В последние годы государственные и местные органы власти последовательно выпускают соответствующие политические документы, касающиеся сборных стальных конструкций, Министерство строительства провело более 30 исследовательских проектов, связанных со стальными конструкциями, и построило множество экспериментальных проектов. Одновременно с этим многие университеты и предприятия также активно участвуют в исследованиях систем и ключевых технологий стальных конструкций. Стальные конструкции как важная система сборных конструкций получат новые возможности для развития и столкнутся с новыми вызовами.

Что такое стальные конструкции?
Основными элементами, изготовленными из профильной стали или стальных листов, в соответствии с требованиями к использованию, с помощью сварки или болтового соединения и т.д., образуется несущая конструкция, которая называется стальной конструкцией. Стальные конструкции широко используются в различных строительных проектах, таких как стальные мосты, стальные цеха, стальные затворы, различные крупные трубопроводы и емкости, общественные здания, высотные здания и т.д.
Преимущества
1. Значительно сокращает время строительства, строительные работы не зависят от сезона;
2. Высокая прочность, малый собственный вес, высокая степень безопасности элементов, снижение стоимости строительства;
3. Пожаробезопасность, сталь — это негорючий строительный материал;
4. Хорошие сейсмостойкие характеристики, удобство реконструкции во время эксплуатации, гибкость и удобство, обеспечивающие комфорт и т.д.;
5. Увеличение полезной площади жилых помещений, сокращение строительных отходов и загрязнения окружающей среды;
6. Строительные материалы могут быть повторно использованы, стимулируя развитие других отраслей новых строительных материалов;
7. Соответствует государственной стратегии устойчивого развития, низкоуглеродное, экологически чистое, энергосберегающее производство является приоритетным направлением государственной поддержки.
Классификация стальных конструкций
Стальные конструкции в зависимости от особенностей силового воздействия в основном подразделяются на конструкции типа портальных рам, пространственные фермы, конструкции с предварительно напряженными балками, конструкции с подвесными куполами, сетчатые конструкции и многоэтажные конструкции.
1. Конструкция типа портальной рамы:
Портальная рама — это традиционная структурная система, верхняя часть основной рамы включает в себя наклонные балки рамы, колонны рамы, опоры, стропила, тяги, каркас фронтона и т.д.
Легкие стальные конструкции зданий с портальными рамами отличаются простотой силового воздействия, четким путем передачи нагрузки, быстрым изготовлением элементов, удобством заводской обработки, коротким циклом строительства и т.д., поэтому они широко используются в промышленных, коммерческих и культурно-развлекательных общественных объектах, а также в промышленном и гражданском строительстве. Легкие стальные конструкции зданий с портальными рамами, зародившись в США, за почти сто лет своего развития превратились в относительно совершенную систему с точки зрения проектирования, изготовления и строительства.
2. Пространственная ферменная конструкция
Пространственная ферма, то есть шарнирная ферма, представляет собой легкую жесткую конструкцию, образующую геометрическую форму. Шарнирные фермы обычно используют многонаправленное расстояние, представляя собой конструкцию из растягивающих и сжимающих стержней, находящуюся под воздействием трехмерных сил, независимо от типа фермы, способную выдерживать нагрузки с разных направлений, что особенно эффективно для зданий с большой пролетом и сейсмостойкостью, часто используется в общественных зданиях.
3. Конструкция с предварительно напряженными балками
Конструкция с предварительно напряженными балками была четко определена профессором M. Saitoh из японского университета в современную эпоху, представляя собой новую гибридную систему покрытия, отличную от традиционных конструкций. Конструкция с предварительно напряженными балками представляет собой гибридную конструктивную систему, состоящую из жестких элементов верхней части, гибких тяг и промежуточных распорок, ее конструктивное устройство представляет собой новую самобалансирующуюся систему, представляющую собой пространственную конструкцию большой пролетности с предварительным напряжением, а также является довольно успешным достижением в развитии гибридных конструктивных систем. Конструкция с предварительно напряженными балками проста, имеет четкое силовое воздействие, разнообразные конструктивные формы, в полной мере использует преимущества жестких и гибких материалов, а также проста в изготовлении, транспортировке и строительстве, поэтому имеет хорошие перспективы применения.
