Les types de structures de bâtiments en acier comprennent la charpente métallique rigide à portique, la structure à cadre, la structure à treillis et la structure à grille. Les avantages et les inconvénients des différents systèmes structurels varient, et les formes de contrainte sont également différentes.

Caractéristiques et applications du type standard de structures de bâtiments en acier :

1. La structure du cadre du portail présente une force simple, une voie de transmission de la force claire et une vitesse de construction rapide. Il est largement utilisé dans les bâtiments industriels et civils tels que les installations publiques industrielles, commerciales, culturelles et de divertissement.
2. Les structures à ossature de bâtiment en acier sont flexibles et peuvent former un espace plus grand. Il est largement utilisé dans les immeubles à plusieurs étages, les tours et les super tours, les immeubles de bureaux commerciaux, les centres de conférence et autres bâtiments.
3. L’avantage de Structure en treillis métallique est que les tiges de petite section peuvent être utilisées pour former des composants de plus grande section, qui sont souvent utilisés dans les bâtiments industriels et civils tels que les toits, les ponts, les tours de télévision, les tours de mât, les plates-formes marines de production de pétrole, les couloirs de tour, etc., avec de grandes portées ou hauteurs dans le bâtiment.
4. La structure en treillis d’acier est une structure spatiale d’ordre supérieur, statiquement indéterminée, composée de nombreuses tiges selon certaines règles. L’espace est de petite taille, léger, rigide et présente une bonne résistance sismique. Il peut être utilisé comme gymnase, salle d’exposition, toits de bâtiments tels que les auvents et les hangars.

1. Structures de bâtiment en acier à portique

La charpente métallique du portail comprend un profilé d’acier laminé à chaud ou soudé, un acier C/Z formé à froid et un tube d’acier comme principaux éléments porteurs de force et adopte une structure légère de toit et de mur. Le cadre Portal est la forme la plus courante de la structure légère en acier.

Le portique rigide est une structure dans laquelle les poutres et les colonnes sont reliées de manière rigide. Il présente les caractéristiques suivantes : structure simple, légèreté, contraintes raisonnables, construction simple. C’est pourquoi il est largement utilisé dans les bâtiments industriels, commerciaux, agricoles et institutionnels.

2. Structures à ossature de bâtiment en acier

La structure en acier est composée de poutres et de colonnes en acier qui peuvent supporter des charges verticales et horizontales. Les colonnes, les poutres, les contreventements et autres éléments sont reliés de manière rigide ou articulée pour former une disposition flexible et créer un espace plus grand. Il est largement utilisé dans les immeubles à plusieurs étages, les tours et les super tours, les immeubles de bureaux commerciaux, les centres de conférence et autres bâtiments.

3. Structure en treillis métallique

La structure en treillis métallique est constituée de plusieurs tiges articulées aux deux extrémités de chaque tige. Elle peut être divisée en deux catégories : la poutrelle plane et la poutrelle spatiale. Selon la section des pièces, elle peut être divisée en poutrelles tubulaires et en poutrelles à cornières. La ferme est généralement composée de la membrure supérieure, de la membrure inférieure, de la barre verticale, de l’âme diagonale et du support inter-ferroviaire. La quantité d’acier utilisée dans les fermes est inférieure à celle des poutres à âme pleine, le poids de la structure est plus léger et la rigidité est plus grande.

L’avantage de la ferme en acier est qu’elle permet de former des éléments plus importants avec des sections transversales plus petites. Il est souvent utilisé dans les toits, les ponts, les tours de télévision, les tours de mât, les plates-formes pétrolières maritimes et les couloirs de tours des bâtiments industriels et civils.

4. Structure en treillis métallique

La structure en grille comprend de nombreuses tiges selon une règle spécifique, avec une faible contrainte d’espace, un poids léger, une grande rigidité et une excellente résistance sismique. Il est utilisé comme gymnase, salle d’exposition, hangar à avions.

La composition du système d’atelier en acier à portique :

Les ateliers de construction métallique sont divisés en deux catégories : les ateliers en acier léger et les ateliers en acier lourd. Le système structurel de l’atelier est principalement composé de colonnes d’acier, de colonnes de vent, de colonnes de parapet, de poutres d’acier de toit, de poutres de grue, de contreventements entre les colonnes, de contreventements horizontaux de toit, de glissières de mur, de pannes de toit, de barres de liaison et d’autres composants. La structure primaire est le portique en acier, qui peut être à une seule portée, à plusieurs portées ou à plusieurs étages, avec une portée économique d’environ 24-30 m.

Nœuds communs du portique

Les nœuds particuliers du portique en acier comprennent le nœud de pied de poteau, la poutre, le nœud de poteau à poutre, le nœud de poutre de toit, le contreventement de poteau et de toit, le nœud de connexion de poutre de liaison et le support de gouttière.

La composition de la structure en acier

Pour la structure à ossature en acier, avec l’augmentation du nombre de couches et de la hauteur et le support d’une charge verticale importante, les exigences de résistance latérale (charge du vent, action sismique, etc.) deviennent les principales caractéristiques de support de la structure.

Le système de structure en acier est généralement divisé en structure de cadre, structure de contreventement de cadre, structure de mur de cisaillement de cadre et structure de tube de cadre.

Structure de la charpente: La structure est composée de colonnes et de poutres, qui supportent les forces verticales et latérales. Les colonnes d’acier utilisent généralement des colonnes d’acier en forme de H, des colonnes d’acier en forme de boîte ou des colonnes de béton en forme de tube d’acier.

Structure de contreventement de la charpente: La structure est composée de colonnes et de poutres, et des contreventements sont prévus entre les colonnes pour résister aux forces latérales.

