Las formas de estructuras arquitectónicas comunes se dividen en los siguientes tipos: estructura de acero, construcción prefabricada, estructura de marco, estructura de suspensión, estructura de arco, estructura de membrana, estructura de mampostería y estructura de ladrillo-hormigón.

Formas de estructuras arquitectónicas

Estructura de acero

Una estructura de acero está hecha principalmente de acero y es uno de los principales tipos de estructuras de construcción. La estructura se compone principalmente de vigas de acero, columnas, vigas y otros componentes hechos de acero perfilado y placas de acero. Utiliza procesos de eliminación de óxido y antioxidantes como pintura en aerosol y galvanizado. Soldaduras, pernos o remaches suelen conectar cada elemento o componente.

El acero se caracteriza por su alta resistencia, peso ligero y rigidez, por lo que es especialmente adecuado para la construcción de edificios de gran envergadura, ultraaltos y ultrapesados. Se utiliza ampliamente en grandes fábricas, estadios, rascacielos, puentes y otros campos.

Tipos de estructuras de acero:

Las estructuras de acero son uno de los principales tipos de estructuras arquitectónicas. Las estructuras de acero comunes incluyen estructuras livianas, de un solo piso, de varios pisos y de gran luz.

Estructura de acero ligera

Una estructura de acero ligero es una estructura que utiliza acero laminado en caliente, acero soldado y acero soldado de alta frecuencia como principales componentes que soportan tensiones. Sus tipos incluyen principalmente pórticos livianos, pórticos, quillas de poca altura y otras estructuras. Tiene las características de resistencia a terremotos, resistencia al viento y durabilidad.

Estructura de acero de un solo piso.

Una estructura de acero monocapa es una estructura de acero con una sola capa. Puede adoptar estructuras de marco, estructuras de soporte, etc. Cada unidad estructural debe formar un sistema de estructura espacial estable. El espaciamiento entre soportes de columnas de estructura de acero de una sola capa debe determinarse en función del espaciamiento de las columnas longitudinales, las condiciones de tensión y las condiciones de instalación del edificio.

Estructura de varios pisos

Según las características de las estructuras resistentes a fuerzas laterales, las estructuras de acero de varios pisos se dividen en megaestructuras, soportes de marco y estructuras cilíndricas. Se pueden instalar armaduras de estabilizadores o armaduras de correa para aumentar la rigidez estructural.

Estructura de acero de gran luz

La estructura de acero de gran luz tiene una luz transversal de 60 m, una luz de hormigón de más de 30 m y una estructura de marco de más de 18 m. La forma estructural incluye grandes estructuras espaciales, como estructuras de rejilla, estructuras de celosía, estructuras de suspensión y diversas estructuras espaciales combinadas. Su diseño debe determinarse con base en un análisis integral de la forma del plano del proyecto, la forma del cuerpo, la luz, las condiciones de soporte, el tamaño de la carga y las funciones del edificio.

Edificio prefabricado

Los edificios prefabricados se refieren a edificios que se ensamblan en el sitio de construcción utilizando componentes prefabricados. Las ventajas de este tipo de edificio son que se construye rápidamente, está menos sujeto a las condiciones climáticas, ahorra mano de obra y mejora la calidad de la construcción.

Ventaja:

(1) Los componentes pueden producirse industrialmente en la fábrica e instalarse directamente en el sitio de construcción, lo cual es conveniente y rápido y puede acortar el período de construcción.

(2) Los componentes están mecanizados en la fábrica, por lo que la calidad del producto es más accesible para controlar de manera efectiva.

(3) Se reduce la entrada de materiales de rotación y el costo de alquiler de materiales y herramientas.

(4) Reducir la cantidad de trabajo húmedo en el sitio de construcción, lo que beneficia la protección del medio ambiente.

(5) Debido a la reducción de la carga de trabajo en la obra, se puede reducir en cierta medida el desperdicio de material.

(6) Los componentes están altamente mecanizados, lo que puede reducir significativamente la cantidad de personal de construcción en el sitio.

