4. Estrutura de membrana de cabo - Uma pioneira flexível em modelagem arquitetônica

SComposição do sistema aPrincípio da Força de Suporte
Composto por cabos de estruturas de aço de alta resistência (φ12-φ100), materiais de membrana tensionados (membrana de PTFE/membrana de ETFE) e estruturas de aço de suporte (mastros/vigas circulares), formando uma forma hiperboloide estável por meio de pré-tensionamento. O material da membrana tem apenas 0,5-1,5 mm de espessura, com um peso próprio inferior a 1 kg/㎡, mas sua resistência à tração pode atingir 50-150 MPa. Em cooperação com a rede de cabos, pode atingir vãos sem suporte de mais de 200 metros.

Campos de aplicação inovadores
Arquitetura paisagística: estruturas de aço Coberturas de estádios (como o guarda-sol do Estádio de Xangai), coberturas de praças comerciais.
Arquitetura ecológica: estruturas de aço Estufas de jardim botânico (The Eden Project no Reino Unido), utilizando a alta transmitância de luz (95%) das membranas de ETFE para obter iluminação natural.
Edifícios temporários: estruturas de aço Grandes salas de exposição (Pavilhões Nacionais da Exposição Mundial), destacáveis e reutilizáveis (vida útil do material da membrana: 15-30 anos).

Considerações essenciais para seleção
Seleção do material da membrana: membranas de PTFE (autolimpantes, alta resistência às intempéries) são adequadas para estruturas de aço permanentes; membranas de PE (econômicas) são adequadas para instalações temporárias.
Condições de carga: A tensão da superfície da membrana sob condições climáticas extremas deve ser verificada (áreas com tufões precisam resistir a uma pressão de vento de 1,2 kPa, áreas com neve precisam de uma carga de neve de 1,0 kPa).
Projeto de busca de forma: determine a curvatura da superfície da membrana por meio de modelagem 3D, garantindo uma inclinação de drenagem ≥5% para evitar o acúmulo de água formando "bolsões de água".

5. Estrutura de Treliça de Tubos - Um Ator Transfronteiriço na Indústria e em Pontes

Características Estruturais e Vantagens do Material
Utilizando tubos de aço circulares (estruturas de aço sem costura/tubos com costura reta) conectados por juntas soldadas interseccionadas (estruturas de aço com intersecção direta e corte dos elementos) ou chapas de reforço, formando um sistema de suporte de força do tipo treliça. A rigidez à flexão da seção do tubo de aço é 30% a 50% maior do que a do aço de seção H, e a seção fechada apresenta excelente desempenho anticorrosivo (vida útil de até 50 anos após a galvanização), tornando-a particularmente adequada para ambientes úmidos/corrosivos.

Cenários de aplicação diversificados
Oficinas industriais: Telhados de fábricas de estruturas metálicas de máquinas pesadas (vãos de 40 a 60 metros), capazes de suportar cargas suspensas de mais de 30 toneladas.
Engenharia de pontes: pontes de estrutura de aço treliçada para rodovias (como a Ponte Gutian de Wuhan), com vão de até 150 metros, 60% mais leves que pontes de concreto.
Edifícios de exposição: Pavilhões de exposição com estruturas de aço de grande vão (Pavilhão da Feira de Cantão), alcançando uma estética linear simples com treliças de tubos retangulares.

Especificações Técnicas para Seleção
Forma da treliça: treliças triangulares para vãos curtos (<30 metros), treliças trapezoidais para vãos médios e treliças de cordas paralelas para vãos longos (facilitando a padronização dos nós).
Disposição dos elementos da alma: O comprimento do painel deve ser controlado entre 1,5 e 3 metros para evitar uma relação de esbeltez excessiva dos elementos (elementos de compressão λ≤150, elementos de tração λ≤300).
Tecnologia de juntas: As juntas de intersecção precisam ser processadas com máquinas de corte de linha de intersecção CNC, e o ângulo entre os tubos de derivação e os tubos principais deve ser ≥30° para garantir a qualidade da soldagem.

Decisão de Seleção em Cinco Etapas - Um Guia Prático para Iniciantes

Esclarecer as notas de extensão:
Vão pequeno (<30 metros): Estruturas de pórtico de aço leve (prioridade à economia).
Vão médio (30-60 metros): Estrutura de aço/treliça tubular (equilíbrio entre função e custo).
Grande vão (>60 metros): Estrutura de grade/membrana de cabo de estruturas de aço (dominada pelo desempenho espacial).

Analisar características de carga:
Dominado por carga estática (carga de telhado): Prioridade para grade/treliça.
Dominado por carga dinâmica (guindaste/terremoto): Prioridade para estrutura de aço (boa ductilidade).
Sensível à carga de vento/neve: As estruturas de aço com membrana de cabo precisam reforçar o projeto de pré-tensão.

Funções de construção de correspondências:
Requisitos de partição flexível: Estrutura de aço (pequenas seções de vigas e colunas, alta utilização de espaço).
Requisitos de transparência visual: estruturas de aço Estrutura de cabo-membrana (transmitância de luz do material da membrana opcional 20%-90%).
Suporte de equipamentos pesados: estruturas de aço Treliça de tubos (vantagem de alta rigidez).

Considere as condições de construção:
Taxa de pré-fabricação de fábrica: Grades esféricas aparafusadas (80% de processamento de fábrica) são adequadas para construção de estruturas de aço pré-fabricadas.
Capacidade de elevação no local: componentes supergrandes (como treliças de estruturas de aço de 50 toneladas) exigem guindastes de 500 toneladas.

Indicadores econômicos de equilíbrio:
Custo unitário de referência: Estrutura de portal de aço leve (800-1200 yuan/㎡) < estrutura de aço (1500-2500 yuan/㎡) < treliça de tubo (2000-3000 yuan/㎡) < grade de aço (2500-4000 yuan/㎡) < estruturas de aço com membrana de cabo (3000-8000 yuan/㎡).

O charme das estruturas de aço reside na perfeita união entre força e forma – diferentes formas estruturais de aço não são apenas produtos de leis mecânicas, mas também portadoras de criatividade arquitetônica. Iniciantes devem lembrar: não existe a melhor estrutura de aço, apenas a mais adequada. Através da correspondência tridimensional de vão, carga e função, combinada com as condições de construção e indicadores econômicos, decisões científicas podem ser tomadas em projetos reais.