A könnyű acélszerkezetek és a nehéz acélszerkezetek két gyakori szerkezeti rendszer az építőiparban, amelyek mindegyike egyedi jellemzőkkel és alkalmazási forgatókönyvekkel rendelkezik. Az alábbiakban e két szerkezeti rendszer részletes kibővítése látható:
I. Könnyűacél szerkezetek jellemzői és alkalmazásai
A könnyű acélszerkezetű építési rendszerek főként nagy-hatékonyságú szerkezeti acélt és nagy-hatékonyságú funkcionális anyagokat használnak, mint például melegen hengerelt könnyű H-gerendák, könnyű hegesztett acélprofilok, nagy-frekvenciás hegesztésű acélprofilok, hidegen-alakított vékony{5}}acéllemezek} és vékonyfalú acélszelvények, cső{6}. Ezek az anyagok nemcsak nagy szilárdságúak, hanem könnyűek is, megkönnyítve a szállítást és a telepítést. A könnyű acélszerkezetek különféle formákban kaphatók, beleértve a könnyű portálos acélvázas házakat, a hidegen alakított, vékonyfalú{10}}acélszerkezeteket és az acélcsőszerkezeteket.
Kezdetben a könnyű acélszerkezeteket elsősorban viszonylag kis terhelésű és fesztávú épületekhez használták, mint például kis raktárak és egyszerű gyárépületek. Az 1980-as évek óta azonban a könnyű acélszerkezetek alkalmazási köre nagymértékben bővült, és mára széles körben alkalmazzák őket raktárakban, irodákban, ipari üzemekben, sportlétesítményekben és sok más épülettípusban. A könnyű acélszerkezeteket a szalag kihajlás utáni szilárdságának figyelembevételével tervezték, ami csökkenti a merevítő bordák szükségességét, és ezáltal csökkenti az acélfogyasztást. A könnyű acélszerkezetek általában 20 tonnánál kisebb űrtartalmú darukhoz alkalmasak. A nagy-űrtartalmú daruknál nehéz acélszerkezetekre van szükség a megfelelő biztonság érdekében.
II. Nehéz acélszerkezetek jellemzői és alkalmazásai
A nehéz acélszerkezeteket főként olyan épületekben használják, amelyek nagy terhelést viselnek és nagy fesztávolságúak, például nagy petrolkémiai üzemekben, nagy gépi kovácsoló üzemekben, kikötői létesítményekben, nagy-fesztávú stadionokban, kiállítási központokban, valamint magas- vagy szuper magas{2}} acélszerkezetű épületekben. Ezek az épületek nagyobb szerkezeti stabilitást és teherbírást{4}}igényelnek, ezért a felhasznált anyagok és alkatrészek vastagabbak és erősebbek.
III. A könnyű és nehéz acélszerkezetek meghatározása
Nincs egyértelmű határ a könnyű és nehéz acélszerkezetek között. A gyakorlati alkalmazásokban a tervezők és a projektmenedzserek különböző tényezők alapján határozhatják meg, hogy egy szerkezet könnyű vagy nehézacélhoz tartozik. Ezek a tényezők a következők:
1. Daru teherbírása: Ha az emelőképesség nagyobb vagy egyenlő, mint 25 tonna, általában nehéz acélszerkezetnek tekintik.
2. Acél fogyasztás négyzetméterenként: Ha a négyzetméterenkénti acélfogyasztás nagyobb vagy egyenlő, mint 50 kg/m², akkor nehéz acélszerkezetnek tekinthető.
3. A fő alkotóelemek acéllemezeinek vastagsága: Ha a fő alkotóelemek acéllemezeinek vastagsága nagyobb vagy egyenlő, mint 10 mm, ez viszonylag ritka a könnyű acélszerkezeteknél.
4. Egyéb referenciaértékek: Ide tartoznak a négyzetméterenkénti költség, a maximális alkatrésztömeg, a maximális fesztáv, a szerkezeti forma, az eresz magassága stb. Ezek mind empirikus adatokként szolgálhatnak annak meghatározásához, hogy egy gyárépület nehéz vagy könnyű acélból készül-e.
5. Nemzeti szabványok és műszaki dokumentumok: Valójában a "nehéz acél" kifejezés nem létezik a nemzeti szabványokban és műszaki dokumentumokban. A könnyű acélszerkezetektől való megkülönböztetéshez helyénvalóbb lehet az általános acélszerkezeteket "közönséges acélnak" nevezni. A közönséges acélszerkezetek hatóköre széles, a teherbírástól függetlenül felöleli a különféle acélszerkezeteket, sőt a könnyű acélszerkezetek számos aspektusát is.
6. A könnyűacél definíciója: A könnyűacél is viszonylag homályos fogalom. Általában kétféle értelmezés létezik: az egyik a 《Code for Design of Steel Structures express-ben említett, kerek acélból és kisszögű acélból készült könnyű acélszerkezetekre vonatkozik, a másik az egy-szintes tömör-webportál vázszerkezeteire, könnyű tetőkkel és külső falakkal, amelyeket a 《Technical Expresselweight Steelweights Frauctures. Jelenleg a "könnyűacél" kifejezés elsősorban az utóbbira, azaz a könnyű burkolatú szerkezetekre vonatkozik.
Összefoglalva, a könnyűacél és a közönséges acél közötti különbség nem magának a szerkezetnek a súlyában, hanem az általa viselt burkolóanyagok súlyában rejlik. A szerkezeti tervezési koncepciók tekintetében a könnyű acélszerkezetek és a közönséges acélszerkezetek egységesek; mindkettő célja az épületek funkcionális és biztonsági követelményeinek való megfelelés.