Defecto:

(1) Debido a que las actuales especificaciones nacionales de diseño y aceptación van a la zaga del desarrollo de la tecnología de construcción, los edificios prefabricados tienen restricciones más significativas en cuanto a la altura total del edificio y la altura del piso.

(2) El uso de piezas empotradas, pernos, etc., en los edificios ha aumentado significativamente.

(3) Debido a restricciones de moldes y restricciones de transporte (horizontal y vertical) en la producción de componentes en fábrica, el tamaño del componente no puede ser demasiado grande.

(4) Los requisitos para la maquinaria de transporte vertical in situ son relativamente altos y es necesario utilizar maquinaria de elevación más grande.

(5) Los componentes se prefabrican en la fábrica y la fábrica de prefabricación no puede estar demasiado lejos del sitio de construcción.

Estructura de Marco

Una estructura de marco es una estructura arquitectónica compuesta de vigas y columnas conectadas por conexiones rígidas o articuladas para formar un sistema de carga. El marco de vigas y columnas resiste conjuntamente cargas horizontales y verticales durante el proceso de aplicación.

Los muros no son portantes y sólo sirven de cerramiento y separación. Generalmente se construyen con prefabricados de hormigón celular, perlita expandida, ladrillos huecos o porosos, piedra pómez, vermiculita y otras placas ligeras.

Ventaja:

La ventaja más significativa de la estructura de marco es que el diseño del espacio del edificio es flexible y la aleatoriedad es relativamente relajada. Debido a que los principales componentes de la estructura que soportan tensiones son columnas y vigas, y las paredes están llenas de materiales livianos, la distribución del espacio del edificio es flexible.

La estructura del marco debe ser más alta en términos de altura del edificio. Los que no tienen ladrillo-hormigón son mucho más altos. De manera similar, diferentes intensidades sísmicas tienen diferentes alturas. La altura muestra que el marco es mucho más fuerte que el ladrillo de hormigón en cuanto a resistencia sísmica, y la altura del piso no está limitada.

Defecto:

Las desventajas del sistema de estructura de marco son que la concentración de tensiones de los nodos del marco es significativa, la rigidez lateral de la estructura de marco es leve y es un marco estructural flexible. Bajo la acción de un fuerte terremoto, el desplazamiento horizontal de la estructura es grande, lo que fácilmente puede causar daños graves no estructurales;

La cantidad de acero y cemento es grande, la cantidad total de componentes es grande, la cantidad de elevaciones es alta, la carga de trabajo de las juntas es significativa y muchos procesos desperdician mano de obra, y la construcción se ve muy afectada por las estaciones y el medio ambiente.

Estructura de suspensión

Estructura portante formada por cables tensores flexibles y sus miembros de borde. El material del cable puede ser haces de alambre de acero, cables de acero, alambres de bisagra de acero, cadenas, acero redondo y otros alambres con buenas propiedades de tracción.

Estructura de suspensión plana

Una estructura plana que soporta principalmente fuerza en un plano se utiliza principalmente en puentes colgantes y tuberías aéreas. Dividido según forma estructural:
Estructura de suspensión monocapa. Se puede utilizar como puente colgante flexible o como techo. La rigidez estructural es leve y la deformación es grande bajo cargas variables. Es adecuado para colocar techos pesados sobre los cables.
Estructura de suspensión reforzada monocapa. Las armaduras de refuerzo (o vigas de refuerzo) se suspenden de varios tirantes debajo de los cables para mejorar la rigidez de la estructura.
Estructura de suspensión de doble capa. La curvatura del cable superior es opuesta a la del cable inferior, y se aplica tensión previa a la varilla oblicua tensada entre ellos, por lo que tiene buena rigidez.

Estructura de suspensión espacial.

Una estructura en estado de tensión espacial se utiliza principalmente en estructuras de techos de luces largas. Dividido según forma estructural:

Estructura de suspensión circular monocapa.

Los cables están dispuestos en un patrón radial para tejados con planos circulares, y todo el tejado forma una superficie giratoria cóncava. El extremo exterior de cada cable se fija en la viga anular de hormigón armado circundante y el extremo interior se especifica en el anillo de tracción cerca del centro del círculo. Se puede formar una estructura de suspensión en forma de paraguas cuando se permiten columnas en el centro del círculo.

