Комбинацията от здравина и естетика: Архитектура от стоманена конструкция
Уникалните механични свойства и естетическа привлекателност насгради от стоманена конструкцияса обновили съвременните градски архитектурни форми. Систематично ще популяризираме основните знания за сгради от стоманена конструкцияархитектура от три измерения: принципи на проектиране, структурни форми и посоки за оптимизиране и анализира как създава повече възможности за архитектурно пространство чрез балансиране на "сила" и "естетика".
Принципи на проектиране на стоманени конструкции: Крайъгълният камък на рационалността и производителността
Основни характеристики на стоманените конструкции
сградите заемат важно място в съвременната архитектура поради техните характеристики налеко тегло, висока якост, отлични сеизмични характеристики и икономия на енергия и опазване на околната среда. Тези характеристики им позволяват да отговорят на сложните функционални изисквания на сградите, като същевременно се представят изключително по отношение на ефективността на конструкцията и въздействието върху околната среда.
Процес на проектиране и изграждане на стоманени конструкции
Процесът на сгради, отпредварителна схемакъмдизайн на строителни чертежи, след това къмобработка на компонентииинсталиране на-на място, е тясно свързано:
- Етап на схемата: Фокус върху адаптивността на архитектурната форма и структурната система;
- Етап на проектиране: Осигурете безопасност и рационалност чрезструктурно изчисление и проектиране на възел;
- Етап на строителство: Разчитайте настандартизирани компонентиза постигане на ефективно сглобяване и стриктно следване на съответните инженерни спецификации за приемане на качеството, за да контролирате качеството.
Основни изисквания за проектиране на стоманени конструкции
При проектирането на сгради трябва да се вземат предвид множество фактори:
- Комбинирайте действителни проекти и структурни характеристики иразумно изберете структурни схеми, материали, анализ на действието и строителни мерки;
- Осигурете здравина, стабилност и твърдост на компонентите навсякъдепълен цикъл на транспортиране, монтаж и използване;
- Запознайте сеанти{0}}изисквания за корозия, противопожарна защита и поддръжка, като същевременно се балансират „стандартизираната общоприетост“ и „икономичност“, за да се намали възможно най-много количеството производство и инсталация;
- Проектните документи трябва да изяснят ключова информация, като напрексплоатационен живот, клас стомана, модел на свързващия материал и изисквания за механични характеристики, а формата на заваръчния шев и степента на качество също трябва да следват стриктно спецификациите.
Стоманена конструкция срещу бетонна конструкция: Ясно сравнение на ефективността
| Сравнително измерение | Бетонна конструкция | Стоманена конструкция |
|---|---|---|
| Свойства на материала | Отличен при компресия, слаб при опън (изисква подсилване) | Отличен както при опън, така и при компресия, добра пластичност |
| Структурна стабилност | Анти{0}}обръщането и анти-усукването зависят от цялостния компонент | Силен на усукване (изкълчване), поглъщане на удари и изолация |
| Компонентна форма | Напукване | Без напукване |
| Теория на дизайна | Базиран-на формула (основно емпирично извеждане) | Силна теоретична основа (подкрепена от множество механични принципи) |
| Дизайн на възел | Твърд дизайн на възел | Гъвкав дизайн на възела (изисква устойчивост на -корозия и умора) |
| Собствено{0}}тегло и издръжливост | Голямо собствено{0}}тегло, добра издръжливост | Малко собствено{0}}тегло, изисква поддръжка поради лесна корозия |
Тази разлика в производителността определя, че сградите са по-подходящи за сценарии на сгради с голям-размах, голямо-пространство и сложна-оформа, докато бетонните конструкции все още имат съответните предимства в конвенционалните сгради.
Общи форми и приложения на стоманени конструкции: Творческо изразяване на различни форми
Сградите със стоманени конструкции са силно „пластични“, като извличат разнообразие от структурни форми, за да отговорят на различни архитектурни нужди:
Обща класификация на стоманените конструкции
- Много{0}}етажни и-системи за високо строителство: Рамкови конструкции, рамкови-носещи конструкции, рамкови-тръбни системи, хибридни конструкции и т.н. са обичаен избор за търговски комплекси и офис сгради;
- Гъвкави структури: Окачени кабелни конструкции, въжени -конструкции, струнни конструкции, кабелни куполни конструкции, кабелни-мембранни структури и др., създават емблематични покриви за спортни зали и изложбени центрове с „лека, мека и красива“ поза;
- Космическа фермена конструкция: Използва се най-вече за покривни покрития, като се постига широко{0}}покритие чрез редовна комбинация от пръти;
- Фермерна конструкция: Широко използвани, подобни на „кухи греди и колони“, често се появяват в греди с големи-разстояния, покривни покрития и пешеходни мостове;
- Решетъчна структура на черупката: Използва се предимно за локално покритие, покривни покрития и периферии на сгради, с лека и правилна форма, като физкултурни салони в някои университети;
- Други структури: Използва се за фабрики или временни сгради, а някои неправилни сгради също разчитат на стоманени конструкции за постигане на уникални форми.
