โครงสร้างเหล็กเบาและโครงสร้างเหล็กหนักเป็นระบบโครงสร้างทั่วไปสองระบบในสาขาการก่อสร้าง โดยแต่ละระบบมีลักษณะเฉพาะและสถานการณ์การใช้งาน ต่อไปนี้เป็นการขยายรายละเอียดของระบบโครงสร้างทั้งสองนี้:
I. ลักษณะและการประยุกต์ใช้โครงสร้างเหล็กเบา
ระบบการสร้างโครงสร้างเหล็กเบาส่วนใหญ่ใช้-เหล็กโครงสร้างประสิทธิภาพสูงและ-วัสดุเชิงฟังก์ชันที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น คาน H- น้ำหนักเบารีดร้อน- ส่วนเหล็กเชื่อมน้ำหนักเบา ส่วนเหล็กเชื่อมความถี่สูง- ส่วนเหล็กผนังบาง-ขึ้นรูปเย็น แผ่นเหล็กบาง และท่อเหล็กผนังบาง- วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความแข็งแรงสูง แต่ยังมีน้ำหนักเบา สะดวกในการขนส่งและติดตั้ง โครงสร้างเหล็กเบามีหลากหลายรูปแบบ รวมถึงบ้านโครงเหล็กพอร์ทัลน้ำหนักเบา โครงสร้างเหล็กผนังบาง-ขึ้นรูปเย็น- และโครงสร้างท่อเหล็ก
ในตอนแรก โครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาส่วนใหญ่จะใช้สำหรับอาคารที่รับน้ำหนักและช่วงค่อนข้างน้อย เช่น โกดังขนาดเล็กและอาคารโรงงานธรรมดา อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 ขอบเขตการใช้งานของโครงสร้างเหล็กเบาได้ขยายออกไปอย่างมาก และปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในคลังสินค้า สำนักงาน โรงงานอุตสาหกรรม สนามกีฬา และอาคารประเภทอื่น ๆ อีกมากมาย โครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความแข็งแรงหลังการโก่งของราง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการทำให้ซี่โครงแข็งขึ้น และลดการใช้เหล็กด้วย โครงสร้างเหล็กเบาโดยทั่วไปเหมาะสำหรับเครนที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 20 ตัน สำหรับเครนขนาดใหญ่- จำเป็นต้องมีโครงสร้างเหล็กหนักเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยที่เพียงพอ
ครั้งที่สอง ลักษณะและการประยุกต์โครงสร้างเหล็กหนัก
โครงสร้างเหล็กหนักส่วนใหญ่จะใช้ในอาคารที่รับน้ำหนักได้มากและมีพื้นที่ช่วงกว้าง เช่น โรงงานปิโตรเคมีขนาดใหญ่ โรงงานตีเครื่องจักรขนาดใหญ่ สิ่งอำนวยความสะดวกของท่าเรือ สนามกีฬาขนาดใหญ่- ศูนย์นิทรรศการ และอาคารโครงสร้างเหล็กที่มีความสูง-หรือสูงมาก- อาคารเหล่านี้ต้องการความเสถียรของโครงสร้างและความสามารถในการรับน้ำหนัก-ที่มากขึ้น ดังนั้นวัสดุและส่วนประกอบที่ใช้จึงมีความหนาและแข็งแรงกว่า
ที่สาม คำจำกัดความของโครงสร้างเหล็กเบาและหนัก
ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างโครงสร้างเหล็กเบาและหนัก ในการใช้งานจริง ผู้ออกแบบและผู้จัดการโครงการอาจกำหนดได้ว่าโครงสร้างเป็นเหล็กเบาหรือเหล็กหนัก โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่:
1. ความสามารถในการยกของเครน: หากความสามารถในการยกมากกว่าหรือเท่ากับ 25 ตัน โดยทั่วไปถือว่าเป็นโครงสร้างเหล็กที่มีน้ำหนักมาก
2. ปริมาณการใช้เหล็กต่อตารางเมตร: หากปริมาณการใช้เหล็กต่อตารางเมตรมากกว่าหรือเท่ากับ 50 กก./ตร.ม. ถือได้ว่าเป็นโครงสร้างเหล็กที่มีน้ำหนักมาก
3. ความหนาของแผ่นเหล็กส่วนประกอบหลัก: หากความหนาของแผ่นเหล็กส่วนประกอบหลักมากกว่าหรือเท่ากับ 10 มม. จะพบได้ค่อนข้างน้อยในโครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบา
4. ค่าอ้างอิงอื่นๆ: ได้แก่ ราคาต่อตารางเมตร น้ำหนักส่วนประกอบสูงสุด ช่วงสูงสุด รูปแบบโครงสร้าง ความสูงของชายคา ฯลฯ ทั้งหมดนี้สามารถใช้เป็นข้อมูลเชิงประจักษ์ในการพิจารณาว่าอาคารโรงงานเป็นเหล็กหนักหรือเหล็กเบา
5. มาตรฐานแห่งชาติและเอกสารทางเทคนิค: ในความเป็นจริง คำว่า "เหล็กหนัก" ไม่มีอยู่ในมาตรฐานแห่งชาติและเอกสารทางเทคนิค หากต้องการแยกความแตกต่างจากโครงสร้างเหล็กเบา ควรจะเรียกโครงสร้างเหล็กทั่วไปว่า "เหล็กธรรมดา" มากกว่า โครงสร้างเหล็กธรรมดามีขอบเขตที่กว้าง ครอบคลุมโครงสร้างเหล็กต่างๆ โดยไม่คำนึงถึงความสามารถในการรับน้ำหนัก และแม้กระทั่งรวมถึงโครงสร้างเหล็กเบาในหลายๆ ด้านด้วย
6. คำจำกัดความของเหล็กไฟ: เหล็กไฟยังเป็นคำที่ค่อนข้างคลุมเครือ โดยทั่วไปมีการตีความสองแบบ: แบบหนึ่งหมายถึงโครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาที่ทำจากเหล็กกลมและเหล็กมุมเล็กที่กล่าวถึงใน 《รหัสสำหรับการออกแบบโครงสร้างเหล็กแสดง ส่วนอีกแบบหนึ่งหมายถึงโครงสร้างเฟรมพอร์ทัลเว็บ-แข็งเรื่องเดียว-ที่มีหลังคาน้ำหนักเบาและผนังด้านนอกที่ระบุไว้ใน 《ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับโครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาของพอร์ทัลเฟรมแบบด่วนด่วน ในปัจจุบัน คำว่า "เหล็กน้ำหนักเบา" ส่วนใหญ่หมายถึงอย่างหลัง เช่น โครงสร้างที่มีวัสดุหุ้มน้ำหนักเบา
โดยสรุป ความแตกต่างระหว่างเหล็กน้ำหนักเบาและเหล็กธรรมดาไม่ได้อยู่ที่น้ำหนักของโครงสร้าง แต่อยู่ที่น้ำหนักของวัสดุหุ้มที่เหล็กนั้นรับ ในแง่ของแนวคิดการออกแบบโครงสร้าง โครงสร้างเหล็กน้ำหนักเบาและโครงสร้างเหล็กธรรมดามีความสอดคล้องกัน ทั้งสองมีเป้าหมายเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการใช้งานและความปลอดภัยของอาคาร