Estructura de suspensión circular de doble capa.

Su apariencia es similar a la estructura mencionada anteriormente, excepto que tiene dos capas de cables, superior e inferior, de modo que diferentes tirantes pretensados pueden mejorar la rigidez. El techo de la sala de competición de 94 metros de diámetro del Estadio de los Trabajadores de Beijing, China, adopta esta forma estructural. El anillo de tracción cerca del centro del círculo soporta la fuerza de tracción circunferencial y la presión en dirección vertical.

Estructura de red de cables ortogonal bidireccional.

Consta de dos conjuntos de cables mutuamente ortogonales. El grupo cóncavo es el cable portante y el grupo convexo es el cable estabilizador. Los dos grupos de alambres forman una superficie con curvatura gaussiana negativa. Cuando se aplica pretensado a un conjunto de cables, el otro conjunto de cables también obtiene el efecto de pretensado simultáneamente.

Usando pretensado, los dos juegos de cables siempre pueden estar en estrecho contacto bajo la carga del techo y obtener una buena rigidez. Esta red de cables se puede utilizar para techos con planos elípticos, planos rectangulares, planos en forma de diamante u otros planos.

Estructura de arco

La estructura del arco es un componente curvo o poligonal que soporta principalmente presión axial y se equilibra con el empuje en ambos extremos.

La estructura del arco consta de un anillo de arco y sus soportes. Los soportes se pueden convertir en pilares que puedan soportar fuerzas verticales, empujes horizontales y momentos de flexión; las paredes, columnas o cimientos pueden soportar la fuerza pura y los tirantes pueden soportar el empuje horizontal.

El anillo del arco soporta principalmente presión axial, y el momento flector y la fuerza cortante son menores que los de vigas con la misma luz. Esto puede ahorrar materiales, mejorar la rigidez y abarcar espacios más grandes. Puede utilizarse como puente para auditorios, salas de exposiciones, gimnasios, estaciones de tren, hangares de aviones, etc. Estructura portante de cubierta de gran luz.

Es beneficioso utilizar materiales de construcción baratos con alta resistencia a la compresión y baja resistencia a la tracción, como ladrillos, piedras y hormigón. Los arcos se pueden utilizar en estructuras portantes en general, como techos, vigas de grúas, dinteles, muros de contención, almacenes de materiales a granel y estructuras portantes en edificios subterráneos, puentes, presas, muelles, etc.

Estructura de membrana

La estructura de membrana es una nueva estructura arquitectónica desarrollada a mediados del siglo XX. Está hecho de una variedad de materiales de membrana de alta resistencia (PVC o teflón) y componentes reforzados (estructura de acero, columna de acero o cable de acero) para hacer del interior una estructura espacial que genera una tensión pretensada particular para formar un espacio espacial específico. forma, sirve como estructura de cobertura y puede soportar cargas externas específicas.

Las estructuras de membrana se pueden dividir en dos categorías: estructuras de membrana inflables y estructuras de membrana extensibles.

Las estructuras de membranas inflables se basan en un inflado continuo en el interior para crear una diferencia de presión específica entre el interior y el exterior (generalmente entre 10 mm y 30 mm de columna de agua).

La diferencia hace que la tela de la membrana del techo experimente flotabilidad hacia arriba, logrando una luz mayor. La estructura de membrana extensible está sostenida por columnas y marcos de acero o tensada por cables de acero, y su forma es hermosa y flexible.

Estructura de mampostería

Estructura construida con ladrillo, piedra o mampostería de bloques, también conocida como mampostería. Dado que la resistencia a la compresión de la mampostería es alta y la resistencia a la tracción es deficiente, los miembros estructurales de mampostería soportan principalmente presión axial o ligeramente excéntrica, pero rara vez tensión o flexión. En general, muros, columnas y columnas de edificaciones civiles e industriales.

La base puede ser de mampostería. En edificios que utilizan marcos de hormigón armado y otras estructuras, las paredes de ladrillo se utilizan a menudo como estructuras de cerramiento, como paredes de relleno para estructuras de marco.

