1. ما هي السيناريوهات المناسبة لجسور وممرات المشاة ذات الهياكل الفولاذية؟
1. مركز النقل الحضري (مدخل مترو الأنفاق، اتصال بمحطة قطار فائق السرعة)
- المزايا الهيكلية: تستخدم عوارض فولاذية مقطعية صندوقية ذات امتداد واحد يصل إلى 30 مترًا، مما يحقق مساحة مرور خالية من الأعمدة، ويتجنب الأعمدة التي تحجب خط الرؤية، ويحسن كفاءة التحكم في الحشود.
- كفاءة البناء: تصل نسبة مكونات الوحدات الجاهزة في المصنع إلى 90%، وفترة التجميع في الموقع أقصر بنسبة 50% من الخرسانة التقليدية. ويمكن إكمال الهيكل الرئيسي للجسر الذي يبلغ طوله 200 متر في 45 يومًا فقط، مما يُقلل من التأثير على حركة المرور في المناطق الحضرية.
- تصميم وظيفي: مزود بدواسات فولاذية مضادة للانزلاق ومقاومة للتآكل (حمولة ≥ 5 كيلو نيوتن / متر مربع)، ونظام إضاءة ذكي، ومنحدرات خالية من العوائق لتلبية احتياجات مرور الركاب الذين يحملون الأمتعة.
- أبرز ما يميز التصميم: يمكن تصميم جسور علوية انسيابية، بأشكال منحنية ومتعرجة، ومطابقتها مع جدران ستائر زجاجية أو أسطح صفائح ألمنيوم مثقبة، مثل شكل “قلادة الكريستال” في ممر شنغهاي لوجياتسوي الدائري، والذي أصبح معلماً بارزاً في المدينة.
- مرجع التكلفة: تبلغ تكلفة الوحدة حوالي 600-800 دولار أمريكي/م2، وتكون التكلفة الشاملة أقل بنسبة 20% من الحل الخرساني.
2. ممر المجمع التجاري (مركز التسوق، مبنى المكاتب، الاتصال الجوي)
- التكامل المكاني: يُحقق ممر الهيكل الفولاذي، المُصمم بتقنية BIM، الترابط الرأسي بين المساحات التجارية العلوية والسفلية. تستغرق فترة البناء الرئيسية للممر الواقع أسفل الطوابق الستة 30 يومًا فقط، وهو مُدمج مع المظلات، وشاشات الإعلانات، وأنظمة تكييف الهواء.
- توسع مرن: تدعم الواجهات المعيارية التوسعات اللاحقة. على سبيل المثال، يستخدم ممر شنتشن ميكس سي تقنية “التفكيك والبناء” لإتمام ربط الممرات الجديدة العابرة للشوارع خلال ساعات العمل دون التأثير على عمليات التجار.
- أداء تحمل الأحمال: اعتماد مواصفات التصميم GB و EN و AISC واستخدام الفولاذ عالي القوة Q355B S355JR A572 SM490A، يصل حمل الأرضية إلى 3.5 كيلو نيوتن / متر مربع، مما يمكن أن يلبي احتياجات الحشود الكثيفة والأنشطة الترويجية المؤقتة.
- التصميم الجمالي: يتم قطع المكونات الفولاذية ذات الأشكال الخاصة من خلال CNC لتحقيق أشكال منحنية وملولبة، مثل السقف المتموج لممر “Sky Link” في تشنغدو تايكو لي، والذي يتم دمجه مع الأغشية الناعمة الناقلة للضوء لإنشاء مساحة شفافة.
- مرجع التكلفة: تكلفة الوحدة هي 700-900 دولار أمريكي/م2، وهي مناسبة للمناطق التجارية الراقية.
3. ممر المناظر الطبيعية الخلابة/الحديقة (المسار البيئي، جسر المشاهدة)
- صديق للبيئة: الهيكل الفولاذي خفيف الوزن (1/3 فقط من الخرسانة)، مما يقلل من الضرر الذي يلحق بالتضاريس؛ ويستخدم تقنية الجلفنة بالغمس الساخن المضادة للتآكل، مع فترة خالية من الصيانة تصل إلى 20 عامًا، مما يقلل من التدخل في البيئة الطبيعية.
- أشكال متنوعة: يمكن تصميم هياكل خاصة كالجسور المعلقة والجسور المدعمة بالكابلات. على سبيل المثال، يستخدم جسر تشانغجياجيه الزجاجي المطل على المناظر الطبيعية هيكلًا فولاذيًا وألواحًا زجاجية كاملة لتحقيق تأثير رؤية “عائم في الهواء”.
