Ces dernières années, les bâtiments à structure métallique en Chine ont été inclus dans des projets de promotion nationaux critiques, et plusieurs projets pilotes de structure métallique ont été construits à travers le pays. Avec le développement de la productivité et la pénurie croissante de ressources foncières, les bâtiments à structure métallique en Chine constitueront un objectif de développement essentiel et on pense qu’ils joueront un rôle de plus en plus important dans la construction future.

Concept de bâtiment à structure métallique

La structure en acier se caractérise par une résistance élevée, une légèreté, une bonne rigidité globale et une forte capacité de déformation, elle est donc particulièrement adaptée à la construction de bâtiments de grande portée, ultra-hauts et ultra-lourds.

Le matériau présente une bonne homogénéité et une bonne isotropie et constitue un élastomère idéal, conforme aux hypothèses de base de la mécanique générale.

Le matériau a une bonne plasticité et une bonne ténacité, peut subir une déformation importante et peut bien résister aux charges dynamiques ; la période de construction est courte ; elle possède un haut degré d’industrialisation et peut réaliser une production spécialisée avec un haut degré de mécanisation.

Bâtiment en acier VS béton armé

Le bâtiment dit à structure en acier est comparé à la structure de bâtiment traditionnelle. Les bâtiments conventionnels en béton armé utilisent une bonne liaison et des propriétés de déformation thermique similaires entre les barres d’acier et le béton pour les intégrer étroitement dans un seul corps.

Les deux se complètent et forment la fondation porteuse du bâtiment. Le bâtiment à structure en acier est un nouveau bâtiment qui utilise l’acier comme matériau principal pour la construction et plus tard comme support de charge, combiné à la technologie de construction nécessaire, pour entreprendre des tâches prédéterminées et supporter des charges.

Types courants de structures en acier et leurs caractéristiques

Structure légère en acier

Les structures en acier léger utilisent de l’acier formé à froid, à paroi mince ou en forme de H comme système porteur structurel. Ils sont légers, ont une période de construction courte, une forte adaptabilité, une belle apparence, un faible coût et un entretien facile. Il est principalement utilisé dans les usines, entrepôts, stades, halls d’exposition, supermarchés et autres bâtiments.

Structure en acier de grande hauteur

La structure en acier de grande hauteur est une structure hybride acier-béton et symbolise le niveau de développement de la structure en acier d’un pays. Il est principalement utilisé pour construire de grands centres financiers, des centres de conférence, etc., et est souvent utilisé comme symbole de la ville.

Structure métallique résidentielle

La structure en acier résidentielle est une sorte de système porteur structurel qui utilise la structure en acier comme système porteur structurel. Il ne s’agit pas d’un système résidentiel construit avec des panneaux muraux légers et à haute résistance. Il présente les avantages d’une construction rapide, d’excellentes performances sismiques, de légèreté et d’un confort de vie élevé. Il est principalement utilisé pour construire des bâtiments résidentiels à grande échelle à structure métallique.

Structure en acier spatiale

Les structures spatiales en acier sont principalement divisées en structures en grille spatiale et en structures en treillis spatial. Ils ont de grandes portées continues, un aspect léger, une beauté architecturale moderne, une courte période de construction et sont verts et respectueux de l’environnement. Il est principalement utilisé pour construire de grands bâtiments publics tels que de grands stades, des centres d’exposition et des hangars pour avions.

Structure en acier du pont

Les structures en acier des ponts sont divisées en structures en treillis, structures en caisson, structures en arc, structures à haubans et structures en suspension, qui présentent les avantages de grandes portées et d’une construction rapide. Il est principalement utilisé dans la construction de ponts dans le cadre de projets de transport à grande échelle tels que les chemins de fer à grande vitesse, les autoroutes, les ponts maritimes et les bâtiments municipaux.

L’état de développement des bâtiments à structure métallique en Chine

Immeubles à structure métallique de grande et de très grande hauteur en Chine

Au début de la réforme et de l’ouverture, en raison du développement imparfait de la conception des structures en acier et de la technologie de construction de grande hauteur dans mon pays, les modèles de construction ont été conçus et construits par des pays étrangers, tels que la tour Jinmao de Shanghai et la tour Diwang de Shenzhen.

À la fin du XXe siècle, avec l’amélioration des spécifications techniques de notre pays et l’accumulation d’expériences, notre pays a progressivement commencé à explorer de nouveaux modèles de conception et de construction indépendantes. L’achèvement de la Dalian Ocean Tower en 1998 a marqué la progression des immeubles de grande hauteur à structure métallique de Chine vers le processus de localisation.

