โครงสร้างเหล็ก Long Span หรือที่คุ้นชินกันดีในชื่อเรียกของโครงสร้างเหล็กช่วงพาดยาว นับเป็นโครงสร้างที่ถูกใช้มาอย่างยาวนานตั้งแต่สมัยโบราณ กับการนิยมนำไปใช้ออกแบบอาคารในลักษณะของโดมหรือโครงสร้างโค้ง ที่ปฏิเสธไม่ได้ว่าข้อกำหนดทางวัสดุ กรรมวิธีการออกแบบก่อสร้าง ไปจนถึงการคำนวนโครงสร้างในอดีตยังไม่ได้รับความเจริญก้าวหน้าอย่างปัจจุบัน การออกแบบโครงสร้างเหล็กช่วงพาดยาวในยุคนั้นจึงยังมีระยะที่ไม่มากนัก
ขณะที่วัสดุและเทคนิคการออกแบบโครงสร้างในทุกวันนี้ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้การออกแบบโครงสร้างเหล็กช่วงพาดยาวสามารถเพิ่มระยะได้มากขึ้น และมีรูปแบบการใช้งานโครงสร้างที่หลากหลายระบบ ซึ่งในแง่ของโครงสร้างเหล็กกับบทบาทการออกแบบช่วงพาดยาวในคานรับพื้นและคานโครงหลังคานั้น อาจกล่าวได้ว่าปัจจุบันสามารถออกแบบและนิยมใช้งานกันทั้งหมด 4 ระบบหลักๆ ดังต่อไปนี้
โครงสร้างคานช่วงกว้าง
โครงสร้างคานช่วงกว้าง มีลักษณะเป็นคานช่วงเดียววางในแนวราบระหว่างเสาสองต้น โดยคานจะเป็นตัวรับน้ำหนักจากพื้นแล้วถ่ายแรงลงสู่เสาทั้งสองด้าน ลักษณะการใช้งานเหล็กเป็นโครงสร้างคานสำหรับรับพื้น ส่วนใหญ่โครงสร้างคานจะมีระยะความกว้างประมาณ 4 – 10 เมตร โดยอาจใช้เทคนิคการซอยคานเหล็กเพื่อรับน้ำหนักโครงสร้างแทนการเพิ่มจำนวนเสาภายในอาคาร ซึ่งเป็นที่นิยมในโครงการสเกลไม่ใหญ่มากที่ต้องการเพิ่มพื้นที่ใช้สอย และความสวยงามภายในอาคารที่เป็นโถงกว้างไร้เสาคั่น
โครงสร้างหลังคาช่วงกว้าง (Portal frame)
โครงสร้างหลังคาช่วงกว้าง (Portal frame) มีลักษณะเป็นเสายืนสองข้างคล้ายกับโครงสร้างคานรับพื้น โดยโครงสร้าง Portal Frame หรือโครงข้อแข็ง รูปแบบนี้ ส่วนใหญ่จะมีความกว้างช่วงเสา 15 – 25 เมตร มีลักษณะเป็นโครงหักฉากเพื่อให้เสาและจั่วมีการรับแรงกระทำจากโครงสร้างด้านบนร่วมกัน และถ่ายแรงกระทำไปทางด้านข้างลงสู่ตัวฐานราก ซึ่งช่วยให้พฤติกรรมของคานโก่งน้อยลง ทำให้สามารถออกแบบระยะช่วงพาดกว้างที่ขยับยาวมากขึ้นได้
โครงสร้างหลังคารูปแบบทรัส (Truss Structure)
โครงสร้างทรัส (Truss Structure) หรือโครงสร้างที่นำเหล็กมาประกอบเข้าด้วยกันเพื่อช่วยในเรื่องของการรับแรงที่มากขึ้น โดยมักนิยมใช้เหล็กรูปพรรณหรือเหล็กเอชบีม H-Beam เข้ามาช่วยรับน้ำหนักในโครงสร้างที่มีระยะ Long Span ยาวตั้งแต่ 20 เมตร ไปจึงถึงเป็น 100 เมตร โดยเหล็กเอชบีม (H-Beam) จะถูกใช้ทั้งในตำแหน่งด้านบนและล่าง (Top & Bottom Chord) ของ Truss รวมถึงแนวทะแยงและแนวตั้ง (Vertical & Diagonal Chord)
โดยที่ส่วนใหญ่ขนาดของ Top & Bottom Chord จะมีขนาดที่ใหญ่กว่า (Vertical & Diagonal Chord) อีกทั้งโครงสร้างทรัส ยังสามารถนำไปใช้เป็นโครงสร้างรับพื้น ที่ต้องการระยะช่วงกว้างมากๆหรือต้องการการรับน้ำหนักโครงสร้างด้านบนที่มากๆได้ อาทิ หลังคาห้องโถงในโรงแรมที่ต้องการช่วงพาดกว้างมากๆและรับน้ำหนักบรรทุกจากพื้นชั้นบนไปพร้อมๆกันด้วย รวมถึงโครงสร้างหลังคาของโรงละครที่มีอุปกรณ์ประกอบฉากขนาดใหญ่แขวนอยู่กับตัวโครงสร้างหลังคานั้นๆ หรือโครงสร้างช่วงพาดกว้างมากๆเป็น 100 เมตร เช่น อาคารเก็บเครื่องบิน (Hangar) รวมทั้งตัวอาคารสนามบินต่างๆ การเลือกใช้โครงสร้างทรัสเข้ามาช่วยประกอบและรับแรงในแต่ละโครงสร้างจึงเป็นเทคนิคที่ผู้ออกแบบเลือกใช้ในลักษณะโครงสร้างช่วงพาดกว้างมากๆ ที่มากกว่าโครงสร้างคานทั่วๆไปที่ใช้เหล็กเอชบีม (H-Beam) วางพาดเพียงตัวเดียว
โครงสร้างเซลลูล่าร์บีม (Cellular Beam)
เซลลู่ล่าร์บีม หรือรูปแบบคานนวัตกรรมใหม่ ที่ประหยัดน้ำหนักเหล็กได้มากกว่า แต่รับแรงคล้ายกันกับโครงสร้างระบบอื่นๆ โดยมีลักษณะเป็นโครงเหล็กที่มีช่องเปิดรูปวงกลมหรือเป็นรูเรียงกันเพื่อการรับแรงได้มากขึ้นเนื่องจากมีหน้าตัดของคานที่สูงขึ้น สามารถใช้กับโครงหลังคาและคานรับพื้นได้มากกว่าการใช้เหล็กเอชบีม (H-Beam) วางพาด แบบทั่วๆไป ซึ่งจะเหมาะกับอาคารที่โถงกว้าง, โรงงาน, หรืออาคารต่างๆ ที่ต้องการช่วงพาดกว้างโดยไม่ต้องประกอบเป็นโครงสร้างทรัส