في مجال الإنشاءات المعاصرة، أصبح الهيكل الفولاذي شكلاً بالغ الأهمية لهيكل البناء، والذي يستخدم على نطاق واسع في جميع أنواع مشاريع البناء، من ناطحات السحاب الشاهقة إلى المنشآت الصناعية الفسيحة والمفتوحة، من قاعات العرض الفريدة إلى المجمعات التجارية متعددة الوظائف، يمكن رؤية شكل الهيكل الفولاذي في كل مكان. إنه من الأهمية بمكان استكشاف الأسباب الكامنة وراء طريقة التصميم العلمي وإتقانها لتعزيز التنمية عالية الجودة لصناعة البناء والتشييد.
[الصورة ملتقطة في مصنع شينتياندي للهياكل الفولاذية]
بادئ ذي بدء، الخصائص الميكانيكية للهياكل الفولاذية رائعة. يتمتع الفولاذ بقوة عالية للغاية. بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية التقليدية، فإن مكوناتها المقطعية أصغر عندما تتحمل نفس الحمل. خذ برج خليفة في دبي كمثال. ويستخدم هذا المبنى الأعجوبة العالمية، الذي يبلغ ارتفاعه حوالي 828 مترًا ويتكون من 162 طابقًا، هياكل فولاذية لدعم وزنه الضخم ومقاومة الرياح القوية والزلازل على ارتفاعات عالية. يمكن للمكونات الأصغر أن توفر تصميمًا ثمينًا للمساحة المعمارية، وتجعل التخطيط الداخلي أكثر مرونة، وتسلط الضوء على جمال الهندسة المعمارية الحديثة للأشكال المكانية. علاوة على ذلك، فإن الفولاذ قوي للغاية وله ليونة ممتازة. عند حدوث الأحمال الديناميكية مثل الزلازل والرياح القوية، يمكنها امتصاص الكثير من الطاقة الحركية من خلال تشوهها، تمامًا مثل تركيب “ممتص الصدمات” للمبنى. أظهرت المسوحات الميدانية بعد العديد من الزلازل أن المباني ذات الهياكل الفولاذية يمكنها في كثير من الأحيان الحفاظ على استقرار هيكلي رئيسي جيد في الكوارث وتسعى جاهدة للحصول على شريان حياة رئيسي عند الهروب.
[9 من أطول الأبراج في العالم – صور من الإنترنت]
من وجهة نظر البناء، الهيكل الفولاذي له مزايا كبيرة. معظم المكونات مسبقة الصنع في المصانع، وبمساعدة معدات التحكم العددي المتقدمة وخطوط الإنتاج الآلية، يتم تصنيع العوارض الفولاذية والأعمدة الفولاذية والمكونات الهيكلية الأخرى بدقة وبجودة عالية. يمكن أن يضمن إنتاج المصنع دقة عالية واتساقًا للمكونات، مما يقلل من عدد أخطاء البناء في الموقع. وبعد نقل المكونات الجاهزة إلى الموقع، سيتم تفعيل الرافعات الكبيرة للمساعدة في عملية التجميع . بالمقارنة مع دورة صب الخرسانة والصيانة التقليدية الطويلة، فإن سرعة موقع بناء الهيكل الفولاذي تكون أكثر سرعة. في مواجهة بعض مشاريع إعادة الإعمار العاجلة بعد الكوارث أو عشية البطولات واسعة النطاق المطلوبة مؤقتًا لبناء الملاعب، يمكن للهياكل الفولاذية إكمال الهيكل الرئيسي بسرعة ووضعها قيد الاستخدام بسرعة.
تعتبر خصائص المادة نفسها أيضًا مفتاح إعادة استخدام الهياكل الفولاذية. المادة الداخلية للفولاذ موحدة، والخواص الميكانيكية مستقرة في جميع الاتجاهات، مما يجعل من السهل على المهندسين حساب توزيع القوة الداخلية والتشوه بدقة وفعالية مما يقلل من المخاطر الناجمة عن التصميم. في الوقت نفسه، في الاهتمامات البيئية اليوم، أصبحت مزايا الهياكل الفولاذية أكثر وضوحًا؛ مع قابلية إعادة التدوير القوية في الهدم، فإن 90٪ من الفولاذ لديه استخدام معالجة إعادة التدوير، والتصنيع في مكونات بناء جديدة أو منتجات صناعية، مما يقلل بشكل فعال من نفايات البناء ويتزامن مفهوم التنمية المستدامة مع.
