Dalam bidang teknik konstruksi, struktur baja telah menjadi pilihan penting bagi bangunan modern karena sifat mekaniknya yang efisien dan kemampuan pemodelannya yang fleksibel. Menguasai bentuk-bentuk struktur dasar struktur baja dan logika pemilihannya adalah kunci untuk memasuki bidang profesional ini. Mari pelajari lima struktur umum: rangka portal baja ringan, rangka baja, kisi baja, membran kabel, dan rangka pipa, untuk membantu membangun sistem pengetahuan dengan cepat.

1. Struktur Rangka Portal Baja Ringan - Pilihan Hemat Biaya untuk Bangunan Kecil dan Menengah

Struktur Inti dan Karakteristik Mekanik
Rangka portal baja ringan terdiri dari rangka portal (sambungan kaku balok-kolom baja berpenampang H), sistem gording (baja berpenampang C/Z), dan sistem bresing struktur baja, membentuk sistem struktur baja planar yang menahan gaya. Keunggulan utamanya terletak pada desain penampang variabel - penampang balok dan kolom struktur baja dioptimalkan sesuai dengan perubahan gaya internal untuk mencapai efisiensi penggunaan material; atap dan dinding struktur baja menggunakan lembaran baja profil ringan (dengan berat sendiri hanya 0,1-0,3 kN/㎡), mengurangi beban pondasi hingga 40%-60% dibandingkan dengan struktur beton.

Skenario Aplikasi Umum
Cocok untuk bangunan industri (struktur baja bengkel ringan, pergudangan dan logistik) dan fasilitas komersial (ruang pameran, garasi) dengan bentang tunggal 20-30 meter dan tinggi atap dalam radius 10 meter. Proyek-proyek tipikal meliputi gudang dan bengkel produksi berstruktur baja JD Logistics untuk usaha kecil dan menengah, dengan masa konstruksi hanya 4-8 minggu dan biaya 20%-30% lebih rendah daripada struktur beton.

Tiga Faktor Kunci untuk Pemilihan
Kontrol bentang: Bila bentang melebihi 30 meter, rangka kaku tipe kisi atau penahan tengah bentang harus diadopsi untuk menghindari peningkatan berlebihan pada penampang balok dan kolom.
Adaptasi beban: Untuk beban derek ≤20 ton, rangka kaku jaring padat lebih disukai; untuk beban berat, beralihlah ke sistem rangka baja.
Desain sambungan: Sambungan balok-kolom yang kaku perlu memeriksa kapasitas transmisi momen lentur; sambungan berengsel hanya cocok untuk skenario tanpa derek atau dengan beban ringan. 

2. Struktur Rangka Baja - Pesulap Luar Angkasa untuk Bangunan Bertingkat

Karakteristik Struktural dan Keunggulan Sistem
Terdiri dari kolom baja (struktur baja berpenampang H, baja tabung melingkar) dan balok baja (struktur baja berpenampang H, baja balok komposit) melalui sambungan kaku (sambungan hibrida las penuh/las baut struktur baja), membentuk sistem penahan gaya spasial, yang dapat mencapai jarak antar kolom yang lebar, lebih dari 9 meter (misalnya, kisi-kisi kolom struktur baja 8,4 meter yang umum digunakan di gedung perkantoran). Dengan bekerja sama dengan sambungan engsel dan sistem penguat, sistem ini dapat beradaptasi secara fleksibel terhadap berbagai persyaratan perkuatan seismik (hingga perkuatan 8 derajat).

Jenis Bangunan yang Berlaku
Bangunan komersial bertingkat: bangunan perkantoran berstruktur baja 5-15 lantai (seperti seri SOHO), dengan bidang yang dapat dibagi bebas untuk memenuhi kebutuhan kantor terbuka.
Bangunan industri: struktur baja Bengkel berat (seperti bengkel pemrosesan mekanis), yang dapat membawa overhead crane seberat 50 ton atau lebih.
Bangunan tahan gempa: Daktilitasnya yang tinggi menjadikannya pilihan pertama untuk daerah rawan gempa (seperti Sichuan, Jepang).

Parameter Utama untuk Seleksi
Batasan rasio tinggi-lebar: Bila melebihi 1:5, tabung inti/rangka penguat harus diatur untuk mengendalikan rasio pergeseran antar lantai ≤1/250.
Bentuk sambungan: Pada zona seismik, prioritas diberikan pada desain anggota sambungan "strong weak member", dan kapasitas pembuangan energi ditingkatkan melalui pelat pengaku zona sambungan.
Pelat lantai komposit: Pelat lantai komposit lembaran baja profil (ketebalan 80-150 mm) dapat mengurangi tinggi balok baja dan meningkatkan pemanfaatan tinggi lantai.

3. Struktur Kisi Baja - Model Penahan Gaya Spasial untuk Bangunan Bentang Besar

Komposisi Geometris dan Keuntungan Mekanik
Terdiri dari anggota tabung baja (φ48-φ325) melalui sambungan bola (struktur baja bola berongga yang dilas/bola yang dibaut) yang disusun dalam pola kisi-kisi teratur (struktur baja piramida persegi, piramida segitiga, dll.), membentuk sistem penahan gaya struktur baja spasial, mencapai kekakuan lentur dua arah yang seimbang. Ketebalan kisi-kisi datar sekitar 1/10-1/15 bentang, dan kemiringan kisi-kisi lengkung (seperti kubah) adalah 1/6-1/8 bentang, dengan konsumsi baja keseluruhan struktur hanya 30-50 kg/㎡.

Skenario Aplikasi Landmark
Bangunan olahraga: struktur baja Gimnasium (seperti struktur pemeliharaan luar Sarang Burung), kolam renang struktur baja, yang mencakup bentang super besar 80-150 meter.
Pusat transportasi: struktur baja Terminal bandara (atap koridor di Bandara Internasional Beijing Daxing), mencapai ruang transparan bebas kolom.
Bengkel industri: struktur baja Bengkel produksi pesawat terbang (memerlukan bentang bersih lebih dari 300 meter), dikombinasikan dengan sistem derek gantung.

Poin Teknis untuk Seleksi
Adaptasi bidang: Kisi-kisi piramidal persegi dipilih untuk bidang persegi panjang; kisi-kisi tiga arah atau struktur kubah dipilih untuk bidang lingkaran.
Pemilihan sambungan: Untuk bentang ≤60 meter, sambungan bola yang dibaut digunakan (sudah dibuat di pabrik, mudah dipasang); untuk bentang yang sangat besar, sambungan bola yang dilas digunakan (dengan daya dukung lebih tinggi).
Beban atap: Beban geser salju harus diperiksa untuk atap dinding tirai kaca; hisapan angin (tekanan negatif lokal hingga -1,5kPa) harus dipertimbangkan untuk atap logam struktur baja.