Las principales ventajas de la construcción con mampostería son:

1. Fácil obtención de materiales locales. Los ladrillos se cuecen principalmente con arcilla; la materia prima es piedra natural, y los bloques de construcción se pueden fabricar a partir de desechos industriales: escoria, que se obtiene fácilmente y es barata.
2. La mampostería de ladrillo, piedra o bloques tiene buena resistencia al fuego y durabilidad.
3. Para la construcción de mampostería no se requieren encofrados ni equipos de construcción especiales. En zonas frías, la mampostería helada se puede utilizar en invierno sin un aislamiento especial.
4. Las paredes de ladrillo y bloques pueden aislar y retener el calor, lo que las convierte en mejores estructuras portantes y envolventes.

Las desventajas de la construcción con mampostería son:

1. En comparación con el acero y el hormigón, la resistencia de la mampostería es menor, por lo que el tamaño de la sección transversal de los componentes es mayor, la cantidad de material es más significativa y el peso es mayor.
2. La construcción de mampostería es manual y la mano de obra de construcción es inmensa.
3. Las resistencias a tracción y corte de la mampostería son muy bajas, por lo que la resistencia sísmica es pobre y su uso está sujeto a ciertas restricciones; la resistencia a la compresión de los ladrillos y las piedras no se puede ejercer por completo.
4. Los ladrillos de arcilla deben estar hechos de arcilla, que ocupa demasiada tierra de cultivo en algunas zonas y afecta la producción agrícola.

Estructura de ladrillo

La estructura de ladrillo-hormigón se refiere a un edificio donde los muros de carga verticales, columnas, etc., están hechos de ladrillos o bloques, y las vigas de carga horizontales, losas de piso, paneles de techo, etc., están hechos de hormigón armado. estructuras.

Es decir, la estructura de ladrillo-hormigón es una estructura portante con una pequeña parte de hormigón armado y la mayor parte de muros de ladrillo. La estructura de ladrillo-hormigón es un tipo de estructura híbrida.

Es un sistema estructural híbrido compuesto por muros de ladrillo para soportar cargas y vigas, columnas, losas y otros componentes de hormigón armado. Se adapta a edificios con pequeñas profundidades de nave, áreas de habitaciones pequeñas y edificios de varios pisos o de poca altura. El muro de carga no se puede modificar, mientras que la estructura del marco puede cambiar la mayor parte del muro.

La disposición de las paredes de un edificio con estructura de ladrillo-hormigón es la siguiente:

1. El muro horizontal es portante. Pisos de soporte con paredes transversales paralelas a las cubiertas. A menudo se utiliza en edificios de pequeñas dimensiones, como residencias, dormitorios, hoteles y edificios de oficinas con planos de planta regulares. Los muros horizontales sirven como tabiques y muros de carga, con una separación de 3 a 4 m.
2. El muro longitudinal es portante. Los muros del alero y los muros longitudinales paralelos a los muros del alero se utilizan para soportar los pisos. Los vanos se pueden disponer de forma flexible, pero la rigidez del edificio es escasa y no se pueden abrir puertas y ventanas de gran superficie en la fachada.
3. Carga mixta de muros verticales y horizontales. Algunos usan paredes transversales y otros usan paredes longitudinales para soportar los pisos. Se utiliza principalmente en edificios con planos complejos y diversas divisiones de espacios internos.
4. La pared de ladrillo y el marco interno son de carga mixta. Internamente, se utilizan vigas y columnas en lugar de muros para soportar la carga, y el muro de contención exterior también desempeña un papel de soporte. Esta disposición permite un mayor espacio interno y una planta flexible, pero el edificio no es lo suficientemente rígido. Se suelen utilizar en grandes salas.
5. La capa inferior es una estructura de hormigón armado y la parte superior es una estructura portante de pared de ladrillos. A menudo se utiliza en edificios con tiendas en la planta baja o grandes espacios para actividades públicas en la planta baja a lo largo de la calle, con residencias, oficinas o dormitorios arriba.