Di bidang bangunan berstruktur - baja, rangka portal dan struktur rangka adalah dua sistem struktur yang umum, masing-masing dengan logika bantalan gaya - yang unik dan skenario yang dapat diterapkan. Pemahaman mendalam tentang karakteristik ini sangat penting untuk memilih sistem struktur bangunan secara rasional dan memastikan keamanan dan fungsionalitas bangunan.
Struktur Rangka Portal
(I) Paksa - membawa Logika
Perpindahan Beban VertikalSaat terkena beban vertikal (seperti berat atap, beban salju, dll.), balok rangka portal memindahkan beban ke kolom, lalu kolom memindahkannya ke pondasi. Balok rangka portal umumnya dirancang sebagai komponen lentur, dan menahan momen lentur yang dihasilkan oleh beban vertikal melalui kapasitas lenturnya. Karena balok dan kolom dihubungkan secara kaku, di bawah aksi beban vertikal, momen lentur negatif akan terjadi pada ujung balok, yang secara relatif mengurangi momen lentur bentang tengah balok, sehingga menjadikan sifat mekanik material lebih efisien.
Ketahanan Beban HorisontalUntuk beban horizontal (seperti beban angin, aksi seismik, dll.), rangka portal terutama bergantung pada kekakuan lateral kolom untuk menahannya. Di bawah pengaruh gaya horizontal, kolom, seperti balok kantilever, memindahkan gaya horizontal ke pondasi. Sambungan kaku pada sambungan balok - kolom dapat menahan putaran relatif balok dan kolom, sehingga memungkinkan seluruh struktur bekerja secara terkoordinasi untuk menahan gaya horizontal. Di bawah aksi beban angin, kolom yang mengarah ke arah angin menanggung tekanan, dan kolom yang mengarah ke bawah angin menanggung tegangan. Keseimbangan struktur dipertahankan melalui gaya aksial kolom dan gaya geser horizontal balok. Di bawah aksi gaya seismik, perpindahan lateral struktur akan menyebabkan deformasi lentur balok dan kolom serta rotasi sambungan. Rangka portal menghilangkan energi seismik melalui keuletan dan mekanisme disipasi energi - struktur untuk memastikan stabilitas struktural.
(II) Batasan yang Berlaku
Rentang RentangStruktur rangka portal cocok untuk bangunan dengan bentang - sedang. Umumnya, bentangnya biasanya antara 9 - 36 meter. Dalam rentang bentang ini, rangka portal dapat memberikan keunggulan kinerja strukturalnya secara penuh dan relatif ekonomis. Misalnya, pabrik industri umum, gedung penyimpanan, dll., sering kali memiliki bentang dalam rentang ini. Melalui desain penampang - dan konstruksi sambungan yang wajar, rangka portal dapat memenuhi kebutuhan ruang bangunan tersebut.
Batas KetinggianBiasanya, tinggi rangka portal lebih cocok antara 6 - 12 meter. Ketinggian yang berlebihan akan menambah panjang kolom yang dihitung, sehingga menimbulkan masalah stabilitas kolom yang menonjol. Ukuran penampang kolom perlu ditingkatkan atau dilakukan tindakan penguatan lainnya, sehingga meningkatkan biaya. Untuk beberapa bangunan dengan kebutuhan ruang lebih tinggi namun masih dalam kisaran ketinggian yang sesuai, seperti beberapa pabrik industri ringan - dan gudang logistik, struktur rangka portal adalah pilihan yang lebih tepat.
Karakteristik BebanSangat cocok untuk bangunan dengan beban atap dan beban derek yang relatif kecil. Karena kekakuan lateral struktur rangka portal yang relatif terbatas, untuk beban derek yang terlalu besar atau beban yang relatif besar seperti aksi seismik horizontal, desain khusus atau sistem struktur lainnya mungkin diperlukan. Namun, untuk pabrik industri umum tanpa derek atau dengan derek bertonase - kecil, serta bangunan penyimpanan dan komersial dengan persyaratan beban rendah, rangka portal dapat memenuhi persyaratan daya dukung - dan memiliki keekonomian yang baik pada saat yang bersamaan.
