Skip to content

Space Frame – rakenteiden edut ja versiot

January 19 2022 | updated on May 21 2025

Yleiskatsaus

Useimmiten rakennesuunnittelussa ja/tai arkkitehtuurissa käytetty avaruusrunko (jota kutsutaan myös 3D-ristikoksi tai avaruusrakenteeksi) on jäykkä rakenne, joka koostuu useista geometrisesti toisiinsa liitetyistä tukijaloista.

Yksi avaruusrakenteen suurimmista eduista on sen lujuus, jonka ansiosta voidaan luoda suuria alueita, joissa on vain vähän tai ei lainkaan sisäisiä tukirakenteita – teollisuusrakennuksia, stadioneita, lentokenttiä ja niin edelleen. Tämä on mahdollista avaruusrakenteen luontaisen jäykkyyden ansiosta – se muistuttaa tässä suhteessa hieman tavallista ristikkoa, koska painon aiheuttama paine välittyy kunkin jousen koko pituudelle.

Tyypillisin käyttökohde avaruusrungolle on jäykkyysmatriisi – avaruusrunkoelementtien laskennallinen verkko (yleensä – pyramidin muotoinen), ja ne rakennetaan yleensä joko teräsputkista tai alumiinista. Teknisesti ottaen tällaista rakennetta voidaan kutsua isotrooppiseksi vektorimatriisiksi, ja sitä voidaan myös muuttaa monin eri tavoin – muuttamalla jousien pituutta voidaan tuottaa muita geometrisia elementtejä rakenteeksi.

Tilakehysten tyypit

Tilakehysrakenteiden luokitteluun voidaan käyttää useita eri järjestelmiä. Tässä on esimerkiksi tilakehystyyppien luokittelu elementtien järjestysjärjestyksen mukaan:

  • Kolmikerroksinen verkko. Tilakehyselementtejä on kolme kerrosta, ja kaikki kolme ovat samansuuntaisia keskenään. Ne on liitetty toisiinsa diagonaalipalkeilla, ja rakenteet kokonaisuudessaan ovat suurimman osan ajasta tasaisia.
  • Kaksikerroksinen verkko. Kaksi kerrosta elementtejä, jotka ovat samansuuntaisia keskenään ja jotka on yhdistetty lävistäjillä.
  • Yksikerroksinen verkko. Yksi kerros elementtejä, jotka sijaitsevat rakenteen pinnalla.

Toisaalta on olemassa myös vähemmän tekninen luokittelu, jossa avaruuden kehysrakenteet luokitellaan siten, että kokonaisrakenne on erotteleva metriikka. Näin ollen meillä on kolme pääasiallista avaruuskehystyyppiä:

  • Pallomaiset kupolit (ja muita monimutkaisempia muotoja). Vaatii yleensä melko paljon tukea joko rakenteen ulkopuolelta tai käyttämällä pyramidin tai tetraedrin muotoisia moduuleja itse rakenteessa.
  • Tynnyriholvit. Tyypillisesti se ei vaadi minkäänlaista lisätukea, kuten edellä on kuvattu, mutta siinä on poikkileikkaus sisäpuolisen tuen välineenä.
  • Tilatason kattorakenteet. Rakenne, joka koostuu useista tasomaisista alarakenteista. Koko rakenne on tuettu diagonaalien varaan ja paino on jaettu vaakapalkkien varaan.

On olemassa myös useita muita rakennetyyppejä, jotka voidaan luokitella avaruusrungoiksi mutta jotka eivät kuulu mihinkään edellä mainituista luokista. Joitakin tällaisia rakennetyyppejä ovat esimerkiksi riippuvat kannet, pliseeratut metallirakenteet, pneumaattiset rakenteet ja niin edelleen.

Avaruusrunkojen komponentit ja käyttötapaukset

Klassinen tilakehysrakenne koostuu yleensä useista eri elementeistä sen tyypistä riippuen. Avaruusrunkorakenteen tärkeimmät osat ovat aksiaalijalkoja eli putkia. Näissä putkissa voi olla myös onttoja osia, joita käytetään putkien yhdistämiseen toisiinsa.

On myös liitoksia eli liittimiä, joiden avulla avaruusrunkorakenne muodostetaan yksittäisistä elementeistä. Liitintyyppejä on neljä päätyyppiä – puolipallonmuotoinen kupu, putkisolmu, kolmoissolmu ja nodus.

Vaikka niitä ei käytetä ja suosittu yhtä laajasti kuin tavallisia teräsrunkoja, avaruusrunkorakenteilla on silti paljon erilaisia käyttötapauksia (lähinnä suurissa rakennuksissa, joissa ei ole pilareita sisällä), esim:

  • Museot;
  • Atriums;
  • Tehtaat;
  • Varastot;
  • Ostoskeskukset;
  • Konferenssisalit;
  • Stadionit;
  • Auditoriot;
  • Uima-altaat;
  • Lentoasemat, jne.