- ضمان السلامة: مستوى مقاومة الرياح 10، ومستوى مقاومة الزلازل 7، ومجهز بحواجز واقية من الاصطدام وممرات إخلاء الطوارئ، ومعتمد من قبل مواصفات التصميم GB وEN وAISC لتصميم الهيكل الفولاذي.
- مميزات حماية البيئة: الفولاذ قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%، ويتم تقليل نفايات البناء بنسبة 85%، وانبعاثات الكربون أقل بنسبة 60% من الخرسانة، وهو ما يتماشى مع مفهوم البناء الأخضر للمنطقة ذات المناظر الخلابة.
- مرجع التكلفة: تكلفة الوحدة 550-750 دولارًا أمريكيًا/م2، وهي مناسبة للمحميات الطبيعية والمعالم السياحية.
2. لماذا تفضل المدن العالمية الجسور والممرات ذات الهياكل الفولاذية؟
1. البناء السريع للحد من الاضطرابات الحضرية
- تصنيع المصنع مسبقًا + وضع الرفع في الموقع: يمكن إكمال الهيكل الرئيسي لجسر علوي بطول 100 متر في 30 يومًا فقط، وهو أقصر بنسبة 75% من صب الخرسانة التقليدي (120 يومًا)، مما يتجنب إشغال الطريق على المدى الطويل من أجل البناء.
- تكنولوجيا التجميع السريع ليلاً: باستخدام التجميع المسبق المعياري، يمكن رفع العقد الرئيسية خلال 8 ساعات ليلاً، مما يقلل من التأثير على حركة المرور خلال النهار.
2. حرية الشكل، وتحديد الجماليات الحضرية
- وتدعم اللدونة العالية للصلب الأشكال الهندسية المعقدة، مثل الهيكل الحلزوني المزدوج لممر “طريق الحرير الجوي” في حديقة شوغانج في بكين، والذي يتيح الحوار بين الهندسة المعمارية ومواقع التراث الصناعي من خلال النمذجة البارامترية.
- تنوع المواد السطحية: يمكن تنسيقها مع ألواح الألمنيوم المثقبة، وألواح ألياف الكربون، والجدران الستارية الخضراء، وما إلى ذلك، مثل نظام التشجير الرأسي لممر “الأشجار العملاقة” في سنغافورة، لتحقيق التكامل بين الهندسة المعمارية والطبيعة.
3. آمنة ومتينة، ضمان دورة كاملة
- فولاذ عالي القوة: يعتمد الهيكل الرئيسي على فولاذ عالي القوة Q355B S355JR A572 SM490A بقوة شد ≥390MPa، مما يزيد عامل الأمان بنسبة 30% مقارنة بالهياكل الخرسانية التقليدية.
- نظام مراقبة ذكي: يدمج مستشعرات الإجهاد ومقاييس الإزاحة لمراقبة اهتزاز الجسر وبيانات الإزاحة آنيًا. على سبيل المثال، يمكن لمنصة مراقبة إنترنت الأشياء لجسر المشاة في برج قوانغتشو توفير إنذار مبكر لأي تشوهات هيكلية.
4.أخضر ومستدام، حيث يُجسّد مبنى بهيكل فولاذي رؤية تتماشى مع أهداف الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية.
- تصميم متكامل للطاقة الكهروضوئية: يُمكن وضع زجاج كهروضوئي (نظام BIPV) أعلى الجسر، ويُمكن أن يُغطي توليد الطاقة السنوي 50% من كهرباء الإضاءة. على سبيل المثال، يُقلل ممر الطاقة الكهروضوئية في مركز شنغهاي هونغتشياو انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 20 طنًا سنويًا.
- هيكل معياري قابل للفصل: يتجاوز معدل إعادة استخدام المكونات 80%. عند تعديل التخطيط العمراني، يمكن نقل الجسر الفولاذي إلى موقع جديد بالكامل لتقليل نفايات الهدم.
