in staat om gesuspendeerde belastingen van meer dan 30 ton te weerstaan.
Bridge Engineering: snelweg Truss Bridges (zoals de Gutian Bridge in Wuhan), met een span tot 150 meter en een gewichtsvermindering van 60% in vergelijking met betonbruggen.
Tentoonstellingsgebouwen: grote tentoonstellingshallen (zoals het Canton Fair Complex) bereiken een schoon, esthetisch aangenaam ontwerp met rechthoekige buisspanten.