تعتبر الهياكل الفولاذية متميزة بشكل خاص في تحقيق وظائف البناء القوية والموثوقة. المباني التجارية تتغير باستمرار، والعملاء لديهم متطلبات مختلفة للمساحة. يمكن للهياكل الفولاذية نقل الأقسام وإزالتها بسهولة باستخدام طرق اتصال مرنة وإعادة تشكيل المساحة في أي وقت. بالنسبة للمباني العامة مثل قاعات المعارض وصالات الألعاب الرياضية التي لديها متطلبات مساحة صارمة، يمكن للهياكل الفولاذية مثل الشبكات والكابلات ذات الامتداد الكبير إنشاء مساحات واسعة خالية من الأعمدة لتلبية احتياجات المعارض والفعاليات واسعة النطاق. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الفولاذ بمرونة قوية ويمكنه التعامل مع المنحنيات المعقدة وأشكال الأسطح المختلفة. على سبيل المثال، تم تقديم الشكل الفريد وغير المنتظم لدار أوبرا أوسلو بشكل مثالي من خلال الهياكل الفولاذية، مما يسلط الضوء على السحر الفني العام للمبنى.
[مصدر الصورة من الإنترنت]
فيما يتعلق بتصميم الهيكل الفولاذي، في مرحلة التصميم المفاهيمي الأولي، يجب اختيار التخطيط بشكل معقول بناءً على وظيفة المبنى وحجمه وظروف الموقع. على سبيل المثال، ينبغي استخدام المباني الشاهقة الخرسانية ذات الهيكل الفولاذي لمباني المكاتب، وينبغي استخدام إطارات البوابة القياسية لمباني المصانع الكبيرة؛ يجب أن يركز التصميم على التماثل والتوحيد لتقليل تأثير الالتواء الناتج عن الزلازل.
عملية تصميم الهيكل الصلب:
- التقدير الأولي لمؤشرات الأداء مثل فترة الاهتزاز الطبيعي والإزاحة الجانبية، وثانياً، النظر الدقيق في قيم الأحمال في الحسابات الميكانيكية؛
- حساب القوة والاستقرار والصلابة بعناية بناءً على خصائص المقطع العرضي للفولاذ والمكونات؛
- حدد اللحام، أو اتصال الترباس، أو وضع الاتصال المختلط، وقم بتصميم خط اللحام بعناية، ومسافة حافة تباعد الترباس، والتفاصيل الهيكلية الأخرى وفقًا لظروف الضغط ومتطلبات البناء لضمان موثوقية العقدة؛
- حدد الطلاءات المقاومة للحريق والألواح المقاومة للحريق والدهانات المخصصة وفقًا لمستوى مقاومة الحريق لضمان متانة الهيكل الفولاذي.
خدمة العملية: https://xtdsteel.com/engineering/
المدونة السابقة: دليل كامل للتحليل والتركيب والتخطيط لتسعير الهياكل الفولاذية
باختصار، مع المزايا المتعددة، اكتسبت الهياكل الفولاذية موطئ قدم ثابت في صناعة البناء والتشييد. لديهم خصائص ميكانيكية ممتازة، والقوة، والمتانة. يمكن أن يؤدي الجمع بين التصنيع المسبق والتجميع في الموقع أثناء البناء إلى تقليل وقت البناء ويكون أكثر أمانًا. وفي الوقت نفسه، تتمتع المادة بخصائص ممتازة ويسهل إعادة تدويرها. عند التصميم، يجب علينا اختيار طريقة الاتصال بشكل معقول والتخطيط العلمي لتفاصيل العقد، واختيار مواد وإجراءات الوقاية من الحرائق والتآكل بشكل صحيح، وضمان جودة ومتانة الهياكل الفولاذية، وتعزيز التنمية المستدامة لصناعة إنشاءات الهياكل الفولاذية.