Structure à murs de cisaillement: similaire à la structure à contreventement, sauf que le contreventement est remplacé par un mur de cisaillement pour résister aux forces latérales.
Le mur de cisaillement est généralement une dalle de béton ou une plaque d’acier, ou encore une structure composite acier-béton qui présente une meilleure rigidité latérale que les contreventements et dont la disposition est plus souple, ce qui convient aux structures de bâtiments plus élevés.

Structure de tube cadre: La structure est généralement composée d’un tube central en béton armé et d’un cadre extérieur en acier.

La forme du système utilise des cadres en acier pur dans le sens horizontal et dispose un nombre approprié de contreventements verticaux entre les colonnes dans le sens longitudinal afin de renforcer la rigidité longitudinale, de réduire la quantité d’acier utilisée dans le cadre et de former un espace plus grand.

Nœuds communs des structures à ossature métallique

Les nœuds courants d’une structure à ossature en acier comprennent le nœud du pied de colonne, le nœud de la poutre à la colonne, le nœud de la poutre à la poutre, le nœud du joint de colonne, le nœud du contreventement, le nœud de la poutre sur la colonne, etc.

La composition de la structure en treillis métallique

La poutrelle est une structure formée par une pluralité de tiges reliées par des charnières à l’extrémité de chaque tige et divisée en une poutrelle plane et une poutrelle spatiale. La forme de la section des pièces comprend la poutrelle en tube, la poutrelle en acier en forme de H, la poutrelle en forme de boîte, la poutrelle en acier à angle, etc. La ferme est généralement composée de membrures supérieures, de membrures inférieures, de barres verticales, de membrures d’âme et de contreventements entre les fermes. La quantité d’acier utilisée pour la poutrelle est inférieure à celle de la poutrelle en H, la structure est plus légère et la rigidité est plus grande. Il est largement utilisé dans les immeubles de grande hauteur, les structures de grande portée et les ponts.

La composition de la structure de la grille d’acier

La grille est une structure spatiale formée par la connexion de plusieurs tiges avec des nœuds dans une forme de grille spécifique. Il existe de nombreux types de grilles, qui sont classées selon différentes normes. Les différentes méthodes de composition se répartissent en grilles de système à croisillons, grilles de système à cônes triangulaires, grilles de système à cônes quadrangulaires et grilles de système à cônes hexagonaux. La grille plate est principalement composée de cordes, de diagonales, de nœuds intermédiaires, de nœuds de support, etc.

Structures de bâtiments en acier et béton armé

Économie

Le bâtiment à structure en acier utilise des technologies de conception et de traitement avancées et des méthodes de production à grande échelle, ce qui permet de réduire considérablement le coût. Simultanément, grâce à la simplicité et à la rapidité de son installation, il permet d’économiser de nombreux coûts de construction et permet aux entreprises ou aux promoteurs de mettre en production plus rapidement.

Les bâtiments traditionnels en béton armé ont un coût de construction civil élevé et une longue période de construction. Le coût est sensible à des facteurs imprévisibles, tels que les catastrophes naturelles, la construction en hiver et pendant la saison des pluies, et la hausse des prix des matériaux.

Calendrier de construction

Le bâtiment à structure métallique peut être livré et installé rapidement. L’installation devrait être terminée dans les quatre ou cinq mois suivant la signature du contrat, et elle n’est en principe pas affectée par les travaux d’hiver.
La vitesse de construction des structures traditionnelles en béton armé est lente, et la période de construction peut atteindre 8-10 mois ou plus.

Capacité de charge

Le poids du bâtiment à structure métallique n’équivaut généralement qu’à 1/6 de sa capacité portante de conception. Le poids des composants est beaucoup plus léger que celui des composants en béton armé.

Dans les bâtiments traditionnels en béton armé, le poids de la structure est souvent égal à sa capacité de charge nominale, et les éléments préfabriqués sont lourds, ce qui nécessite des équipements élevés pour le levage.

Coût de base

En raison de la légèreté du bâtiment à structure métallique, la force de réaction au bas de la colonne est faible, ce qui permet d’économiser de nombreux coûts de traitement des fondations.

Les bâtiments traditionnels en béton armé ont un traitement compliqué des fondations en raison de leur poids propre complexe. Plus de la moitié du coût total de la structure sera utilisée pour les fondations dans les sols de mauvaise qualité.

Résistance aux chocs

Les bâtiments à structure métallique présentent de grandes déformations avant leur destruction, ce qui est facile à détecter et à éviter. Simultanément, grâce à la légèreté et aux propriétés mécaniques des joints, la structure en acier présente une excellente performance sismique.

Les bâtiments traditionnels en béton armé sont basés sur les propriétés matérielles du béton. Par rapport aux structures légères en acier, les bâtiments en béton armé sont plus enclins aux ruptures fragiles et leur performance sismique est nettement inférieure à celle des bâtiments en acier.

Grand espace et plan d’étage

L’espace intérieur du bâtiment à structure métallique est spacieux, avec une portée allant jusqu’à 60m. Il peut être agrandi et reconstruit relativement facilement, et diverses canalisations industrielles peuvent être disposées de manière flexible.

La portée des bâtiments traditionnels en béton armé est limitée, et la technologie de la précontrainte doit être utilisée pour obtenir une portée supérieure à 15 m. L’aménagement de l’espace intérieur est limité, et il y a de nombreuses colonnes et un grand gaspillage d’espace. Après son achèvement, il est plus difficile de persuader sa structure. La conception structurelle est plus compliquée à coopérer avec d’autres professions.

Mobilité

Les boulons peuvent relier le bâtiment à structure en acier, et il peut être facilement démonté, transféré et assemblé sans trop de frais, et possède une forte mobilité. Il n’y a pratiquement aucune possibilité de mouvement dans les bâtiments traditionnels en béton armé.