Struktur Rangka
(I) Paksa - membawa Logika
Perpindahan Beban VertikalPada struktur rangka, beban vertikal dipindahkan dari pelat lantai ke balok, kemudian balok memindahkan beban tersebut ke kolom, dan terakhir kolom meneruskannya ke pondasi. Baik balok maupun kolom merupakan bagian yang menahan beban utama, yang secara bersama-sama memikul momen lentur, gaya geser, dan gaya aksial yang dihasilkan oleh beban vertikal. Berbeda dengan rangka portal, di bawah aksi beban vertikal, distribusi gaya dalam balok dan kolom pada struktur rangka lebih kompleks, dan gaya dalam setiap anggota harus dihitung secara akurat melalui metode mekanika struktur.
Ketahanan Beban HorisontalUntuk beban horizontal, struktur rangka menahan melalui sistem rangka spasial yang terdiri dari balok dan kolom. Di bawah aksi gaya horizontal, baik balok maupun kolom akan menghasilkan deformasi lentur dan aksial. Struktur keseluruhan bekerja secara terkoordinasi melalui sambungan kaku sambungan balok - kolom untuk membentuk sistem penahan gaya spasial -. Kekakuan lateral struktur rangka terutama bergantung pada ukuran penampang balok dan kolom, sifat material, dan bentuk tata letak struktur. Di bawah aksi gaya seismik, struktur rangka menghilangkan energi seismik melalui pembentukan engsel plastis pada balok dan kolom serta mekanisme disipasi energi - untuk memastikan stabilitas struktural pada deformasi besar.
(II) Batasan yang Berlaku
Rentang dan TinggiStruktur rangka cocok untuk bangunan dengan bentang lebih besar dan ketinggian lebih tinggi. Bentangnya dapat berkisar dari puluhan meter hingga beberapa puluh meter, dan tingginya juga dapat dirancang secara fleksibel sesuai dengan kebutuhan fungsional bangunan. Ini banyak digunakan di gedung-gedung bertingkat - umum dan bertingkat - tinggi. Misalnya, gedung perkantoran, hotel, pusat perbelanjaan, dll., di kota memerlukan ruangan yang besar dan tata ruang yang fleksibel, dan struktur rangka dapat memenuhi persyaratan ini dengan baik. Melalui desain yang masuk akal dari penampang dan tata letak balok - kolom -, penciptaan ruang - yang besar dan ketinggian bangunan yang tinggi dapat dicapai.
Karakteristik BebanIni dapat menahan beban vertikal dan horizontal yang besar. Karena sistem penahan gaya spasial - dan integritas struktural yang tinggi pada struktur rangka, ia memiliki kinerja yang baik saat memikul beban besar. Untuk pabrik industri dengan beban derek besar, atau bangunan di area dengan intensitas benteng seismik tinggi, struktur rangka dapat memenuhi persyaratan daya dukungnya melalui desain yang masuk akal. Pada saat yang sama, ketika memikul beban horizontal seperti beban angin, struktur rangka juga dapat memastikan stabilitas lateralnya dengan menyesuaikan tata letak struktur dan ukuran komponen.
Persyaratan FungsionalSangat cocok untuk bangunan dengan persyaratan fleksibilitas tata ruang yang tinggi. Dinding bagian dalam pada struktur rangka umumnya merupakan dinding penahan beban - tanpa beban, yang dapat dilepas atau dipindahkan secara fleksibel sesuai dengan perubahan fungsi penggunaan, sehingga memudahkan pembagian dan renovasi ruang bagian dalam. Fleksibilitas ini membuat struktur rangka banyak digunakan pada bangunan komersial, gedung perkantoran, dan beberapa bangunan multi fungsi, serta dapat memenuhi beragam kebutuhan tata ruang dari pengguna yang berbeda.
Kesimpulannya, terdapat perbedaan nyata dalam logika bantalan gaya - dan batasan yang berlaku antara struktur rangka portal dan struktur rangka. Dalam desain teknik praktis, faktor-faktor seperti persyaratan fungsional bangunan, karakteristik beban, bentang, dan tinggi perlu dipertimbangkan secara komprehensif untuk memilih sistem struktur secara rasional, sehingga mencapai keselamatan, ekonomi, dan penerapan bangunan.