Ja jos puhumme todellisista esimerkkitapauksista avaruusrunkorakenteista, tässä on joitakin, mutta ei todellakaan kaikkia:

  • Eden Project – Cornwall, Englanti
  • Sotšin kansainvälinen lentoasema – Sotši, Venäjä
  • McCormick Place East – Chicago, Yhdysvallat
  • Arena das Dunas – Natal, Brasilia
  • Palau Sant Jordi – Barcelona, Espanja
  • Heydar Aliyev Centre – Baku, Azerbaidžan

Avaruuskehysten edut ja ongelmat

Rakennetyyppinä tilakehykset ovat yllättävän tehokkaita omalla kapealla alueellaan, sillä ne tarjoavat useita erilaisia etuja, kuten:

  • Relatively low weight;
  • Koska tilakehyselementit ovat helposti pinottavissa, tämän rakennetyypin kuljetuskustannukset ovat melko alhaiset ja koko kuljetusprosessi on suhteellisen helppo;
  • Se on luultavasti sopivin runkotyyppi rakenteisiin, joiden rakenne on epänormaalin tai epätavallisen muotoine;
  • Koko rakenteella on myös suurin seismisyys muihin runkotyyppeihin verrattuna;
  • Koko rakenteen paino jakautuu tasaisesti, joten tällaisissa rakenteissa ei yleensä ole yksittäistä heikkoa kohtaa;
  • Se on suositeltavin rakennetyyppi useimmille suurille rakennuksille, kuten olemme jo aiemmin maininneet;
  • Se tarjoaa ennennäkemättömän mahdollisuuden kattaa paljon maata yhdellä rakenteella ilman sisäistä tukea ja suhteellisen matalalla korkeudella;
  • Esivalmistus ja tilakehyksen kokonaisvaltainen luonne helpottavat asennusta, kun kaikki elementit ovat paikan päällä.

Olisi kuitenkin paikallaan mainita myös joitakin haittoja, joita avaruusrunkorakenteiden käyttöön liittyy – merkittävimmät niistä ovat seuraavat:

  • Avaruusrunkorakenteiden kokoamisessa vaadittava tarkkuus on melko korkea, ja joskus tarvitaan erikoiskoneita, kuten raskaita nostureita, jotta ne voidaan suorittaa täydellisesti;
  • On olemassa raja sille, kuinka korkealle avaruusrunkorakenne voi nousta ilman asianmukaista raudoitusta ja ulkoista tukea, ja jopa teräsbetonin olemassaolo perustasona rajoittaa rakenteen korkeutta 40 jalan verran, kun kyse on avaruusrungoista.

Päätelmä

Vaikka avaruusrunko ei ole erityisen uusi versio rakennuksen rakenteesta, sillä on omat käyttötapauksensa ja monia etuja. On totta, että on vaikea kuvitella, että tilakehyksiä käytettäisiin johonkin arkipäiväisempään, kuten asuinrakennukseen, mutta se on myös yksi tilakehysten suurimmista eduista kokonaisuutena – arkkitehtien suurempi vapaus luovaan ajattelun ja taiteellisen ilmaisun suhteen.

Se, että ne on melko helppo valmistaa, on myös suuri etu – ja Levstalin kaltaisilta yrityksiltä voit saada tilakehyselementtejä sekä pienissä että suurissa erissä, sillä Levstalin valmistuskapasiteetti on melko korkea, ja tähän kaikkeen yhdistyvät huippuluokan koneet putkien, liitosten ja niin edelleen massatuotantoa varten.

More than 30 years of experience
20 000 m2 steel manufacturing workshop
All from engineering to installation
Lifting capability: up to 100 tons
Gates: 6.5 m x 6.8 m
ISO EN 9001, EN 1090 - EXC3, ISO 3834-2, PED 2014/68/EU, ISO 45001
5s lean manufacturing tool
Top export countires — Germany, Finland, England, Denmark, Norway, Sweden, Holland
View References

Our next
articles

View All News
laser marking example

Levyjen laserleikkaus: Tyypit, edut ja materiaalit

Esittely laserleikkaukseen Leikkaus on olennainen osa teräksen valmistusprosessia - se...

Syyt teräsrakentamisen hintojen nousuun

Teräsrakentamisen hinnat ovat nousseet tasaisesti jo jonkin aikaa, ja useimmat...

Rakennusmetalli: Tyypit ja erot

Johdanto Koko rakennusteollisuuden on tarkoitus tuottaa vahvoja, kestäviä ja kestäviä...
Levstal Metal

Rakenneteräksen valmistus: Hyödyt, vaiheet, sovellukset

Rakenneteräksen valmistus on prosessi, jossa teräksen muotoa manipuloidaan materiaalina erilaisten...
Trusses&Frames-3

Teräsrunkorakentaminen - tyypit ja ominaisuudet

Johdanto Vaikka terästä seosaineena on ollut olemassa jo jonkin aikaa,...

Räätälöidyt metallityöt: Ryhmät ja luokat

Johdanto Metallintyöstö on monikäyttöinen termi, joka kattaa monenlaisia toimintoja ja...

Terästalojen rakentamisen tärkeimmät syyt

Talon runkomateriaalit Terästaloja ei tule mieleen, kun kuvittelee tavallista taloa,...

Teräsyhtiöiden luettelo: yleiskatsaus ja Top 20

Johdanto Teräs on tällä hetkellä lähes tärkein materiaali sekä rakentamisessa...

Plasmaleikkaus: Tekniset yksityiskohdat ja yleistä tietoa

Metallien leikkaus on varsin monipuolinen ala, jossa on kaksi erilaista...

Metallien valmistuksen eri variaatiot

Metallien valmistuksesta peräisin olevien laitteiden määrä jokapäiväisessä elämässämme on valtava,...

Teräksen valmistus ja sen laitteet

Johdatus teräksen valmistukseen Teräs on ollut yksi halutuimmista materiaaleista jo...

Erilaiset levynleikkausmenetelmät. Kuinka leikata peltiä?

Johdatus ohutlevyn leikkaamiseen Levynleikkaus on yleinen selitys useille eri toiminnoille,...

Teräsrakenteet - tyypit, vivahteet, edut

Teräsrakenteen määritelmä Rakennustyyppien valinnassa on selvää, että tulevaisuutta parhaiten suojaavan...