3. سيناريوهات التطبيق والحلول التقنية
| نوع المشهد | الحل التقني | الأداء الأساسي | مرجع التكلفة |
| جسر الطريق الرئيسي | جملون فولاذي + درابزين زجاجي | امتداد واحد 25 مترًا، حمولة الحشد 3.5 كيلو نيوتن/متر مربع، مقاومة الرياح 10 | 650-850 دولارًا أمريكيًا/متر مربع |
| الممر التجاري السماوي | إطار فولاذي + سقف من سبائك الألومنيوم | يبلغ طوله 18 مترًا، وعزل الصوت ≥ 40 ديسيبل، ومجهز بنظام تكييف الهواء | 750-950 دولارًا أمريكيًا/متر مربع |
| جسر معلق ذو مناظر خلابة | هيكل تعليق الكابل + لوحة خشبية مضادة للتآكل | مدى 80 مترًا، مقاومة الرياح 12، الحمل 2.5 كيلو نيوتن/متر مربع | 800-1000 دولار أمريكي/متر مربع |
| ممر الحرم الجامعي/المستشفى | إطار فولاذي خفيف + مظلة | يبلغ طوله 12 مترًا، وفترة البناء 20 يومًا، وتصميم خالٍ من العوائق | 500-700 دولار أمريكي/متر مربع |
4. الهيكل الفولاذي مقابل الخرسانة التقليدية: مقارنة متعمقة
| المؤشرات الأساسية | مخطط الهيكل الفولاذي | الحل الخرساني التقليدي |
| الحد الأقصى لامتداد الامتداد الواحد | 30 مترا (بدون أعمدة) | ≤15 مترًا (مطلوب أعمدة) |
| فترة البناء 100 متر | 30 يومًا لإكمال البناء الرئيسي | 120 يومًا (بما في ذلك الصيانة) |
| الوزن الميت الهيكلي | 300-500 كجم/م² | 1500-2000 كجم/م² |
| مرونة التصميم | يمكن تحقيق الأشكال المعقدة مثل الأسطح المنحنية والأذرع المعلقة | يعتمد على القوالب والنماذج المحدودة |
| انبعاثات الكربون | 0.8 طن من ثاني أكسيد الكربون/متر مربع (انخفاض بنسبة 60%) | 2.0 طن من ثاني أكسيد الكربون/متر مربع |
| تكلفة التجديد | تكاليف استبدال المكونات أقل بنسبة 50٪ | ارتفاع تكلفة الهدم وإعادة البناء |
5. المكونات الرئيسية والمعايير الفنية
نظام تحمل الأحمال
- عارضة صندوقية فولاذية: مصنوعة من الفولاذ عالي القوة، مع ارتفاع مقطع عرضي 800-1200 مم وصلابة انحناء 1.5 × 10 ^ 6 نيوتن متر مربع، يمكنها تلبية متطلبات تحمل الأحمال للمسافات الكبيرة.
- عوارض الأنابيب الفولاذية: نظام شبكي مثلث، حيث تتحمل القضبان القوة المحورية فقط، ويصل معدل استخدام قوة المواد إلى 95%، وهو مناسب للمشاهد ذات المساحة الكبيرة مثل منصات المراقبة.
- محمل مقاوم للزلازل: مزود بمحمل كروي فولاذي أو محمل لوحة انزلاقية مرنة، ويمكنه تحمل قوة زلزال أفقية تبلغ 1.2 كيلو نيوتن / متر مربع، وتشوه الإزاحة ≤ 50 مم.
نظام التغليف والديكور
- دواسة مضادة للانزلاق: شبكة من الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن (سطح مسنن)، معامل الاحتكاك ≥ 0.6، آمنة للسفر في الطقس الممطر والثلجي.
- حاجز الضوضاء: لوحة شطيرة فولاذية مزدوجة الطبقات (مملوءة بصوف صخري 100 مم)، عزل صوتي ≥35 ديسيبل، مناسب لأقسام المرور المزدحمة.
- الإضاءة الذكية: يتم دمج مصابيح LED الخطية مع الألواح الشمسية الكهروضوئية، مع إضاءة ≥300 لوكس وتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 60% مقارنة بالمصابيح التقليدية.
6. الأسئلة الشائعة
س١. هل جسر المشاة الفولاذي آمن؟ ما مدى مقاومته للرياح والزلازل؟
ج: يعتمد جسر المشاة الفولاذي على فولاذ عالي القوة وتصميم هيكلي علمي، ويصل مستوى الأمان إلى المستوى ١. الهيكل الرئيسي مصنوع من فولاذ Q355B S355JR A572 SM490A (قوة ضغط 345 ميجا باسكال)، ويمكن أن تصل مقاومة الرياح إلى ١٠-١٢ (تم تصميمه لدعم الأعاصير في المناطق الساحلية)، وتتراوح شدة التحصين الزلزالي بين ٧ و٨ درجات، وهو ما يتوافق مع مواصفات الزلازل. على سبيل المثال، تم تحسين جسر ميناء خليج شنتشن الفولاذي من خلال اختبارات نفق الرياح، ويمكنه تحمل إعصار من المستوى ١٢ (سرعة الرياح ٣٢.٧ متر/ثانية)، وهو مزود بنظام مراقبة إجهاد كامل العملية لضمان السلامة الهيكلية في الوقت الفعلي.
