Diseño de estructuras de celosía de tubos de acero de gran luz

En estructuras de acero de gran luz., cuanto más dispersos estén los puntos de apoyo de la estructura de acero, mayores son las limitaciones en el diseño plano y la combinación espacial; en cambio, Cuanto más concentrados estén los puntos de apoyo de la estructura de acero., cuanto mayor sea la flexibilidad. Este artículo analiza varios tipos de estructuras de acero de gran luz y explora sus sistemas estructurales para proporcionar conocimientos e inspiración a sus pares en el campo..

2. Principales formas estructurales de estructuras de acero de gran luz.

a. Estructura de concha de rejilla

Una estructura de rejilla de superficie curva se conoce como estructura de rejilla., que se puede dividir en rejillas de una o dos capas. Los materiales para las carcasas de rejilla incluyen carcasas de rejilla de acero., conchas de rejilla de madera, y conchas de rejilla de hormigón armado. Las formas estructurales principales incluyen conchas de rejilla esféricas., conchas de cuadrícula hiperbólica, conchas de rejilla cilíndricas, y conchas de rejilla paraboloide hiperbólica.

Las estructuras de rejilla combinan las características principales de los sistemas de varillas y las estructuras de carcasa delgada.. Las varillas son relativamente simples., y la distribución de fuerza es razonable. Tienen alta rigidez y capacidad de expansión., permitiendo ensamblar componentes pequeños en espacios grandes. Los pequeños componentes y nodos de conexión se pueden prefabricar en fábricas.. La instalación es conveniente y no requiere maquinaria grande., hacer que los indicadores económicos globales sean favorables. Las estructuras son versátiles en diseño., acomodar una variedad de planos arquitectónicos y formas espaciales según las necesidades creativas.

b. Estructura del marco espacial

Una estructura de marco espacial es una estructura espacial compuesta de múltiples varillas conectadas en nodos de acuerdo con un patrón geométrico determinado.. Cuando tales estructuras estén formadas con capas dobles o múltiples., se les conoce como marcos espaciales. Normalmente están hechos de tubos de acero o materiales de sección de acero., las formas principales incluyen:

Estructuras espaciales compuestas por sistemas de celosías planas..
Marcos espaciales compuestos por pirámides cuadrangulares..
Marcos espaciales compuestos por pirámides triangulares..
Marcos espaciales compuestos por pirámides hexagonales..

Las principales características de los marcos espaciales son el trabajo espacial., caminos simples de transmisión de fuerza, peso ligero, alta rigidez, buen comportamiento sísmico, y fácil construcción e instalación. Las varillas y nudos pueden estandarizarse y comercializarse., permitiendo la producción en masa en las fábricas, lo que mejora la eficiencia de la producción. El diseño plano de los marcos espaciales es flexible., y el techo plano es propicio para la instalación del techo y la configuración del equipo.. Además, Los marcos espaciales son estéticamente agradables., ligero, y elegante, haciéndolos adecuados para aplicaciones arquitectónicas y decorativas..

C. Estructura de la membrana

Estructuras de membrana, también conocido como estructuras de tela, son una nueva forma de estructura espacial de gran envergadura desarrollada a mediados del siglo XX.. Uso de tejidos flexibles de alto rendimiento, La membrana está sostenida por presión de aire interna., o mediante cables de acero flexibles o soportes rígidos, creando una membrana pretensada con cierta rigidez capaz de cubrir grandes espacios. Las principales formas estructurales incluyen estructuras de membrana sustentadas por aire., estructuras de membrana extensible, y estructuras de membrana soportadas por marcos.

Las principales características de las estructuras de membrana son el peso ligero., grandes luces, diversas formas arquitectónicas, construcción conveniente, buena economía, alta seguridad, buena transmisión de luz, y propiedades de autolimpieza. Sin embargo, su durabilidad es relativamente pobre.

d. Estructura atirantada

Las estructuras atirantadas utilizan cables de tracción como principales componentes portantes., dispuestos en patrones específicos. Las estructuras de tejados atirantados suelen consistir en un sistema de cables., sistema de techo, y sistema de apoyo. Las principales formas estructurales incluyen:

Estructuras atirantadas monocapa unidireccionales.
Estructuras atirantadas radiales monocapa.
Estructuras atirantadas monocapa bidireccionales.
Estructuras atirantadas pretensadas de doble capa unidireccionales.
Estructuras atirantadas pretensadas radiales.
Estructuras atirantadas pretensadas bidireccionales de doble capa.
Estructuras de red de cables pretensados.

Las características de fuerza de las estructuras atirantadas implican resistir cargas externas a través de la tensión axial de los cables., sin producir momentos de flexión ni fuerzas cortantes. Esto aprovecha al máximo la resistencia del acero.. Las estructuras atirantadas tienen formas versátiles., arreglo flexible, y adaptable a diversos diseños arquitectónicos. Debido al peso ligero de los cables de acero, la estructura del techo es relativamente ligera, y la instalación no requiere grandes equipos de elevación. Sin embargo, El análisis y la teoría del diseño de estructuras atirantadas es más complejo en comparación con las estructuras convencionales., limitando su aplicación generalizada.

mi. Estructura de carcasa delgada

Las estructuras de concha en ingeniería arquitectónica son a menudo estructuras de concha delgadas. (técnicamente definidos como proyectiles con t/R ≤ 1/20). Las estructuras de capas delgadas se pueden clasificar según la formación de su superficie en capas rotacionales y capas traslacionales., y por materiales de construcción en finas láminas de hormigón armado, cáscaras delgadas de ladrillo, conchas delgadas de acero, y carcasas finas de material compuesto.

Las estructuras de carcasa tienen un excelente rendimiento de carga., Capaz de soportar cargas sustanciales con espesores de carcasa muy delgados.. La resistencia y rigidez de las estructuras de concha se derivan principalmente de su forma geométrica., que reemplaza las fuerzas internas de flexión con compresión directa, aprovechando así plenamente el potencial del material. Como tal, Las estructuras de concha son una forma estructural altamente económica y racional con alta resistencia., alta rigidez, y eficiencia de materiales.