Muchos edificios emblemáticos utilizan sistemas avanzados de estructura de acero, que no solo garantizan la seguridad del edificio, sino que también mejoran en gran medida la belleza y la practicidad del edificio.
Nos centraremos en varios tipos de sistemas de estructura de acero ampliamente utilizados y analizaremos en detalle sus respectivas características y escenarios de aplicación en diferentes tipos de edificios. Esperamos ayudarlo a comprender mejor los elementos de los sistemas de estructura de acero y, de este modo, brindarle una referencia valiosa para sus decisiones de diseño, construcción o inversión en edificios.
Ventajas del sistema de estructura de acero
Alta resistencia y durabilidad: Gracias a su alta resistencia, el acero puede soportar cargas pesadas y condiciones ambientales extremas, lo que lo hace adecuado para edificios de gran altura y estructuras de gran envergadura. Su excelente resistencia a la corrosión y durabilidad garantizan el uso a largo plazo de las estructuras de acero en entornos hostiles y reducen los costos de mantenimiento.
Flexibilidad de diseño: La plasticidad y las características de ligereza del acero permiten a los diseñadores lograr diseños arquitectónicos complejos e innovadores para satisfacer diversas formas de construcción y requisitos funcionales. Las estructuras de acero pueden adaptarse de manera flexible a diferentes estilos arquitectónicos y formas estructurales, y admiten diseños abiertos y de espacios grandes.
Eficiencia de la construcción: La rápida instalación de estructuras de acero prefabricadas acorta enormemente el período de construcción, al tiempo que reduce la intensidad de mano de obra de la construcción en el lugar, lo que reduce el costo total de construcción. Esto hace que las estructuras de acero sean especialmente destacadas en proyectos que requieren una entrega rápida.
Sostenibilidad: La reciclabilidad del acero hace que cumpla con los estándares de construcción ecológica, ayuda a reducir los desechos de la construcción y puede reutilizarse después de que se derribe el edificio. Como material de construcción sostenible, las estructuras de acero ayudan a promover conceptos arquitectónicos respetuosos con el medio ambiente y que ahorran energía.
Tipos comunes de sistemas de estructuras de acero
1. Sistema de estructura portante plana
La estructura portante plana está formada por planos paralelos que soportan principalmente cargas verticales y parte de cargas horizontales. Este tipo de sistema suele tener una estructura sencilla y es fácil de construir, y es adecuado para requisitos funcionales relativamente simples.
Es adecuado para fábricas, almacenes, edificios comerciales, etc. Estos edificios tienen requisitos de carga relativamente equilibrados y diseños estructurales relativamente regulares. El sistema de soporte de carga plano puede cumplir con estos requisitos de manera eficiente.
2. Sistema de marco rígido
El marco rígido resiste cargas verticales y horizontales a través de la conexión rígida entre vigas y columnas de acero. Su conexión rígida puede dispersar y transferir cargas de manera efectiva, y es particularmente adecuada para estructuras que requieren alta resistencia y alta estabilidad.
Es adecuado para edificios de oficinas de gran altura, hoteles, apartamentos y otros edificios. Estos edificios suelen tener que soportar grandes fuerzas horizontales y cargas verticales. El sistema de armazón rígido puede proporcionar un soporte sólido y resistencia a los terremotos.
3. Marco de soporte y sistema de muro de corte
El sistema de marco de soporte o muro de corte resiste cargas laterales (como la fuerza del viento y la fuerza del terremoto) mediante la colocación de columnas de soporte o muros de corte para mejorar la estabilidad y la resistencia sísmica de la estructura general.
Ampliamente utilizado en edificios de gran altura en áreas propensas a terremotos, como edificios residenciales de gran altura, edificios comerciales, etc. Los sistemas de muros de corte pueden mejorar eficazmente el rendimiento sísmico y son la solución preferida para edificios en áreas de alto riesgo.
4. Sistema voladizo
El sistema de voladizos reduce el impacto de las vibraciones en edificios de gran altura mediante cerchas horizontales o marcos de acero que conectan el tubo central y la estructura periférica. Su diseño es capaz de mejorar eficazmente la resiliencia sísmica y la estabilidad dinámica de la estructura.
Adecuado para edificios de gran altura, como rascacielos, que tienen requisitos de altura y carga de viento. El sistema de voladizo puede mejorar eficazmente la estabilidad y la comodidad del edificio.
5. Sistema tubular
El sistema tubular utiliza estructuras de tubos de soporte triangulares o cuadrados para mejorar la estabilidad general. Este diseño distribuye eficientemente la carga y ofrece un alto nivel de estabilidad estructural.
Común en edificios de grandes dimensiones como estadios y centros de exposiciones. Estos edificios suelen requerir un gran espacio abierto y el sistema tubular puede proporcionar una gran flexibilidad espacial al tiempo que garantiza la estabilidad.
6. Sistema de tubos enmarcados
El sistema de tubos enmarcados utiliza tubos de acero o de hormigón para mejorar el rendimiento sísmico de la estructura. Los componentes tubulares suelen tener una gran rigidez y resistencia, lo que puede resistir eficazmente las fuerzas laterales de los desastres naturales, como los terremotos.
Adecuado para edificios de gran altura y súper altos, especialmente en áreas propensas a terremotos, puede proporcionar una mayor resistencia sísmica y estabilidad general.
7. Sistema de tubos agrupados
El sistema de tubos en haz está compuesto por múltiples estructuras tubulares conectadas para mejorar la capacidad de carga general. Este sistema puede mejorar significativamente la resistencia de la estructura a la compresión y la flexión, lo que lo hace ideal para edificios con altas exigencias de carga.
