Проектирование ферменных конструкций из стальных труб большого пролета

В большепролетных стальных конструкциях, чем более рассредоточены точки опоры стальной конструкции, тем больше ограничений на планировочную планировку и пространственное сочетание; наоборот, тем более сконцентрированы точки опоры стальной конструкции, тем больше гибкость. В этой статье анализируются различные типы крупнопролетных стальных конструкций и исследуются их структурные системы, чтобы предоставить ценную информацию и вдохновение для коллег в этой области..

2. Основные конструктивные формы большепролетных стальных конструкций

а. Структура сетки-оболочки

Сетчатая структура изогнутой поверхности известна как структура сетчатой оболочки., которые можно разделить на однослойные и двухслойные сетчатые оболочки.. Материалы для решетчатых оболочек включают стальные решетчатые оболочки., деревянные решетчатые ракушки, и железобетонные сетчатые оболочки. Основные структурные формы включают сферические сетчатые оболочки., гиперболические сетчатые оболочки, цилиндрические сетчатые оболочки, и гиперболические параболоидные сетчатые оболочки.

Сетчатые оболочечные конструкции сочетают в себе основные характеристики стержневых систем и тонкооболочечных конструкций.. Стержни относительно простые, и распределение сил разумное. Они имеют высокую жесткость и пролетную способность., позволяет собирать небольшие компоненты в большие пространства. Небольшие компоненты и узлы подключения могут быть изготовлены заранее на заводе.. Монтаж удобен и не требует крупной техники., сделать комплексные экономические показатели благоприятными. Конструкции универсальны по конструкции., размещение различных архитектурных планов и пространственных форм в соответствии с творческими потребностями.

б. Структура пространственной рамы

Пространственная рамная конструкция – это пространственная конструкция, состоящая из множества стержней, соединенных в узлах по определенному геометрическому рисунку.. Когда такие структуры формируются с двумя или несколькими слоями, они называются космическими рамками. Обычно изготавливается из стальных труб или стальных профилей., К основным формам относятся:

Пространственные каркасы, состоящие из плоских ферменных систем.
Космические рамы, состоящие из четырехугольных пирамид.
Космические рамки, состоящие из треугольных пирамид.
Космические рамки, состоящие из шестиугольных пирамид.

Основными характеристиками пространственных рам является пространственная работа., простые пути передачи силы, легкий вес, высокая жесткость, хорошие сейсмические характеристики, и простота конструкции и установки. Стержни и узлы могут быть стандартизированы и коммерциализированы., возможность массового производства на заводах, что повышает эффективность производства. Плоская компоновка пространственных рамок гибкая., а плоская крыша удобна для установки потолка и установки оборудования.. Кроме того, космические рамы эстетичны, легкий, и элегантный, что делает их пригодными для архитектурного и декоративного применения..

с. Мембранная структура

Мембранные структуры, также известные как тканевые конструкции, представляют собой новую форму крупнопролетного пространственного сооружения, разработанную в середине 20 века.. Использование высокопроизводительных гибких тканей, мембрана поддерживается внутренним давлением воздуха, или гибкими стальными тросами или жесткими опорами, создание предварительно натянутой мембраны с определенной жесткостью, способной покрыть большие пространства. Основные структурные формы включают мембранные конструкции на воздушной подушке., натяжные мембранные конструкции, и каркасно-опорные мембранные конструкции.

Основными характеристиками мембранных конструкций являются малый вес., большие пролеты, разнообразные архитектурные формы, удобная конструкция, хорошая экономика, высокая безопасность, хорошая светопередача, и самоочищающиеся свойства. Однако, их долговечность относительно низкая.

д. Вантовая конструкция

В вантовых конструкциях в качестве основных несущих элементов используются натяжные тросы., расположены по определенным шаблонам. Вантовые конструкции крыши обычно состоят из вантовой системы., система крыши, и система поддержки. К основным структурным формам относятся:

Однонаправленные однослойные вантовые конструкции.
Радиальные однослойные вантовые конструкции.
Двунаправленные однослойные вантовые конструкции.
Однонаправленные двухслойные предварительно напряженные вантовые конструкции.
Радиальные предварительно напряженные вантовые конструкции.
Двунаправленные двухслойные предварительно напряженные вантовые конструкции.
Предварительно напряженные конструкции кабельной сети.

Силовые характеристики вантовых конструкций предусматривают сопротивление внешним нагрузкам за счет осевого натяжения тросов., без создания изгибающих моментов и поперечных сил. При этом полностью используется прочность стали.. Вантовые конструкции универсальны по форме., гибкий в организации, и адаптируется к различным архитектурным решениям. Благодаря небольшому весу стальных тросов, конструкция крыши относительно легкая, и установка не требует большого подъемного оборудования. Однако, теория анализа и проектирования вантовых конструкций более сложна по сравнению с традиционными конструкциями, ограничивая их широкое применение.

е. Тонкая структура оболочки

Оболочечные конструкции в архитектурном проектировании часто представляют собой конструкции с тонкими оболочками. (технически определяется как оболочка с t/R ≤ 1/20). Тонкооболочечные структуры можно разделить по формированию поверхности на вращательные оболочки и поступательные оболочки., и строительными материалами в железобетонные тонкие оболочки, кирпичные тонкие оболочки, стальные тонкие оболочки, и тонкие оболочки из композитных материалов.

Оболочечные конструкции обладают отличными несущими характеристиками., способен выдерживать значительные нагрузки при очень малой толщине корпуса. Прочность и жесткость оболочечных конструкций в основном зависят от их геометрической формы., который заменяет изгибающие внутренние силы прямым сжатием., тем самым полностью используя потенциал материала. Как таковой, Оболочечные конструкции представляют собой высокоэкономичную и рациональную конструктивную форму, обладающую высокой прочностью., высокая жесткость, и материальная эффективность.