سازه فضاکار یک سیستم خرپای سه بعدی است که دهانه‌های آن در دو جهت گسترش یافته‌اند و اعضای آن فقط تحت تاثیر کشش و فشار قرار دارند. این سازه‌ها از مدول‌های یکسان و تکرار شونده با لایه‌های موازی در بالا و پایین (مشابه میله‌های فوقانی و تحتانی خرپا) تشکیل می‌گردند.

سازه فضاکار، به مجموعه سازه‌های مشابهی اطلاق می‌شود که شامل شبکه‌ها، طاقها، برجها، شبکه‌های کابلی، سیستمهای پوسته‌ای و غشایی، سازه‌های تاشونده و ترکیبات کش بستی می‌شود. این تعریف، یک تعریف ریخت شناسانه از سازه‌های فضا کار است.

یک قاب فضایی یا سازهٔ فضایی، عبارت است از سازه‌ای که از اجزای خرپامانند سبک و محکم تشکیل شده از پایه‌هایی که در یک الگوی هندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند. قاب‌های فضایی برای پوشش دادن دهانه‌هایی که تکیه‌گاه کم تعدادی دارند به کار می‌روند.

چون در قاب‌های فضایی، همچون خرپاها از مثلث استفاده می‌شود، لنگرهای خمشی، به صورت بارهای کششی و فشاری به اعضای محوری خرپا منتقل می‌گردند که این خود باعث مستحکم بودن قاب‌های فضایی می‌شود.

اصطلاح سازه فضایی گاهی اوقات به جای سازه فضاکار بکار می رودکه این دو اصطلاح از لحاظ کلمه‌ای مترادفند؛ ولی از لحاظ معنا و مفهوم با هم تفاوت دارند. سازه فضایی به سازه‌ای اطلاق می‌شود که در فضای خارج از جو ساخته یا مورد استفاده قرار گیرد که ممکن است خود یک فضاکار باشد.

ساده‌ترین نوع قاب‌های فضایی به این گونه‌است که هرم‌هایی با سقف تخت و با استفاده از میله‌های آلومینیومی و یا فولادی میله‌ای شکل ساخته شوند. در بیشتر مواقع، این نوع از قاب‌ها شبیه به بازوی متحرک افقی یک جرثقیل برجی است که در کنار هم قرار گرفته‌اند.

نوع دیگر قاب‌های فضایی که دارای استحکام بیشتری نیز هست، به صورت هرم‌های چهاروجهی به‌هم‌پیوسته اجرا می‌شوند. در این حالت، همهٔ اعضای محوری قاب، دارای طول یکسانی هستند. از نظر فنی، این نوع از قاب فضایی، مانند یک شبکهٔ برداری و یا یک خرپای هشت‌گانه‌است. در انواع دیگر قاب‌ها نیز، با تغییر دادن طول اعضای محوری، شکل کلی سازه به صورت انحناء یا اشکال هندسی دیگر تغییر می‌یابد.

تاریخچه
به عنوان قدیمی‌ترین ساخت‌ها برای سازه‌های فضاکار می‌توان از داربست‌هایی که جهت نگهداری چادرهای انسانهای اولیه بکارمی رفت نام برد. از جمله قدیمی‌ترین چادرهای انسان‌های اولیه که در مناطقی از چین باستان که در چند سال پیش کشف شده بود می‌توان اشاره کرد. کاربرد سازه‌های شبکه‌ای و سه بعدی در روم باستان و ایران کهن و نیز ایران دوره صفویه در ساخت سالن‌های تجمع، آمفی تئاترها، قصرها، مساجد اسلامی، اماکن متبرکه و غیره جلوه گر است.

اولین شبکه چند لایه توسط الکساندر گراهام بل درسال ۱۹۰۶ برای کایت پرواز ساخته شد. در این شبکه طول اعضاء یکسان، اتصالات ساده بود. او اولین مهندسی است که حدود ۹۰ سال پیش نشان داد که می‌توان با قرار دادن صحیح اعضاء سازه‌ای در کنار هم سازه‌هایی محکم و سبک ساخت. می‌توان گفت کاربرد عملی وتوسعه یا فته سازه‌های فضاکار و طراحی اصولی این گونه سازه‌ها از سال ۱۹۵۰ شروع شده است. مهندسین سازه به دلیل رفتار خوب این نوع سازه‌ها در برابر بارهای مختلف و مهندسین معمار به علت زیبایی و یکنواختی خاصی که در هندسه آنها موجود است مجذوب این گروه از سازه‌ها شده و تحقیق و بررسی عمیقی در رفتار واقعی این سازه‌ها و کاربرد ساختار بهینه در تحلیل و طرح این سیستم‌ها آغاز گردید.

مزایا
سازه‌های فضاکار مزیت‌هایی دارند که در ذیل به آنها اشاره می‌کنیم:

• زیبایی
• امکان همزمانی اجرای سازه فضایی با عملیات ساختمانی دیگر 
• عبور تاسیسات از داخل سازه اجرا شده
• عدم استفاده از عملیات جوشکاری در هنگام نصب
• سبک بودن
• سرعت
• هزینه پایین در دهانه‌های بزرگ
• امکان بازکردن و بستن مجدد سازه
• تولید قطعات در کارخانه
• تغییر در فضای ایجاد شده
• ضریب ایمنی بالا
• ایجاد سقف افقی در فضایی داخلی

کاربرد

قاب‌های فضایی در ساختمان‌های مدرن کاربرد فراوانی دارند. این نوع از قاب‌ها بیشتر در سقف‌هایی با دهانه‌های بزرگ در ساختمان‌های مدرن تجاری و صنعتی دیده می‌شوند.

سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی که در آنها احتیاج به پوشش دهانه‌های بزرگ و بدون ستون است از قبیل:

آشیانه هواپیماها، سالنهای کارخانه‌ها، پوشش استادیوم‌های ورزشی، باشگاه‌های ورزشی، پارکینگ‌های طبقاتی، مراکز فرهنگی وتفریحی، تالارهای تجمع و سخنرانی، سالن اجتماعات، سینماها، آمفی تئاترها، مراکز خرید (بازارهای خرید)، ایستگاههای راه آهن، ترمینال‌ها و اهداف بسیار دیگربکار می‌رود. سیستم‌های سازه‌های فضاکار در سازه‌هایی چون دکل‌های انتقال نیرو، برج‌های مخابراتی، برج‌های ذخیره آب، بشقاب‌های مخابراتی و رادیویی، نیز کاربرد دارند.

انواع

• سازه‌های فضاکار به دو روش دسته‌بندی می‌شوند:
• انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ مصالح
• انواع سازه‌های فضاکار از لحاظ ساختار

سازه‌های فضاکار از لحاظ ساختار

• شبکه‌های دو لایه

شبکه‌های دو لایه یکی از مهمترین و متداول ترین انواع سازه‌های فضاکار به شمارمی روند. این نوع سازها از دو صفحه عناصر که این دو صفحه که با یکدیگر موازی و توسط عناصر میانی به یکدیگر متصل‌اند تشکیل شده است.

• شبکه‌های سه لایه

شبکه‌های سه لایه از دو صفحه بالا و پایین و یک صفحه میانی تشکیل شده‌اند که هر یک از صفحات بالا و پایین توسط اعضای میانی به صفحه میانی متصلند. این شبکه‌ها در مواقعی به کار می‌روند که سازه دارای دهانه خیلی بزرگی باشد و ارتفاع شبکه دو لایه جوابگوی قیود آن نباشد. به عنوان مثال: ایستگاه راه آهن جمهوری اسلامی ایران - تهران، نماز جمعه تهران – دانشگاه تهران

• سازه‌های چلیکی

اگر شبکه‌ای در یک جهت دارای انحناء باشد سازه‌های چلیکی نامیده می‌شود. این بیشتر برای پوشش سطوح مستطیلی شکل بکاربرده می‌شوند.

• سازه‌های گنبدی

در صورتی که شبکه‌ای در دو جهت دارای انحناء باشد، سازه گنبدی نامیده می‌شود. در ساخت گنبدها سعی بر آن است که اعضا دارای یک اندازه باشد اما به هر حال تعداد انواع اعضا زیاد خواهد بود. برای ایجاد ساختار گنبدی کافی است یک شبکه را (به هر شکل دلخواه) روی یک کره تصویر نمود.

• سازه‌های تاشو

این نوع سازه‌ها مثل چتر قابلیت جمع شدن و انتقال دارند و کاربرد عمده آنها در مکان‌هایی است که به دلیل محدودیت‌های جوی، مکانی، زمانی ومصالح، ساخت دیگر سازه‌ها امکانپذیر نباشد. سازه‌های تاشو بیشتر برای اماکن موقت مانند سیرکها، نمایشگاه‌ها ومناطق سیل و زلزله زده بکار می‌رود.

• سازه‌های بادشو

سازه‌هایی هستند که از مواد مخصوص لاستیکی و یا پلاستیکی ساخته می‌شوند و در مواقع استفاده با پمپ باد می‌شوند.

• سازه‌های ماهواره‌ایی

سازه‌هایی هستند که به صورت خرپاهای فضایی در ارتفاع ساخته می‌شوند و کاربرد آنها درسازه‌های ماهواره‌ای، خطوط انتقال نیرو وبرج‌های مخابراتی است.

•  سازه‌های پل‌های فضاکار

پل‌هایی هستند که از خر پاهای مرکب فضایی ساخته می‌شوند. این نوع پل‌ها برای دهانه‌های بزرگ بعد از پل‌های کابلی در درجه اهمیت اند.

سازه‌های فضاکار از لحاظ مصالح

• سازه‌های فضاکار فولادی
• سازه‌های فضاکار آلومینیومی
• سازه‌های فضاکار چوبی

اجزای تشکیل دهنده

• گره‌ها 

شاید می‌توان گفت که مهمترین قسمت در سازه‌های متداول اتصالات و جزئیات مربوط به آنها می‌باشد. پیونده مرو با قابلیت ۱۸ اتصال

• اعضاء

بدنه اصلی یک سازه فضاکار را اعضای آن سازه تشکیل می‌دهند. این اعضا در سازه‌های فضاکار، پروفیلهایی در اندازه و مقاطع مختلف می‌باشند. عمده ترین مقاطع بکار رفته در سازه‌های فضاکار مقطع دایره‌ای، به صورت توپر یا توخا لی ومقاطع نبشی یا قوطی است.

• تکیه گاه‌ها

شکل و موقعیت تکیه‌گاه‌ها در سازه‌های فضاکار، تاثیر زیادی بر نحوه توزیع نیروها در اعضای مجاور و تمرکز نیرو در آنها دارد. این بدان علت است که تعداد تکیه‌گاه‌ها در این سیستم‌ها نسبت به سطح پوششی بسیار کم است و کل نیروهای قائم توسط این تعداد اندک تکیه‌گاه‌ها به پی منتقل می‌گردد. در اغلب موارد اعضای مجاور تکیه گاه را پروفیلهای تو پر و سنگین تشکیل می‌دهند.

مرجع: ویکی پدیا