Les bâtiments à structure métallique sont des bâtiments dont la structure porteuse est en acier. La structure principale est généralement composée de poutres, de colonnes, de fermes et d’autres éléments fabriqués en profilés et en tôles d’acier. Les pannes, les contreventements et les poutres de liaison en acier en forme de C, en acier rond et en acier cornier constituent la structure secondaire. Ils sont associés à la structure fermée, comme le toit, le plancher et le mur, qui forment un bâtiment complet.

L’acier de construction désigne les cornières laminées à chaud, les profilés en acier, les poutres en I, les profilés en H et les tuyaux en acier. Le bâtiment dont la structure porteuse est constituée d’éléments en acier est appelé bâtiment à structure métallique.

Bâtiments à structure légère en acier

Les aciers en forme de L, de U, de Z et de tube laminés à froid par des tôles d’acier fines et d’autres petits matériaux en acier tels que les cornières et les barres d’acier constituent la structure porteuse appelée bâtiments à structure métallique légère.

La différence entre une structure en acier et un bâtiment en béton

Par rapport aux bâtiments traditionnels en béton, les bâtiments à structure métallique utilisent des plaques d’acier ou des profilés en acier au lieu du béton armé, ce qui leur confère une plus grande solidité et une meilleure résistance aux tremblements de terre. Et comme les composants sont fabriqués en usine et installés sur place, la période de construction est considérablement réduite. Grâce à l’acier réutilisable, il permet de réduire les déchets de construction et est plus respectueux de l’environnement. Il est donc largement utilisé dans les bâtiments industriels et civils.

Classification des bâtiments à structure métallique

Structure à grande portée

Plus la portée de la structure est élevée, plus la part de son poids dans la charge est importante. La réduction du poids propre de la structure apportera des avantages économiques évidents. La structure en acier présente les avantages de la haute résistance et de la légèreté, ce qui convient aux structures de grande portée. C’est pourquoi les structures en acier sont largement utilisées dans les structures spatiales à grande portée et les structures de ponts à longue portée.

Bâtiment d’atelier industriel

L’ossature porteuse primaire des ateliers ayant une grande capacité de levage par grue ou une charge de travail importante utilise généralement une structure en acier. Par ailleurs, l’atelier à chaleur radiante utilise souvent des structures en acier.

La forme structurelle est le portique à cadre rigide ou à cadre plié en acier composé d’une ferme de toit en acier et d’un poteau étagé. Il existe également des formes architecturales qui utilisent une structure en grille comme toit.
Ces dernières années, avec l’adoption de matériaux de couverture légers tels que les tôles ondulées unicolores, les ateliers industriels de structures métalliques légères se sont développés rapidement.

Structure affectée par la charge dynamique

En raison de l’excellente résistance de l’acier, le bâtiment industriel avec de grands marteaux de forge ou d’autres équipements qui génèrent de l’énergie, même si la portée de la charpente n’est pas grande, qui est souvent en acier. Quant aux structures qui nécessitent une résistance sismique élevée, les structures en acier sont également appropriées.

Bâtiments à plusieurs étages et tours

En raison des excellents avantages globaux de la structure en acier, elle a également été largement utilisée dans de nombreux bâtiments civils de grande hauteur ces dernières années. Sa structure comprend principalement un cadre multicouche, une structure de contreventement, une structure de tubes, une structure suspendue, une structure de méga-cadre, etc.

Une structure imposante

Les structures en forme de tour comprennent les tours et les mâts, tels que les tours pour les lignes de transmission à haute tension, les tours et les mâts pour la radiodiffusion, les communications et la transmission de la télévision, et les tours de transmission de fusées (satellites).

Structure détachable

La structure en acier n’est pas seulement légère, elle est également reliée par des boulons ou d’autres moyens pratiques de démontage. Elle est très adaptée aux structures qui doivent être déplacées, comme le chantier de construction, le champ pétrolifère et l’ossature des maisons de production et d’habitation qui nécessitent un travail sur le terrain.

Les coffrages et les consoles utilisés dans la construction de structures en béton armé et les échafaudages utilisés dans la construction sont également constitués de la structure en acier.