س٢. ما مدة بناء ممر الهيكل الفولاذي؟ وهل سيؤثر ذلك على حركة المرور؟
ج: يعتمد ممر الهياكل الفولاذية على أسلوب التصنيع المسبق في المصنع والتجميع في الموقع، مما يُقلل مدة البناء بنسبة 50%-70% مقارنةً بالخرسانة التقليدية. على سبيل المثال، ممر بطول 100 متر، يستغرق بناء الهيكل الرئيسي 25 يومًا فقط، وتُعالَج 90% من مكوناته في المصنع. لا يتطلب الأمر سوى الرفع والتوصيل في الموقع. يمكن اعتماد أسلوب البناء الليلي أو الإغلاق المجزأ لتقليل التأثير على حركة المرور الأرضية. على سبيل المثال، يعتمد ممر بكين التجاري العالمي على ليالي عطلات نهاية الأسبوع لإتمام أعمال الرفع وتحقيق “عدم إغلاق الطرق نهارًا”.
س3: هل تكلفة الصيانة اللاحقة لجسر الهيكل الفولاذي مرتفعة؟ كيف يُمكن منع التآكل والصدأ؟
ج: تكلفة صيانة جسر الهيكل الفولاذي قابلة للإدارة، ويمثل متوسط تكلفة الصيانة السنوية حوالي 3%-5% من التكلفة الأولية، وتشمل بشكل رئيسي تجديد الطلاء المضاد للتآكل (مرة كل 10 سنوات) وفحص الهيكل. تم اعتماد عملية مقاومة التآكل المزدوجة من الجلفنة بالغمس الساخن (بسمك طلاء ≥85 ميكرومتر) مع طلاء الفلوروكربون، مما يضمن عمر خدمة يصل إلى 20 عامًا دون صيانة؛ ويمكن إضافة طبقة أساس غنية بالإيبوكسي والزنك في المناطق الساحلية ذات الضباب الملحي العالي، مما يزيد من وتيرة الصيانة بنسبة 20% فقط. بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية، تتميز الهياكل الفولاذية بسهولة الصيانة، ويمكن استبدال المكونات المحلية بشكل منفصل، كما أن تكلفة دورة الحياة الكاملة أقل بنسبة 15%-20%.
س4. هل يمكن تصميم ممر الهيكل الفولاذي على شكل قوس أو شكل خاص؟ كيف يمكن تحقيق ذلك؟
ج: يمكن لممرات الهياكل الفولاذية تحقيق أشكال متنوعة من خلال مكونات فولاذية ذات أشكال خاصة وتقنية نمذجة معلومات البناء (BIM). يُستخدم النمذجة البارامترية لتصميم الجمالونات المنحنية، واستخدام معدات القطع CNC لمعالجة القضبان (دقة ±1 مم)، بالإضافة إلى تحديد المواقع الإحداثية ثلاثية الأبعاد والتركيب في الموقع. على سبيل المثال، يعتمد ممر “يونكياو” في مدينة تشنغدو المالية على هيكل فولاذي زائدي ذي عوارض صندوقية. ومن خلال التجميع المسبق المجزأ وتقنية الرفع الهيدروليكي، يُحقق بدقة تأثير تعليق قوسي بزاوية 270 درجة، جامعًا بين الخصائص الميكانيكية والتأثير البصري.
