Các phân loại phổ biến của khung không gian là gì?
I. Phân loại theo hình thức bề mặt (phân loại trực quan và cốt lõi nhất)
Đây là phân loại chính xác định hình thức bên ngoài và các tính chất cơ học cơ bản của khung không gian.
1. Khung không gian phẳng
Đặc điểm: Tất cả các bộ phận đều nằm trong một hoặc nhiều mặt phẳng song song và có hình dạng phẳng.
Ứng suất: Cấu trúc tấm không gian chịu ứng suất hai chiều, chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng.
Ưu điểm: Thiết kế, chế tạo và thi công tương đối đơn giản; thích hợp cho các hình dạng phẳng khác nhau (hình chữ nhật, hình tròn, đa giác).
Ứng dụng: Nhà máy công nghiệp lớn, nhà kho, phòng chờ, địa điểm thể thao đa chức năng (mái bao phủ sân thi đấu).
2. Khung không gian cong (Space Shell)
Đặc điểm: Các bộ phận tạo thành một hoặc nhiều bề mặt cong, có hình dạng không gian rõ ràng.
Ưu điểm: Hiệu suất cơ học tốt hơn, cho phép nhịp lớn hơn với ít vật liệu hơn; hình thức kiến trúc phong phú và có tính thẩm mỹ cao.
Các loại phổ biến:
Một. Vỏ không gian hình trụ: Bề mặt cong một chiều, giống như vỏ hình trụ. Thường được sử dụng trong sân ga xe lửa và nhà chứa máy bay.
b. Vỏ không gian hình cầu (mái vòm): Bề mặt hình cầu cong-kép. Đây là dạng vỏ không gian cổ điển và hiệu quả nhất, thích hợp cho các phòng tập thể dục, cung thiên văn và nhà hát.
c. Vỏ không gian hình parabol hyperbol (bề mặt hình yên-): Hình dáng năng động và có khả năng thoát nước tốt.
d. Lớp vỏ không gian bề mặt dạng-tự do: Bắt nguồn từ các dạng kiến trúc phức tạp, một sản phẩm của thiết kế tham số hiện đại, có độ khó kỹ thuật cao nhất.
II. Phân loại theo thành phần lưới (xác định bố cục thành viên bên trong)
Đây là cách phân loại cốt lõi nhất trong khung không gian phẳng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất ứng suất và mức tiêu thụ thép.
1. Hệ thống giàn chéo
Bao gồm các giàn phẳng giao nhau.
2. Hai{1}}trực giao/xiên: Các vì kèo giao nhau theo chiều dọc hoặc xiên, phù hợp với mặt phẳng hình chữ nhật.
3. Nút giao ba chiều: Gồm các giàn phẳng giao nhau một góc 60 độ . Phân bố ứng suất đồng đều hơn, độ cứng tốt, phù hợp với các mặt phẳng hình tròn và hình tam giác có nhịp-lớn.
4. Hệ thống kim tự tháp bốn mặt
Đơn vị cơ bản là một hình chóp ngược bốn mặt. Đây hiện là hệ thống khung không gian phẳng được sử dụng rộng rãi và hoàn thiện về mặt kỹ thuật.
Một. Kim tự tháp bốn mặt-trực giao: Bốn mặt của đế kim tự tháp song song với ranh giới tòa nhà. Độ cứng cao, phân bổ ứng suất đồng đều và ít loại thành viên hơn. b. Kim tự tháp tứ giác nghiêng: Bốn cạnh của đế kim tự tháp nghiêng một góc 45 độ so với ranh giới tòa nhà. Điều này dẫn đến sự phân bổ lực hợp lý hơn và tiết kiệm thép, nhưng việc xử lý ranh giới phức tạp hơn một chút.
c. Kim tự tháp tứ giác rỗng-/Kim tự tháp tứ giác hình ngôi sao-: Một số thành viên được loại bỏ khỏi dạng cơ bản để tạo ra một lưới phong phú hơn, phù hợp với nhịp trung bình để tiết kiệm vật liệu.
5. Hệ thống kim tự tháp tam giác
Đơn vị cơ bản là hình chóp tam giác. Nó mang lại chiều cao kết cấu cao hơn, độ cứng không gian tối đa và hiệu suất chịu tải-tối ưu, khiến nó phù hợp với các nhịp lớn hoặc bố cục phức tạp, nhưng việc xây dựng nút phức tạp hơn.
III. Phân loại theo số lớp kết cấu
1. Khung không gian hai lớp-: Xu hướng chủ đạo tuyệt đối. Bao gồm lớp hợp âm trên, lớp hợp âm dưới và lớp thành viên web trung gian. Nó có phạm vi kinh tế rộng (30m-120m).
2. Triple-layer Space Frame: Adds an intermediate chord layer. Suitable for ultra-large spans (>100m) hoặc tải nặng, cải thiện đáng kể độ ổn định và giảm kích thước lưới, nhưng việc xây dựng nút rất phức tạp.
3. Space Shell một lớp: Không có thành viên web; bề mặt cong được hình thành bởi một lưới một lớp. Nó có vẻ ngoài nhẹ nhàng và thẩm mỹ nhưng đòi hỏi độ ổn định cực cao và các kết nối nút cứng và thường được sử dụng cho các nhịp nhỏ đến trung bình.
IV. Phân loại theo loại nút kết nối (Ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và lắp đặt)
1. Khung không gian khớp nối bi bắt vít: Các nút là những quả bóng thép được kết nối bằng bu lông có độ bền-cao. Nó có mức độ đúc sẵn cao nhất, lắp đặt nhanh nhất và bề ngoài đơn giản. Nó là xu hướng chủ đạo cho các khung không gian phẳng.
2. Khung không gian khớp nối bi hàn: Các nút là những quả bóng thép rỗng và các thành viên được hàn vào các quả bóng tại-tại chỗ. Nó có khả năng chịu tải-cao và khả năng thích ứng mạnh mẽ, phù hợp với nhịp lớn, tải trọng nặng và kết cấu vỏ không gian cong phức tạp.
3. Khung không gian Nút giao nhau (Hàn giao nhau ống thép trực tiếp): Các bộ phận được cắt và hàn trực tiếp tại các giao điểm của chúng, loại bỏ nhu cầu về khớp bi. Nó có vẻ ngoài mịn màng và tiết kiệm thép nhưng đòi hỏi độ chính xác cực cao trong quá trình cắt và hàn. Thường được sử dụng trong các kết cấu giàn ống lớn.
V. Phân loại theo vật liệu sử dụng
1. Khung không gian bằng thép: Chủ đạo tuyệt đối, sử dụng thép kết cấu cacbon hoặc thép có độ bền-hợp kim thấp- bằng hợp kim nhôm: Cực nhẹ, chống ăn mòn-và có tính thẩm mỹ cao, phù hợp với những vị trí có yêu cầu đặc biệt về trọng lượng, khả năng chống ăn mòn hoặc hình thức kiến trúc (chẳng hạn như bể bơi, bể cá và mái che lối vào của các tòa nhà nổi bật) nhưng chi phí cao.