Bâtiments légers à structure métallique en Chine

Depuis les années 1990, de nombreuses entreprises étrangères sont entrées sur le marché chinois. Les structures légères en acier se sont développées rapidement en Chine en raison de leurs nombreux avantages, tels qu’une construction pratique et un faible coût global.

La Chine a également mis en place des projets pilotes résidentiels à structure métallique légère dans de nombreuses régions du pays. Actuellement, le ministère de la Construction a classé les résidences à structure légère en acier comme un projet de promotion essentiel, et environ 3 millions de mètres carrés de bâtiments en acier léger sont achevés chaque année dans tout le pays.

Bâtiments spatiaux à structure métallique en Chine

En raison de la beauté architecturale moderne et unique des bâtiments à structure métallique spatiale, ils sont largement utilisés dans les grands stades nationaux et les centres d’exposition, tels que le Grand Théâtre national, le Nid d’oiseau du stade national, etc. Parmi eux, le Nid d’oiseau du stade national a été sélectionné comme l’un des « Dix meilleurs bâtiments contemporains en Chine » en 2014. Un grand nombre de composants soudés en forme de boîte ont été utilisés pendant le processus de construction. Les détails sont énormes et il y a un grand nombre de pièces spatialement déformées à l’intérieur. La difficulté de construction est sans précédent et reflète pleinement le niveau de construction des bâtiments spatiaux à structure métallique en Chine.

Structure en acier de pont en Chine

Bien que les travaux de ponts en acier en Chine aient commencé tardivement, après des décennies de développement et d’accumulation, la technologie des ponts à structure en acier est devenue de plus en plus mature et constitue un leader mondial dans de nombreux domaines.

Le pont Lupu de Shanghai, achevé en 2003, a une travée principale de 550 m. Il s’agit du premier pont en arc extra-large au monde utilisant une structure en arc en caisson.

En janvier 2008, l’arche centrale du pont Chaotianmen de Chongqing a été fermée avec succès, avec une travée dépassant de 2 m le pont Lupu. Une fois de plus, il a établi un nouveau record mondial pour les ponts à longue portée. Il convient de mentionner qu’après le séisme de Wenchuan, le pont était intact après inspection par les unités compétentes et n’a pas été affecté par le séisme majeur.

Les perspectives d’application des bâtiments à structure métallique en Chine

Les caractéristiques de la structure en acier elle-même peuvent mieux répondre aux besoins du développement des bâtiments.

Les structures en acier sont légères et très résistantes, de sorte que les structures en acier peuvent être utilisées dans certains bâtiments ayant de grandes portées et des charges lourdes.

En effet, les bâtiments en brique et en béton ne présentent pas ces avantages. Par conséquent, l’utilisation de structures en acier dans les bâtiments peut réduire efficacement le temps de construction, minimiser les coûts de construction et améliorer les avantages économiques des entreprises de construction.

Les structures en acier ont une bonne résistance aux tremblements de terre.

Ces dernières années, les tremblements de terre se sont produits fréquemment en Chine, ce qui a eu de graves conséquences sur la sécurité des personnes et des biens. La gestion de la résistance aux tremblements de terre des bâtiments est devenue un aspect sur lequel se concentre actuellement l’industrie de la construction.

Les bâtiments à structure métallique ont une bonne résistance aux tremblements de terre. En effet, la plage de contraintes de la structure en acier présente une bonne ténacité et élasticité et ne provoquera pas de fracture en raison d’une augmentation soudaine du poids.

En raison du développement rapide des bâtiments à structure métallique, les bâtiments à structure métallique actuels en Chine sont déjà dans une période de construction standardisée. La qualité des structures en acier est devenue de plus en plus stable, les exigences en matière de technologie de construction sont moindres et l’intensité de la main-d’œuvre est faible. Le personnel de construction n’a besoin d’installer des boulons que pendant la construction ; le soudage peut terminer la construction, raccourcissant considérablement le cycle de construction.

La Chine apporte un soutien important au développement des structures en acier.

Le secteur de la construction est une industrie à grande échelle, polluante et consommatrice d’énergie. L’économie de notre pays est confrontée à de graves problèmes de pollution au cours de son développement. Comment réduire la consommation énergétique des bâtiments et le degré de pollution de l’environnement est devenu une préoccupation actuelle du secteur de la construction.

Bâtiments à structure métallique bien connus en Chine

1. Le nid d’oiseau

La structure principale en acier forme une structure globale géante en forme de selle en acier tissée en forme de « nid d’oiseau ». La consommation totale d’acier de la structure en acier est de 42 000 tonnes.