Conteneurs et autres structures

Les entreprises pétrolières et chimiques utilisent un grand nombre de structures de conteneurs.

Comme les réservoirs d’huile, les réservoirs de gaz, les hauts fourneaux et les fourneaux à air chaud. En outre, les tréteaux des corridors en acier, les supports de pipelines, les supports de chaudières et d’autres structures en acier sont souvent utilisés. La plupart des plateformes de production pétrolière offshore utilisent également des structures en acier.

Bâtiments à structure métallique légère

La structure légère en acier est non seulement avantageuse pour la structure à grande portée, mais aussi pour la structure à petite portée avec une charge vive de toit particulièrement faible.

En effet, lorsque la charge utile du toit est particulièrement faible, le poids propre de la structure à petite portée devient également un facteur essentiel.

Une ferme de toit en acier à paroi mince formée à froid peut utiliser moins d’acier dans certaines conditions qu’une ferme de toit en béton armé. Les formes structurelles de la structure légère en acier comprennent un portique à section variable à bande pleine, une structure en acier à paroi mince formée à froid et une structure en tubes d’acier.

La structure combinée de l’acier et du béton

Les composants et les plaques en acier doivent répondre aux exigences de stabilité lorsqu’ils sont comprimés, et ils ne peuvent souvent pas exercer pleinement leur haute résistance.

Le béton convient mieux à la compression et ne convient pas à la tension. Utilisez l’acier et le béton ensemble pour que les deux matériaux se développent pleinement. Il s’agit d’une structure très raisonnable.

Ces dernières années, cette structure a fait des progrès considérables en Chine et est largement utilisée dans les immeubles de grande hauteur, les ponts de grande portée, les ateliers industriels et les colonnes des quais de métro. Les principaux composants sont des poutres composites en acier et en béton et des colonnes tubulaires en acier remplies de béton.

Pourquoi choisir des bâtiments à structure en acier

Léger :

Le poids propre des immeubles de grande hauteur en béton armé est d’environ 1,5t/m2～2,0t/m2, et le poids propre de la structure en acier des immeubles de grande hauteur est généralement inférieur à 1,0t/m2, et les plus faibles ne sont que de 0,5t/m2～0,6t/m2. Le poids léger permet non seulement de réduire les coûts de transport et de levage, mais aussi de réduire le coût de base. Pour les bâtiments de plus de 20 étages, les avantages des bâtiments à structure métallique apparaissent.

Augmenter la surface d’utilisation, et une utilisation élevée de l’espace :

Par rapport à des structures similaires en béton armé, les immeubles de grande hauteur à structure en acier peuvent économiser 28 % de la surface de la structure, augmentant ainsi la surface utilisable d’environ 4 %.

Facile à transformer, recyclable, respectueux de l’environnement :

La construction de maisons à structure métallique ne nécessite pas de sable, de pierre, de ciment, etc., ce qui réduit considérablement la quantité de sable, de pierre et de cendres. Les matériaux utilisés sont essentiellement des matériaux verts, recyclables ou dégradables. Lorsque le bâtiment est démoli, la plupart des matériaux peuvent être utilisés. Réutilisés ou dégradés, ils ne causeront pas de déchets.

Résistance supérieure aux séismes et au vent :

La structure en acier présente une bonne ductilité, une forte capacité de déformation plastique et d’excellentes performances en matière de résistance aux séismes et au vent. Il peut jouer pleinement son rôle dans les bâtiments résidentiels et améliorer considérablement la sécurité et la fiabilité de ces derniers. En particulier lors de tremblements de terre et d’autres catastrophes, la structure en acier peut éviter l’effondrement du bâtiment.

Économie d’énergie :

Le mur adopte de l’acier carré standardisé léger et économe en énergie, de l’acier en forme de C et un panneau sandwich, ce qui permet de conserver la chaleur et d’économiser de l’énergie.

Rapide et facile à installer, ce qui permet de réduire les coûts de main-d’œuvre et d’obtenir un retour sur investissement rapide.

Les éléments de la structure en acier sont essentiellement produits en usine, et l’installation des fixations et des boulons n’est généralement requise que sur le site, et la période de construction est relativement courte.