Performances sismiques
1. Léger et haute résistance -, réduisant l'action sismique
Les bâtiments à structure métallique sont principalement composés d’acier. L'acier a une haute résistance. Pour répondre aux mêmes exigences de capacité portante, le poids propre - d'un bâtiment à structure en acier est environ deux fois plus léger, voire plus, que celui d'une structure en béton traditionnelle. Selon la formule de calcul de l’action sismique, la force sismique est proportionnelle à la masse du bâtiment. Le poids propre - plus léger réduit considérablement l'action sismique sur les bâtiments à structure en acier lors d'un tremblement de terre, réduisant ainsi le risque de dommages structurels. Par exemple, dans des zones ayant la même intensité sismique, la force sismique sur une résidence à structure en acier est nettement inférieure à celle sur une résidence en béton, offrant un avantage inhérent pour la résistance sismique de la structure.
2. Bonne ductilité et capacité de dissipation d'énergie -
L'acier a une bonne ductilité, ce qui signifie qu'il peut subir d'importantes déformations avant de se rompre sous contrainte. Dans un bâtiment à structure en acier soumis à un tremblement de terre, les composants peuvent absorber et dissiper l’énergie sismique par leur propre déformation, évitant ainsi une rupture fragile et soudaine de la structure. Par exemple, dans une usine industrielle de structures en acier située dans une zone frappée par un tremblement de terre -, lorsqu'un tremblement de terre se produit, les poutres et les colonnes en acier se plient et se déforment dans une certaine mesure, tout en maintenant la stabilité globale de la structure, ce qui permet de gagner du temps pour l'évacuation et le sauvetage du personnel.
3. Systèmes structurels flexibles
Les structures en acier peuvent être conçues dans divers systèmes structurels flexibles, tels que des structures à ossature, des structures contreventées à ossature - et des structures tubulaires. Ces systèmes structurels peuvent être optimisés en fonction des fonctions du bâtiment et des exigences sismiques. Dans une structure contreventée à cadre -, les contreventements peuvent augmenter efficacement la rigidité latérale de la structure. Lors d'un séisme, ils supportent l'essentiel des efforts horizontaux, tandis que la charpente assure l'intégrité spatiale et la capacité portante verticale de la structure. Les deux travaillent ensemble pour améliorer considérablement les performances sismiques de la structure.
4. Nœuds de connexion fiables
Les nœuds de connexion dans les structures en acier adoptent principalement des méthodes telles que le soudage et la connexion par boulons. Un nœud de connexion raisonnablement conçu peut assurer le transfert efficace des forces entre les composants et possède un certain degré de ductilité. Les nœuds soudés peuvent intégrer des composants dans un tout, et les nœuds connectés par boulons - permettent une certaine rotation des nœuds sous l'action sismique pour dissiper l'énergie sismique. Dans les bâtiments à structure métallique de grande hauteur -, les nœuds de connexion des colonnes de poutres - sont spécialement conçus pour non seulement supporter les charges verticales, mais également pour fonctionner de manière fiable sous les forces sismiques horizontales, garantissant ainsi la stabilité de la structure.
Résistance au vent - Performances
1. Haute résistance, vent fort - résistance à la charge
L'acier a une résistance élevée et les composants de la structure en acier peuvent résister à des forces de traction, des forces de compression et des moments de flexion importants. Sous l'action de vents forts, ils peuvent résister efficacement aux forces horizontales et aux moments de renversement générés par les charges de vent, empêchant ainsi la structure d'être endommagée ou de s'effondrer. Un phare à structure en acier situé dans une zone côtière, constamment attaqué par des vents forts tout au long de l'année, repose fermement sur sa structure en acier à haute résistance -, assurant la fonction de navigation normale.
2. Bonne intégrité structurelle
Les structures en acier forment un tout étanche grâce au soudage, à la connexion par boulons, etc., et la capacité de travail coopératif de chaque composant est forte. Lorsque les charges de vent agissent, la structure peut transférer uniformément la force du vent aux fondations, évitant ainsi les dommages aux composants locaux dus à des contraintes concentrées. Dans un gymnase à grande structure en acier à grande échelle -, le toit et la structure principale sont étroitement liés. Par temps de vent fort, la charge du vent peut être efficacement dispersée pour assurer la sécurité du bâtiment.
3. Forme raisonnable du bâtiment et coefficient de forme
Au cours de la phase de conception d'un bâtiment à structure en acier, la forme du bâtiment peut être optimisée sur la base de moyens tels que des essais en soufflerie - pour réduire le coefficient de forme. Une forme profilée du bâtiment peut réduire la résistance au vent, permettant au vent de circuler plus doucement sur la surface du bâtiment et réduisant la force du vent sur le bâtiment. Les bâtiments de très grande hauteur - - avec une forme de plan circulaire ou elliptique ont un coefficient de forme plus petit et de meilleures performances de résistance au vent - par rapport aux bâtiments de forme carrée -.
4. Bonne rigidité latérale
Pour les bâtiments de grande hauteur - et les structures en acier de grande hauteur, la rigidité latérale de la structure peut être considérablement augmentée en définissant un système de contreventement raisonnable, des murs de cisaillement ou des structures tubulaires. Sous l'action de vents forts, un petit déplacement latéral peut assurer la stabilité et la fonctionnalité de la structure, évitant ainsi les dommages structurels ou affectant le fonctionnement normal des équipements internes en raison d'une déformation excessive. Un immeuble de bureaux de très grande hauteur - - à structure en acier dans la ville repose sur le travail coopératif du tube central et de la charpente extérieure en acier pour avoir une rigidité latérale suffisante pour résister à l'invasion des vents forts.