Структурная система

Термин структурная система или структурный каркас в строительной инженерии относится к подсистеме здания или объекта, выдерживающей нагрузку . Структурная система передает нагрузки через взаимосвязанные элементы или члены.

Обычно используемые конструкции можно разделить на пять основных категорий в зависимости от типа первичного напряжения , которое может возникнуть в элементах конструкции при основных расчетных нагрузках. Однако любые два или более основных структурных типов, описанных ниже, могут быть объединены в одной конструкции, например, в здании или мосте , чтобы соответствовать функциональным требованиям конструкции. ^[1]

• Натяжные конструкции : Элементы натяжных конструкций подвергаются чистому растяжению под действием внешних нагрузок. Поскольку растягивающее напряжение равномерно распределено по площади поперечного сечения элементов, материал такой конструкции используется наиболее эффективно.
• Сжимающие конструкции : Сжимающие конструкции развивают в основном сжимающие напряжения под действием осевых нагрузок. Поскольку сжимающие конструкции подвержены прогибанию или неустойчивости, возможность этих отказов следует учитывать при их проектировании. При необходимости следует предусмотреть соответствующие распорки , чтобы избежать таких отказов.
• Фермы : Фермы состоят из прямых элементов, соединенных на концах шарнирными соединениями для формирования устойчивой конфигурации. Благодаря своему легкому весу и высокой прочности они являются одними из наиболее часто используемых типов конструкций.
• Сдвиговые конструкции: Это конструкции, такие как железобетонные или деревянные сдвиговые стены , которые используются в многоэтажных зданиях для уменьшения боковых перемещений из-за ветровых нагрузок и сейсмических возбуждений. Сдвиговые конструкции развивают в основном сдвиг в плоскости с относительно небольшими изгибающими напряжениями под действием внешних нагрузок.
• Изгибающие конструкции: Изгибающие конструкции развивают в основном изгибающие напряжения под действием внешних нагрузок. Касательные напряжения, связанные с изменением изгибающих моментов, также могут быть значительными и должны учитываться при их проектировании.

Структурная система высотного здания спроектирована так, чтобы выдерживать вертикальные гравитационные нагрузки, а также боковые нагрузки, вызванные ветром или сейсмической активностью. Структурная система состоит только из элементов, предназначенных для восприятия нагрузок, а все остальные элементы называются неструктурными.

Классификация структурной системы высотного здания была введена в 1969 году Фазлур Ханом и была расширена для включения внутренних и внешних структур. Основная система сопротивления боковой нагрузке определяет, является ли структурная система внутренней или внешней. ^[2] Возможны следующие внутренние структуры:

• Рама на петлях
• Жесткая рама
• Скрепленная рама и рама со стенками-скрепами
• Конструкции аутригеров (поддерживающие свесы )

Возможны следующие внешние конструкции:

• Контрфорсы
• Диагрид
• Экзоскелет
• Космическая ферма
• Суперкадр
• Трубка (структура)

• Базовая изоляция
• Кузов на раме (автомобильный)
• Усиленное ядро
• Подвеска с двойным поперечным рычагом (автомобильная)
• Стойка Макферсона (автомобильная)
• Монокок (автомобильный)
• Пространственная рама
• Ступенчатая стропильная система
• Superleggera (автомобильная)

• Список систем структурного каркаса на Phorio Standards