Bâtiments à structure métallique de grande portée

Qu'est-ce qu'une structure à grande portée ?

Bâtiments de diverses formes structurelles s'étendant sur plus de 60 mètres horizontalement. Structure métallique de grande portée Bâtiments sont principalement utilisés dans les bâtiments civils tels que les théâtres, les stades, les salles d'exposition, les salles de réunion, les halls des terminaux d'aéroport et d'autres grands bâtiments publics, les bâtiments d'usine à grande portée, les ateliers d'assemblage d'avions et les grands entrepôts dans les bâtiments industriels.

L'histoire du développement des bâtiments à structure métallique de grande portée

La Rome antique avait des bâtiments de grande envergure (comme les anciens bâtiments romains). Bâtiments structuraux de grande portée dans les temps modernes avait fait de grandes réalisations. Par exemple, le pavillon des machines de l'Exposition universelle de Paris en 1889 utilisait une structure en acier à arc à trois articulations d'une portée de 115 mètres.

Au début du XXe siècle, les progrès des matériaux métalliques et le développement de la technologie du béton armé ont favorisé l'émergence de nombreuses nouvelles formes structurelles de bâtiments de grande portée.

Par exemple, la salle du centenaire, construite à Breslau, en Pologne de 1912 à 1913, utilise un dôme en béton armé d'un diamètre de 65 mètres et d'une superficie de 5,300 XNUMX mètres carrés. Après la Seconde Guerre mondiale, les bâtiments à grande portée ont connu de nouveaux développements, les pays européens, les États-Unis et le Mexique se développant le plus rapidement.

L' grande portée bâtiments en acier de cette période a largement utilisé divers matériaux légers à haute résistance (tels que l'acier allié, le verre spécial) et des matériaux synthétiques chimiques, ce qui a réduit le poids de la structure à grande portée et a permis l'apparition continue de nouvelles structures spatiales et la couverture croissante de la zone.

Systèmes structurels

Les types les plus courants de structures en acier à grande portée sont les fermes, les plaques pliées, la structure de coque réticulée, la structure en treillis, la structure de film plastique d'ingénierie de structure de membrane, également appelée structure textile, structure de câble de suspension.

1. Structure de toit en plaques pliées

Le modèle d'utilité concerne une structure de toit en plaques pliées à parois minces entière formée en reliant de nombreuses dalles de béton armé en une forme ondulée. Ce type de plaque pliée peut également être utilisé comme paroi d'un élément vertical ou d'autres éléments porteurs.

Les formes combinées de structure de toit à plaques pliées comprennent une pente unique et plusieurs pentes, une travée unique et plusieurs travées, des panneaux pliés parallèles et des panneaux pliés composés, etc., qui peuvent s'adapter aux besoins de différents plans de construction.

Les formes transversales couramment utilisées sont en forme de V et trapézoïdales. L'épaisseur de la plaque est généralement de 5 à 10 cm. L'épaisseur de la plaque précontrainte préfabriquée la plus fine est de 3 cm. La portée est de 6 à 40 mètres, la largeur des torsades n'est généralement pas supérieure à 12 mètres et l'inclinaison de la plaque pliée coulée sur place n'est pas supérieure à 30° ; lorsque la pente est importante, le gabarit double face ou la méthode de pulvérisation doit être utilisé pour la construction.

Les plaques pliées peuvent être divisées en deux types: les poutres de bord et les poutres sans bord. La plaque pliée à poutre sans bord est composée d'un certain nombre de plaques planes et de cloisons transversales d'épaisseur égale. La plaque pliée en forme de V est une forme courante de plaque pliée en poutre sans bord.

La plaque pliée de poutre de rive est composée de dalles, de poutres de rive et de cloisons transversales, et est généralement coulée sur place. Par exemple, le toit de la salle de conférence du bâtiment du siège de l'UNESCO à Paris, construit en 1958, a été conçu et construit par PL Nervi, Italie. Selon la loi du changement de contrainte, il a progressivement augmenté la section transversale de la plaque pliée des deux extrémités jusqu'au milieu de la travée, rendant la forme du toit de la salle pleine de rythme.

2. Structure de toit en coque réticulée

Une grande structure de toit en coque spatiale construite en béton armé. Les formes de coque comprennent des coques plates cylindriques, sphériques, des coques plates à cône fendu et diverses surfaces à courbe unique, hyperboliques et torsadées.

