โครงสร้างเหล็ก: โครงสร้างอเนกประสงค์ที่รองรับอาคารสมัยใหม่

คำนิยาม
เหล็กมีคุณสมบัติเด่นคือมีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา มีความแข็งแกร่งโดยรวมดี และทนต่อการเสียรูปได้ดี จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการก่อสร้างอาคารขนาดใหญ่ สูงพิเศษ และหนักพิเศษ วัสดุมีความเป็นเนื้อเดียวกันและสมมาตรที่ดี และเป็นวัตถุที่มีความยืดหยุ่นในอุดมคติ ซึ่งสอดคล้องกับสมมติฐานพื้นฐานของกลศาสตร์วิศวกรรมทั่วไปได้ดีที่สุด วัสดุมีความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ดี สามารถเสียรูปได้มาก และสามารถรับแรงกระทำแบบไดนามิกได้ดี ระยะเวลาก่อสร้างสั้น มีระดับความเป็นอุตสาหกรรมสูง และสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องจักรในระดับสูง
โครงสร้างเหล็กควรศึกษาเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเพื่อปรับปรุงความแข็งแรง ณ จุดครากให้ดีขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ ควรผลิตเหล็กชนิดใหม่ เช่น เหล็กรูปตัว H (หรือที่เรียกว่าเหล็กปีกกว้าง) เหล็กรูปตัว T และแผ่นเหล็กดัดลอน เพื่อตอบสนองความต้องการของโครงสร้างช่วงกว้างขนาดใหญ่และอาคารสูงพิเศษ
นอกจากนี้ ยังมีระบบโครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาที่ปราศจากสะพานความร้อน ตัวอาคารเองไม่ได้ประหยัดพลังงาน เทคโนโลยีนี้ใช้ตัวเชื่อมต่อพิเศษที่ชาญฉลาดเพื่อแก้ปัญหาสะพานความร้อนและความเย็นในอาคาร โครงสร้างโครงถักขนาดเล็กช่วยให้สายเคเบิลและท่อน้ำสามารถลอดผ่านผนังได้ ซึ่งสะดวกต่อการก่อสร้างและการตกแต่ง

คุณสมบัติ
1. วัสดุมีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา
เหล็กมีความแข็งแรงสูงและค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง เมื่อเทียบกับคอนกรีตและไม้ อัตราส่วนความหนาแน่นต่อความแข็งแรงของเหล็กค่อนข้างต่ำ ดังนั้น ภายใต้สภาวะความเค้นเดียวกัน โครงสร้างเหล็กจึงมีหน้าตัดเล็กและน้ำหนักเบา ขนส่งและติดตั้งได้ง่าย เหมาะสำหรับโครงสร้างที่มีช่วงกว้าง ความสูง และน้ำหนักบรรทุกมาก
2. เหล็กมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมในด้านความเหนียว ความยืดหยุ่น เนื้อวัสดุสม่ำเสมอ และความน่าเชื่อถือทางโครงสร้างสูง
เหมาะสำหรับรับแรงกระแทกและแรงกระทำแบบไดนามิก มีความต้านทานต่อแผ่นดินไหวได้ดี โครงสร้างภายในของเหล็กมีความสม่ำเสมอและใกล้เคียงกับเนื้อวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบไอโซโทรปิก ประสิทธิภาพการทำงานจริงของโครงสร้างเหล็กจึงสอดคล้องกับทฤษฎีการคำนวณมากขึ้น ดังนั้นโครงสร้างเหล็กจึงมีความน่าเชื่อถือสูง
3. การผลิตและการติดตั้งโครงสร้างเหล็กมีการใช้เครื่องจักรในระดับสูง
ชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กนั้นผลิตได้ง่ายในโรงงานและประกอบได้ง่ายในสถานที่ก่อสร้าง ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กที่ผลิตด้วยเครื่องจักรในโรงงานนั้นมีความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพการผลิตสูง ประกอบได้รวดเร็วในสถานที่ก่อสร้าง และระยะเวลาก่อสร้างสั้น โครงสร้างเหล็กเป็นโครงสร้างที่มีระดับความเป็นอุตสาหกรรมสูงที่สุด
4. โครงสร้างเหล็กมีประสิทธิภาพในการปิดผนึกที่ดี
เนื่องจากโครงสร้างแบบเชื่อมสามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์ จึงสามารถนำไปผลิตเป็นภาชนะรับแรงดันสูง ถังน้ำมันขนาดใหญ่ ท่อแรงดัน ฯลฯ ที่มีคุณสมบัติกันอากาศและกันน้ำได้ดี
5. โครงสร้างเหล็กทนความร้อนแต่ไม่ทนไฟ
เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 150 องศาเซลเซียส คุณสมบัติของเหล็กจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ดังนั้นโครงสร้างเหล็กจึงเหมาะสมสำหรับโรงงานที่มีอุณหภูมิสูง แต่เมื่อพื้นผิวของโครงสร้างได้รับความร้อนสูงถึงประมาณ 150 องศาเซลเซียส ควรป้องกันด้วยแผ่นฉนวนกันความร้อน เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 300-400 องศาเซลเซียส ความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่นของเหล็กจะลดลงอย่างมาก เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 600 องศาเซลเซียส ความแข็งแรงของเหล็กจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ ในอาคารที่มีข้อกำหนดด้านการป้องกันอัคคีภัยเป็นพิเศษ โครงสร้างเหล็กจะต้องได้รับการป้องกันด้วยวัสดุทนไฟเพื่อเพิ่มระดับความทนไฟ
6. โครงสร้างเหล็กมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนต่ำ
โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงและกัดกร่อน เหล็กจะเกิดสนิมได้ง่าย โดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างเหล็กจำเป็นต้องป้องกันสนิมด้วยการชุบสังกะสีหรือทาสี และบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ สำหรับโครงสร้างแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งในน้ำทะเล จำเป็นต้องใช้มาตรการพิเศษ เช่น "การป้องกันการกัดกร่อนด้วยบล็อกสังกะสี" เพื่อป้องกันการเกิดสนิม
7. คาร์บอนต่ำ ประหยัดพลังงาน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
การรื้อถอนอาคารโครงสร้างเหล็กแทบจะไม่ก่อให้เกิดขยะจากการก่อสร้าง และเหล็กสามารถนำไปรีไซเคิลและนำกลับมาใช้ใหม่ได้