U čeličnoj konstrukciji s dugim rasponom, što je više raspršenog okvira čelične konstrukcije, to je jače ograničenje rasporeda ravnine i prostorna kombinacija; naprotiv, što su više koncentrirane potporne točke čelične konstrukcije, to je veća njegova fleksibilnost.
Glavni strukturni oblici čelične konstrukcije s dugim rasponom
a. Reticulirana struktura školjke
Zakrivljena rešetkasta struktura naziva se retikulirana struktura ljuske, koja se može podijeliti na jednoslojnu i dvoslojnu rešetkastu ljusku. Glavni materijali retikulirane školjke su čelične rešetkaste školjke, školjke rešetkastog drveta, armiranobetonske rešetkaste školjke itd. Glavni strukturni oblici su sferno retikulirana školjka, hiperbolička retikulirana školjka, cilindrična retikulirana školjka, hiperbolička paraboloidna ljuštura retikulirana i tako dalje.
Retikulirana struktura školjke ima glavne karakteristike i strukture sustava štapa i tanke strukture ljuske. Članovi su relativno jednostavni, a stres relativno razuman. Konstrukcija ima veliku krutost i veliku nosivost. Može se sastaviti u veliki prostor s malim komponentama, a mali dijelovi i priključni čvorovi mogu se tvornički pripremiti. Instalacija je jednostavna, ne trebaju velike strojeve i opremu i imaju dobre sveobuhvatne ekonomske pokazatelje. Ima bogat i šaren oblik, bez obzira da li je to arhitektonska ravnina ili prostor zakrivljen površinski oblik, prema kreaciji može zatražiti proizvoljni izbor.
b. Struktura rešetke
Prostorna struktura povezana s nekoliko članova kroz čvorove prema određenom geometrijskom pravilu naziva se mrežasta struktura, a dvoslojna ili višeslojna ravna rešetkasta struktura naziva se mreža struktura ili mreža struktura. Obično se izrađuje od čelične cijevi ili presjeka od čelika. Glavni oblici uključuju: (1) rešetkanu strukturu sastavljenu od ravnog rešetkastog sustava; (2) rešetkasta konstrukcija sastavljena od četverokutastog konusa; (3) rešetkasta konstrukcija sastavljena od trokutastog konusa; (4) rešetkasta konstrukcija sastavljena od šesterokutnog konusa.
Glavne karakteristike rešetke su svemirski rad, jednostavan prijenos sile, mala težina, velika krutost, dobre seizmičke performanse, jednostavna konstrukcija i instalacija, lako finaliziranje i komercijalizacija članova mreže i čvorova, te masovna proizvodnja u tvornici, što pogoduje poboljšanje proizvodne učinkovitosti. Izgled ravnine strukture rešetke je fleksibilan, a krov je ravan, što pogoduje stropu, ugradnji cijevi i opreme; Arhitektonski oblik rešetke je lagan, lijep i izdašan, što je prikladno za arhitektonsku obradu i uređenje.
c. Struktura membrane
Membranska struktura, poznata i kao struktura tkanine, nova je vrsta prostornih struktura velikog raspona razvijena sredinom 20. stoljeća. Površina membrane je poduprta tlakom zraka u membrani ili je membrana prethodno zategnuta fleksibilnim čeličnim kabelom ili čvrstom potpornom konstrukcijom, tako da formira strukturalni sustav s određenom čvrstinom i pokriva veliki prostor. Glavni oblici strukture uključuju zračnu membranu, napetostnu membranu i kosturnu membranu.
Glavne karakteristike strukture membrane su mala težina, veliki raspon; besplatno i bogato arhitektonsko modeliranje; prikladna konstrukcija; dobra ekonomija i visoka sigurnost; dobar prijenos svjetlosti i samolijepljenje; slaba trajnost.
d. Struktura ovjesa
Konstrukcija ovjesa je vrsta konstrukcijskog sustava koji uzima naponski kabel kao osnovnu nosivu komponentu i raspoređuje kabele u skladu s određenim pravilima. Krovna konstrukcija ovjesa obično se sastoji od tri dijela: sustav ovjesa, krovni sustav i sustav nosača. Strukturni oblici uglavnom uključuju: jednosmjernu jednoslojnu ovjesnu strukturu, radijalnu jednoslojnu ovjesnu strukturu, dvosmjernu jednoslojnu suspenziju, jednosmjernu dvoslojnu prednapregnutu ovjesnu strukturu, radijalnu prednapregnutu strukturu suspenzije, dvosmjernu dvoslojnu prednapregnutu strukturu suspenzije, prednapregnuta struktura kablovske mreže itd.
Mehaničke karakteristike konstrukcije ovjesa su da samo kroz aksijalni napon kabela koji se odupire vanjskom opterećenju ne postoji moment savijanja i učinak smicanja u konstrukciji, tako da se čvrstoća čelika može u potpunosti iskoristiti; konstrukcija ovjesa ima različite oblike, fleksibilan izgled i može se prilagoditi različitim građevinskim planovima; jer je samo težina čeličnog kabela vrlo mala, krovna je konstrukcija lagana, a za postavljanje nije potrebna velika oprema za podizanje. Međutim, u usporedbi s konvencionalnom strukturom, analiza i teorija dizajna ovjesne konstrukcije je složenija, što ograničava njegova široka primjena.
e. Tanka struktura ljuske
Školjke u građevinskom inženjerstvu uglavnom su tanke konstrukcije školjke (ljuska s T / R ≤ 1/20 definirana je kao tanka školjka). Tanka struktura ljuske može se podijeliti u rotirajuću školjku i pomičnu školjku prema zakrivljenoj površini; prema građevinskim materijalima može se podijeliti na armirano betonsku tanku školjku, ciglu tanku ljusku, čeličnu tanku ljusku i kompozitni materijal tanku ljusku.
Struktura školjke ima vrlo dobre karakteristike ležaja i može podnijeti veliko opterećenje s vrlo malom debljinom. Čvrstoća i krutost ljuske uglavnom se temelji na racionalnosti njegovog geometrijskog oblika. Materijal se izravno preša kako bi se zamijenila unutarnja sila savijanja, kako bi se u potpunosti iskoristila potencijal materijala. Stoga je struktura školjke vrsta ekonomične i razumne građevine visoke čvrstoće, visoke krutosti i uštede materijala.