Общи форми на сила на стоманени конструкции
Когато проектирате големи{0}}диапазонни и сложни стоманени конструкции, трябва да се обърне внимание на тези силови логики:
- Изчерпателен анализ, комбиниран с форма на равнина, обхват, натоварване и т.н., за да се гарантираразумен път на предаване на сила и цялостна стабилности равнинните конструкции трябва да бъдат снабдени с--подпори извън равнината;
- Предварително напрегнатите стоманени-диапазонни конструкции трябва да анализиратразпределение на предварителното напрежение на кабели/пръчкиза избягване на структурна повреда, причинена от провисване на отделни кабели;
- Аркови конструкции, едно-слойни решетъчни черупки и др., които са предимно компресирани, трябва да бъдат подложенинелинеен анализ на устойчивост;
- Трябва да се имат предвид-структури с голям обхват в сеизмични зонихоризонтални и вертикални сеизмични ефектии подовите системи с голям-размах трябва да отговарят на изискванията за комфорт;
- Трябва да бъдат подложени на-конструкции с голям обхват или предварително напрегнати конструкции със сложна конструкцияанализ на строителния процес.
Подробно обяснение на типичните форми на стоманена конструкция
Много{0}}етажна и висока-система от стоманени конструкции
- Предимства (в сравнение с бетона): Малко собствено -тегло, бърза -бързина на строителство на място, опростени форми на греди, колони и подпори, удобни за обработка, транспортиране и монтаж;
- Недостатъци: Като цяло висока цена, изисква поддръжка поради лесна корозия, изисква се допълнителна декорация за някои видове сгради и устойчивостта на усукване на стоманените греди е слаба;
- Приложения: Обществени-сгради с голям обхват, промишлени предприятия и сгради със специални изисквания за пространство и форма (като театри, търговски центрове, гимнастически зали).
Гъвкава структура
- Предимства: Икономичен разход на стомана, широко използван, лек и красив, с изключително мека красота на линията;
- Недостатъци: Трудна конструкция, високи технически изисквания, дълъг цикъл на доставка, висока цена и изисква редовна проверка и поддръжка;
- Приложения:-покриви с големи размахи, „артистични“ структурни части на забележителни сгради.
Космическа фермена конструкция
- Предимства: Гъвкава подпора, удобна за оформяне, лека единична пръчка, лесна за демонтаж и монтаж;
- Недостатъци: голямо-натоварване при заваряване на място, силови точки само във възлите, висока цена на временна опора за разглобяване и сглобяване, високи изисквания за цялостно повдигане, използва се най-вече в позиции с големи разстояния, висока цена;
- Приложения: Покривни покрития, мецанин платформи.
Решетъчна структура на черупката
- Предимства: Икономичен при потребление на стомана, може да образува големи пространства с малки пръти, като цяло не е необходимо специално дренажно устройство;
- Недостатъци: Големи ограничения върху оформянето, силови точки само във възлите, високи изисквания за проектиране, висок риск, когато проектното натоварване и експлоатационното натоварване са несъвместими, висока цена на временна опора за разглобяване и сглобяване, високи изисквания за цялостно повдигане и не се допуска голямо локално натоварване;
- Приложения: Периферии на сгради или покривни покрития (като някои изложбени центрове, покривни покриви на кина).
Фермерна конструкция
- Предимства: Удобен монтаж, широк спектър на приложение, подходящ за греди и колони с големи разстояния;
- Недостатъци: Изисквания за опори, подходящи само за-еднопосочна сила, сравнително голям разход на стомана;
- Приложения: греди с големи-обхвати, покривни покрития с големи-разстояния, влакови платформи, платформи, пешеходни мостове и др.
Посока на оптимизация на дизайна на стоманените конструкции: баланс на ефективност и икономичност
Икономически влияещи фактори на основното тяло на стоманената конструкция
Различните форми на сгради имат различна икономическа чувствителност:
- Стоманена рамка: Значително засегната отвисочина, обхват, сеизмичен интензитет, натоварване, натоварване от вятър и метод на изчисление;
- Космическа ферма, решетъчна обвивка, ферма: Силно засегнати отобхват, натоварване от вятър, опорна форма, температурен ефект и сеизмичен интензитет;
- Структура на кабела: В допълнение към горните фактори, това също е свързано сважност на компонентите и изисквания към материалите;
- Сравнение на потреблението на стомана (от голямо към малко): рамкова греда > фермова конструкция > пространствена ферма > решетъчна обвивка > кабел.
Стратегии за оптимизация на системи от стоманени конструкции
- Бетонните конструкции могат да бъдат оптимизирани до стоманени конструкции (като например в сценарии като висок кофраж и междуетажни пространства);
- Могат да бъдат ферми, пространствени ферми и гъвкави конструкциитеоретично разменени, а специфичният избор трябва да се основава на разходите и строителните условия (обща консумация на стомана: фермена конструкция > решетъчна обвивка > кабел);
- Стоманените-греди и ферми с голям обхват могат да се сменят;
- Стоманобетонните стоманобетонни колони не се простират непременно до основата на основата и ако гредата на колона от -запълнена стоманена тръба е стоманена греда, част от бетона също може да бъде премахната;
- Методите за изчисление и граничните условия ще повлияят на резултатите и трябва да се извърши оптимизацияв обхвата, разрешен от спецификациите.
Сградите със стоманени конструкции са смесица от инженерни технологии и архитектурно изкуство. Те поддържат функциите на сградата със „сила“ и оформят градските забележителности с „естетика“.
Чрез задълбочено разбиране на техните принципи на проектиране, структурни форми и стратегии за оптимизация, ние можем по-ясно да разберем траекторията на развитие на съвременната архитектура и да предоставим повече техническа поддръжка за бъдещи архитектурни иновации.