4. Конструкция с подвесным куполом
Конструкция с подвесным куполом похожа на конструкцию с предварительно напряженными балками, обе используют натяжение тросов для создания опорной силы для балок, чтобы уменьшить нагрузку на балки, но между ними есть существенные различия: тросы в конструкции с предварительно напряженными балками натянуты прямолинейно, а тросы в конструкции с подвесным куполом натянуты кольцеобразно;
Благодаря кольцеобразному натяжению тросов в конструкции с подвесным куполом такая конструктивная система подходит для создания крыш круглой формы, например, Пекинский велотрек, спортивный зал Университета Аньхой и т.д.;
5. Сетчатая конструкция
Сетчатая конструкция представляет собой пространственную стержневую конструкцию, в которой стержни соединены в узлах по определенному закону. Узлы обычно проектируются как шарнирные, стержни в основном испытывают осевое усилие, сечение стержней относительно мало. Эти пространственно сходящиеся стержни взаимно поддерживают друг друга, органично сочетая силовые стержни с опорной системой, поэтому расход материала экономичен. Благодаря регулярному сочетанию конструкций, большое количество стержней и узлов имеют одинаковую форму и размеры, что удобно для заводского производства и монтажа на строительной площадке.
6. Многоэтажная конструкция
(1) Каркасная конструкция
Состоит из колонн и балок, образующих каркас, воспринимающий вертикальные и горизонтальные нагрузки;
Каркасная конструкция имеет плохие характеристики сопротивления горизонтальным нагрузкам, большая боковая деформация конструкции, обычно подходит для конструкций высотой до 20 этажей;
Колонны обычно изготавливаются из коробчатых стальных колонн или сталебетонных колонн;
Сталебетонные колонны представляют собой колонны из круглых или коробчатых труб, заполненные бетоном, сочетающие в себе преимущества стальных конструкций и в полной мере используя высокую прочность бетона на сжатие.
(2) Каркасно-стеновая конструкция
Подобна конструкции с каркасными опорами, только опоры заменены стенами, которые используются для противодействия горизонтальным нагрузкам;
Стены обычно представляют собой бетонные или стальные плиты или комбинированные сталебетонные конструкции, которые обладают лучшей жесткостью на сдвиг, чем опоры, более гибкое расположение, что подходит для более высоких конструкций.
(3) Трубчатая конструкция
Состоит из центральной трубы, рамной трубы и ферменной трубы, обычно центральная труба находится внутри, а рамная или ферменная труба снаружи, горизонтальные силы воспринимаются совместно внутренней и внешней трубами. Труба, образованная стенами из железобетонных панелей, называется сплошной трубой, труба с отверстиями, образованными регулярно расположенными оконными проемами в стенах сплошной трубы, называется рамной трубой; труба, стены которой образованы вертикальными и наклонными стержнями, образующими ферму, называется ферменной трубой.
(4) Связанная трубчатая конструкция
Каркасная структура представляет собой комбинированную трубчатую конструкцию. При больших размерах здания, чтобы уменьшить деформацию наружных стен под действием боковых сил, план здания разбивают на модульные сетки, в результате чего наружные рамные трубчатые элементы и внутренние продольные и поперечные стены (или плотно расположенные колонны) образуют группу комбинированных трубчатых элементов.
Это значительно повышает жесткость здания и его устойчивость к боковым нагрузкам. Каркасная структура может быть использована для создания зданий любой формы и может адаптироваться к различным комбинациям высот, что расширяет архитектурные возможности. 110-этажное здание Сирса в Чикаго, США, является примером применения каркасной структуры.
Заключение
Государственная поддержка, потребности индустриализации и увеличение производства стали значительно стимулировали развитие стальных конструкций. Стальные конструкции благодаря своим превосходным сборным свойствам хорошо соответствуют требованиям времени. Наша задача - в полной мере использовать технологические преимущества стальных конструкций, избегая их недостатков, и разработать больше сборных стальных конструкций, соответствующих современным потребностям.