| أبعاد المقارنة | طريقة البناء التقليدية | طريقة بناء ممر الهيكل الفولاذي بناءً على BIM والمعلمة |
| مرحلة التصميم | تصميم رسم ثنائي الأبعاد، من الصعب تعديل الشكل، وعرضة للإغفالات في التصميم | استخدم برامج النمذجة البارامترية مثل Rhino لتحقيق تصميم مرئي ثلاثي الأبعاد من خلال تقنية BIM، وقم بالتعديل والتحسين في الوقت الفعلي لتجنب تعارضات التصميم |
| المعالجة والتصنيع | رفع يدوي، قطع يدوي، دقة منخفضة للمكونات (خطأ > 5 مم) | معالجة معدات القطع CNC، يمكن أن تصل الدقة إلى ±1 مم، ويمكن أيضًا تشكيل مكونات السطح المنحنية المعقدة بدقة |
| التركيب والبناء | التجميع الأولي في الموقع، والاعتماد على الخبرة والحكم، وفترة البناء الطويلة، وخطأ التموضع الكبير | تركيب إحداثيات ثلاثية الأبعاد، وتجميع مسبق مجزأ لتقليل العمل في الموقع، والرفع الهيدروليكي، وتقنيات أخرى لتحقيق تركيب دقيق للأشكال المعقدة |
| النمذجة المعقدة | لا يمكن إكمال سوى الأشكال الهندسية المنتظمة، ومن الصعب إنشاء الهياكل المنحنية المعقدة | يمكنه تحقيق هياكل ذات أشكال خاصة، مثل الهياكل الزائدية والقوسية، مثل تأثير التعليق على شكل قوس بزاوية 270 درجة لـ “جسر السحابة” في مدينة تشنغدو المالية |
| الجودة والكفاءة | الكثير من التدخل اليدوي، والجودة غير المستقرة، وفترة البناء الطويلة | التحكم الرقمي في العملية، والجودة المستقرة، وتقصير فترة البناء بنسبة 30٪ -50٪ |
س5. كيف يمكن تنسيق ممر الهيكل الفولاذي مع الطراز المعماري المحيط؟ هل يمكن تخصيص المظهر؟
ج: يمكن تخصيص ممر الهيكل الفولاذي من خلال تصميم مواد السطح والشكل. على سبيل المثال: ① يمكن استخدام جدار زجاجي ساتر + لوح معدني منحوت في ممر الكتل التجارية لخلق طابع عصري وبسيط؛ ② يمكن استخدام ألواح فولاذية بنمط الخشب المقلد مع لمسة من الطوب الأزرق في ممر الكتل التاريخية لتحقيق طابع كلاسيكي؛ ③ يمكن دمج عناصر طبيعية في ممر المنطقة ذات المناظر الخلابة، مثل ألواح فولاذية بنسيج اللحاء أو هيكل تسلق الكرمة. من خلال تنسيق الألوان (نظام ألوان RAL اختياري) وتصميم الإضاءة، يمكن دمج ممر الهيكل الفولاذي بشكل مثالي في بيئات مختلفة.
| أبعاد المقارنة | طريقة بناء ممر الهيكل الفولاذي | طريقة البناء التقليدية |
| خصائص المواد | مصنوعة من الفولاذ عالي القوة، خفيفة الوزن، عالية القوة، سهلة النقل والتركيب | يتم في كثير من الأحيان استخدام الخرسانة والبناء ومواد أخرى، وهي مواد ثقيلة ولها متطلبات عالية للأساس. |
| فترة البناء | المكونات الجاهزة المعيارية، والتوصيل والتركيب في الموقع، وسرعة البناء السريعة، ويمكن تقصير فترة البناء بنسبة 30٪ -50٪ | تعتبر عملية الصب والبناء في الموقع معقدة وتتأثر بشكل كبير بعوامل مثل الطقس، كما أن فترة البناء طويلة |
| تخصيص الشكل والأسلوب | يمكن تحقيق تخصيص الأسلوب من خلال المواد السطحية (مثل جدران الستائر الزجاجية، والألواح المعدنية المنحوتة، وألواح الفولاذ ذات حبيبات الخشب المقلدة، وما إلى ذلك) وتصميم الشكل، جنبًا إلى جنب مع مطابقة الألوان الكاملة لبطاقة ألوان RAL وتصميم الإضاءة، للتكيف بمرونة مع البيئات المختلفة | الشكل محدود بالمواد والحرفية، ومن الصعب تعديل الأسلوب وتلبية الاحتياجات المتنوعة. |
| التكامل البيئي | يمكن دمجه مع العناصر الطبيعية (مثل ألواح الفولاذ ذات نسيج اللحاء، وهياكل تسلق الكروم) لتحقيق التكامل العضوي مع البيئة | عند المزج مع بيئة طبيعية أو ذات نمط محدد، هناك حاجة إلى تحول إضافي، وهو أكثر تكلفة. |
| تكاليف الصيانة | مقاومة قوية للتآكل، وصيانة بسيطة لاحقًا، وتكلفة صيانة منخفضة أثناء عمر الخدمة | عرضة للتشققات والعوامل الجوية وغيرها من المشاكل والصيانة المتكررة والتكلفة العالية |
بصفتها شركة رائدة عالميًا في حلول الهياكل الفولاذية، نجحت شركة XTD Steel Structure في بناء أكثر من 50 مشروعًا بارزًا للجسور والممرات في المدن. بالاعتماد على نظام التحكم الكامل في العمليات BIM وتكنولوجيا البناء المعيارية، نقدم لعملائنا حلول نقل الهياكل الفولاذية التي تتميز بسرعة التنفيذ وجمال التصميم والأداء العالي، مما يساعد على ربط المساحات الحضرية بكفاءة ويفتح آفاقًا جديدة في مجال النقل ثلاثي الأبعاد.