Se utiliza principalmente en edificios de gran altura y estructuras complejas, puede proporcionar una gran capacidad de carga y una mayor estabilidad estructural.
8. Sistema de estructura de fuerza espacial
El sistema estructural de fuerza espacial se refiere a un sistema estructural compuesto por diversas formas de elementos estructurales (como varillas, cables, membranas, etc.), que utiliza la interacción entre estos elementos para soportar la carga. Incluye principalmente los siguientes tipos:
- Estructura de rejilla: está compuesta por múltiples varillas escalonadas para formar una estructura tipo rejilla, que es adecuada para edificios de gran envergadura. Se utiliza a menudo en lugares como estadios, centros de exposiciones y aeropuertos, y puede proporcionar un gran espacio abierto.
- Estructura de suspensión de cables: soporta cargas mediante cables tensados, generalmente utilizados en puentes o techos de grandes luces. La estructura de suspensión de cables puede dispersar eficazmente la carga y adaptarse a una amplia gama de luces.
- Estructura de membrana de cable: combina las características de los cables y las membranas, y se utiliza habitualmente en edificios temporales o salas de exposiciones. Mediante la tensión de cables y membranas se puede conseguir una forma estructural ligera y eficiente.
Aplicación del sistema de estructura de acero en diferentes edificios
Edificios de gran altura
En edificios de gran altura, los sistemas de marcos rígidos, los sistemas de marcos tubulares y los sistemas de haces de tubos son aplicaciones comunes de estructuras de acero.
- El sistema de marco rígido proporciona una fuerte resistencia a la carga a través de la conexión rígida de vigas de acero y columnas de acero, lo que es adecuado para los requisitos de carga vertical y horizontal de edificios de gran altura.
- El sistema de tubos de marco utiliza tubos de acero u hormigón para mejorar el rendimiento sísmico, lo que es particularmente adecuado para edificios de gran altura en áreas propensas a terremotos.
- El sistema de tubos agrupados combina múltiples estructuras tubulares para mejorar la capacidad portante general, algo común en edificios de gran altura.
Edificios de gran longitud
Edificios de gran longitud Por ejemplo, en gimnasios y centros de exposiciones se suelen utilizar estructuras de rejilla, estructuras de cables y estructuras de membranas de cables.
- La estructura de rejilla puede soportar grandes cargas y es adecuada para edificios que requieren espacios abiertos.
- La estructura de suspensión de cable se utiliza generalmente en el diseño de puentes y techos, puede distribuir cargas de manera efectiva y es adecuada para estructuras que abarcan largas distancias.
- La estructura de membrana del cable es liviana y posee alta resistencia a la tracción, lo que la hace ampliamente utilizada en estructuras temporales y salas de exposiciones.
Edificios industriales
Los edificios industriales utilizan en su mayoría sistemas de estructuras portantes planas y sistemas de marcos de soporte.
- Las estructuras portantes planas son adecuadas para edificios como fábricas y almacenes. Su diseño sencillo y sus características constructivas eficientes satisfacen los requisitos de los edificios industriales.
- Los sistemas de marcos arriostrados se utilizan para edificios industriales que requieren una resistencia lateral más fuerte, especialmente en áreas propensas a terremotos.
Puentes e infraestructura
Las estructuras de suspensión de cables y los sistemas tubulares se utilizan a menudo en puentes y otras infraestructuras como túneles y centros de transporte.
- Las estructuras de suspensión de cables son un diseño común para puentes que pueden soportar grandes luces y condiciones de carga variables.
- Los sistemas tubulares aumentan la estabilidad de la estructura a través de soportes tubulares y son comunes en proyectos de infraestructura como grandes puentes y túneles.
Requisitos de construcción del sistema de estructura de acero
Fase de diseño
Durante la fase de diseño, se deben tener en cuenta en su totalidad las cargas, las condiciones ambientales y los requisitos funcionales del edificio. Las cargas incluyen cargas verticales (como peso muerto, cargas de uso) y cargas horizontales (como cargas de viento y sísmicas).
Consideramos la distribución espacial y utilizamos la eficiencia al diseñar para garantizar que nuestra estructura de acero pueda soportar estas cargas de manera efectiva mientras se adapta a factores como el clima, los cambios de temperatura, los terremotos, etc. en el entorno.
Selección de materiales
La selección de materiales es crucial para el rendimiento de las estructuras de acero. Para seleccionar acero de alta resistencia con excelente capacidad de carga, el acero también debe tratarse con anticorrosión. Nuestros métodos de tratamiento anticorrosión comunes incluyen galvanizado por inmersión en caliente y revestimiento anticorrosión para garantizar la durabilidad del acero en diversas condiciones ambientales y extender la vida útil de la estructura.
Seguridad en la construcción
Para garantizar la seguridad de los trabajadores y la calidad de la construcción de la estructura, se deben cumplir estrictamente las normas de seguridad y los procesos de construcción pertinentes. Se requiere una evaluación detallada de los riesgos en el lugar de construcción y se toman las medidas de protección de seguridad necesarias, como redes de protección, cinturones de seguridad e inspecciones periódicas de los equipos mecánicos.
Impacto ambiental
Durante la construcción de estructuras de acero se pueden generar ruido, polvo y otros contaminantes, por lo que es necesario tomar medidas para reducir estos impactos en el medio ambiente circundante. Utilice equipos y tecnología de construcción avanzados para controlar las emisiones de ruido y polvo y garantizar que el proceso de construcción no cause efectos adversos a los residentes circundantes ni al entorno ecológico.
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