L'aérogare Lambert-Saint-Louis, construite par les États-Unis dans les années 1940, est constituée de trois groupes de coques en béton armé coulées sur place de 11.5 cm d'épaisseur, chacune étant constituée de deux coques cylindriques courbes orthogonales entre elles et découpées en une forme octogonale Forme plane, avec des bandes lumineuses fixées à la jonction.

La ligne d'intersection de deux surfaces incurvées cylindriques est transformée en un arc transversal faisant saillie sur la surface incurvée, ce qui non seulement augmente la résistance de la coque mais transmet également la charge au support. Le support est un point d'articulation, le bord de la coque est épaissi, avec des nervures de renforcement, et enroulé pour rendre la forme architecturale de l'arc croisé de la coque simple et unique. Les chercheurs allemands UF Wald et F. Dischinger ont apporté des contributions à la théorie de la structure de la coque.

Le Palais des Expositions de Turin conçu par Nervi, construit en 1950, est un bâtiment à toiture en coque préfabriquée ondulée. La structure de coque peut réduire son propre poids, économiser de l'acier et du ciment, et a une forme nouvelle et lisse.

3. Structure en treillis

Utilisez une structure de toit à grande portée relativement courante. Cette structure a une forte intégrité, une bonne stabilité, une grande rigidité spatiale et de bonnes performances antichoc. La hauteur du cadre net est petite et des composants en forme de tige plus petits peuvent être utilisés pour assembler un bâtiment de grande portée, en utilisant efficacement l'espace de construction.

Structure de grille à grande portée adaptée à la production industrialisée. La forme peut être divisée en deux types : la grille plate et la grille en coque, qui peuvent s'adapter à une variété de formes planes telles que rondes, carrées et polygonales. Les grilles de forme plate sont principalement à double couche et les grilles en forme de coquille sont divisées en une seule couche et une double couche, et il existe des formes de toit à courbe unique, hyperbolique et autres.

4. Structure de film plastique d'ingénierie de structure de membrane, également appelée structure textile

Il s'agit d'un nouveau type de bâtiment à structure métallique de grande portée développé au milieu du XXe siècle. Il utilise un tissu doux avec d'excellentes performances comme matériau, et la surface de la membrane est soutenue par la pression d'air dans la membrane, ou un câble en acier flexible ou une structure de support rigide est utilisé pour générer une certaine prétension de la membrane, formant ainsi un système structurel avec une certaine rigidité et couvrant un grand espace.

Les principales formes de structure de membrane comprennent principalement la structure de membrane portant l'air, la structure de membrane de traction et la structure de membrane supportant le squelette. Les principales caractéristiques de la structure de la membrane sont la légèreté et la grande portée ; modélisation architecturale libre et riche ; construction pratique; bonne économie et haute sécurité; bonne transmission lumineuse et auto-assemblage; mauvaise durabilité.

5. Structure du câble de suspension

Une structure de toit à grande portée composée de trois parties : des filets de câble en acier, des éléments de bord et des éléments de support inférieurs, tels que le gymnase des travailleurs de Pékin construit en 1961, a un diamètre de 94 mètres. La plus ancienne structure de câble de suspension au monde est le Livestock Pavilion à Raleigh, aux États-Unis, construit entre 1953 et 1954. Il s'agit d'une structure de câble de suspension hyperbolique en forme de selle.

L'aérogare de l'aéroport international de Washington Dulles aux États-Unis conçu et construit par E. Saarinen de 1958 à 1962 en est un exemple célèbre. Le bâtiment du terminal mesure 45.6 mètres de large et 182.5 mètres de long. Il a deux étages. Le toit a une paire de câbles en acier de 2.5 cm de diamètre suspendus au sommet des deux rangées de colonnes tous les 3 mètres. Des dalles préfabriquées en béton armé sont posées sur la partie supérieure de la structure du câble de suspension pour former le toit, et le bâtiment est léger et lumineux.

L' Ccaractéristiques de Large Scasserole Stétine Sstructure Buildings

1. Accroître la diversification et la complexité des formes structurelles.
2. La portée structurelle devient de plus en plus grande, la qualité de l'acier devient de plus en plus élevée, l'épaisseur de la plaque d'acier devient de plus en plus épaisse.
3. Styles de connexion complexes et variés.
4. Le nombre de composants et de types de sections augmente, rendant de plus en plus difficile l'approfondissement de la conception.
5. Exigence élevée pour la précision d'usinage.