Les supports en béton sont divisés en couches supérieure, moyenne et inférieure. La structure en béton des cadres est une couche souterraine : un système structurel en béton armé avec sept étages au-dessus du sol.

La structure métallique du toit est recouverte d’une structure membranaire double couche, c’est-à-dire une membrane supérieure transparente fixée entre les membrures supérieures de la structure métallique et un plafond acoustique inférieur translucide fixé sous les membrures inférieures de la structure métallique et sur les parois latérales. de la bague intérieure.

2. Gymnase principal du Centre des Universiades

La quantité totale d’acier utilisée dans le projet de structure en acier est d’environ 5 800 tonnes. Il adopte une structure de réseau spatial plié monocouche. Le toit en structure métallique intègre une structure de grande hauteur et une structure spatiale à longue portée.

Il comprend 16 (8 groupes) unités structurelles de formes similaires. Le diamètre est de 158 mètres. La méthode d’installation adopte l’idée de construction d’un « assemblage à point fixe à haute altitude et d’une rotation et d’un glissement cumulatifs ».

3. Centre National des Arts du Spectacle

La coque de la structure en acier de l’enceinte supérieure est un semi-ellipsoïde, avec une longueur d’axe long de 212,20 mètres dans la direction est-ouest et une longueur d’axe court de 143,64 mètres dans la direction nord-sud. La hauteur du bâtiment est de 46,285 mètres. La partie la plus profonde de la fondation mesure -32,5 mètres.

Le toit ellipsoïdal est principalement décoré de plaques métalliques en titane, avec un mur-rideau en verre à développante au milieu. La coquille ellipsoïde est entourée d’un lac artificiel d’une superficie de 35 500 mètres carrés, et divers passages et entrées sont situés sous l’eau.

4. Nouvelle tour de télévision de Guangzhou

Un système de cylindre extérieur à grille diagonale à structure en acier et cylindre intérieur en béton armé est utilisé. Le cylindre extérieur de la structure en acier est composé de trois éléments essentiels : des colonnes, des poutres annulaires inclinées et des contreventements diagonaux.

L’antenne mât est située au sommet de la tour centrale. La partie inférieure de l’antenne est une structure en acier à treillis octogonal de 10 mX10 m, la partie supérieure est une structure en acier soudée en tôle d’acier quadrilatérale de 0,75 mX0,75 m et la partie centrale est une section de transition de structure en acier soudée en tôle d’acier octogonale.

5. Pont du fleuve Yangtze à Nanjing

Il y a neuf piliers et dix trous au total. Chaque quai mesure 80 mètres de haut. Un navire géant de 10 000 tonnes peut être transporté sous le pont. Quatre têtes de pont mesurent plus de 70 mètres de haut aux deux extrémités du pont principal.
Le lit rocheux est enfoui entre 33 et 47 mètres sous le lit de la rivière du pont principal. Les neuf fondations des piliers sont basées sur des caissons en béton lourd, des caissons en acier plus des colonnes de tuyaux, des caissons flottants en béton armé et des colonnes de tuyaux de batardeau de palplanches en acier. Neuf des poutres en acier à 10 trous du pont principal ont une portée de 160 mètres. Ils sont rivetés et assemblés sur place à l’aide de tiges en acier allié de haute qualité. Très spectaculaire.

6. Centre financier mondial de Shanghai

Un méga système structurel a été utilisé pour remplacer les 17 colonnes larges d’origine par des colonnes d’angle géantes et trois colonnes étroites afin que le bâtiment puisse offrir aux utilisateurs un espace plus ouvert et visuellement accessible. La structure massive se trouve à l’intérieur du mur-rideau de verre, notamment dans la partie inférieure de la structure. Son vaste volume peut donner aux gens un fort sentiment de sécurité et de force.

7. Gymnase de l’Université de technologie de Pékin

Le gymnase de l’Université de technologie de Pékin a également créé un record dans l’histoire de l’architecture mondiale : le dôme à cordes précontraintes ayant la plus longue portée au monde, avec une portée maximale de 93 mètres.

La partie supérieure de cette structure est une coque en treillis monocouche au sommet d’une couronne sphérique, composée de nombreux tuyaux en acier, et des câbles en acier soutiennent la jambe inférieure.

En conclusion

Les perspectives d’application des bâtiments à structure métallique en Chine sont prometteuses. Son degré élevé de normalisation, son efficacité de construction et sa qualité stable favoriseront davantage la modernisation et le développement durable de l’industrie chinoise de la construction. Avec la prise de conscience croissante de la protection de l’environnement et de la conservation de l’énergie, les bâtiments à structure métallique contribueront à réduire le gaspillage de ressources et la consommation d’énergie, ainsi qu’à atténuer la pollution.