محطة السكك الحديدية

1. ما هي محطات السكك الحديدية المناسبة لبناء الهياكل الفولاذية؟

1.1 هيكل الجمالون (المبنى الرئيسي لمحطة السكك الحديدية عالية السرعة ومحطة المحور)

• إنجازٌ مكانيٌّ مُذهل: استُخدمت دعامات الفضاء ذات المقطع الصندوقي، ويمكن أن يصل طول كل امتداد إلى ١٢٠ مترًا بدون أعمدة في قاعة الانتظار، أي ما يعادل ١٦ ملعب كرة سلة قياسيًا أفقيًا، مما يُلغي الأعمدة التقليدية التي تعيق تدفق الركاب، ويُحسّن معدل استخدام المساحة بنسبة ٢٠٪ إلى ٢٥٪. يسمح هيكل الوحدة المثلث للقضبان بتحمل القوة المحورية فقط، ويصل معدل استخدام قوة المواد إلى ٩٥٪.
• كفاءة البناء: تصل نسبة مكونات الوحدات الجاهزة في المصنع إلى 90%، وتُقلّص مدة التجميع في الموقع بنسبة 50% مقارنةً بالطرق التقليدية. ويمكن إكمال الهيكل الرئيسي لمبنى المحطة، الذي تبلغ مساحته 50,000 متر مربع، في غضون 90 يومًا فقط، مما يُلبي متطلبات الافتتاح المبكر لخط السكك الحديدية فائق السرعة.
• التكامل الوظيفي: تصل قدرة تحمل الحمل إلى 6 كيلو نيوتن / متر مربع، ويمكنها تعليق شاشات عرض LED كبيرة وأنظمة توجيه ذكية؛ يتم حجز واجهة قناة الصيانة فوق المسار لدعم صيانة المعدات دون إيقاف التشغيل.
• ابتكار في الشكل: تُحقق الجمالونات ذات الأشكال الخاصة أشكالًا معقدة، مثل الأسطح المنحنية والمجسمات المكافئة الزائدية، من خلال التصميم البارامتري. على سبيل المثال، يُشكل سقف محطة قطار فائق السرعة، المصمم على شكل “أجنحة كونبنغ الممتدة”، هيكلًا كابوليًا انسيابيًا عن طريق تعديل زاوية القضبان، ويغطي مساحة 30,000 متر مربع.
• مرجع التكلفة: تتراوح تكلفة الوحدة بين 400 و500 دولار أمريكي/متر مربع. التكلفة الشاملة لسيناريوهات المساحات الكبيرة أقل بنسبة 20% من تكلفة الحلول الخرسانية.

1.2 هيكل جملوني فضائي ذو شكل خاص (محطة بين المدن، مجمع النقل)

• التكيف مع التضاريس: بالنسبة للأشكال الأرضية المعقدة كالجبال ووديان الأنهار، يمكن تحقيق تصميم شبكي عمودي غير منتظم من خلال دعامات فراغية ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال، تستخدم محطة في منطقة جبلية دعامة متشعبة تشبه الأشجار، بامتداد دعم عمود واحد يبلغ 45 مترًا، لتلبية احتياجات بناء محطات معلقة بين الوديان.
• التكامل الذكي: دمج تكنولوجيا BIM+GIS لتحقيق اتصال سلس بين مبنى المحطة والتضاريس المحيطة؛ تكوين نظام نافذة سقف ذكي لضبط الإضاءة تلقائيًا وفقًا لزاوية ضوء الشمس، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 18%.
• التعزيزات المقاومة للزلازل: يتم استخدام دعامات مقاومة للانبعاج (BRBs) ومثبطات لزجة، بتصميم مقاوم للزلازل بزاوية 8 درجات، والذي يمكنه تحمل التشوه الهيكلي في ظل الزلازل النادرة.
• مرجع التكلفة: تكلفة الوحدة هي 550-700 دولار أمريكي/م2، وهي مناسبة لمشاريع المحور ذات الأشكال المعقدة والظروف الجيولوجية الخاصة.

2. لماذا تعد الهياكل الفولاذية هي طريقة البناء المفضلة لمراكز النقل العالمية؟

2.1 البناء السريع للاستفادة من أول فرصة لفتح الطريق أمام حركة المرور

• تصنيع المصنع مسبقًا + وضع التجميع في الموقع: تم إكمال الهيكل الرئيسي لمبنى المحطة الذي تبلغ مساحته 30 ألف متر مربع في 60 يومًا، أي أقصر بـ 180 يومًا من الحل الخرساني، مما يضمن افتتاح خط السكك الحديدية عالية السرعة في الوقت المحدد.
• التوسعة المعيارية: تدعم الواجهات المحجوزة التوسعة أثناء التشغيل. على سبيل المثال، يضيف مركزٌ قاعة انتظار بمساحة 20,000 متر مربع أثناء التشغيل، ولا يتأثر تدفق الركاب أثناء البناء.

2.2 مساحة واسعة خالية من الأعمدة لتحسين تجربة تدفق الركاب

• قاعة انتظار خالية من الأعمدة، يزيد طولها عن 100 متر، تتسع لـ 5000 شخص ينتظرون الحافلة في آنٍ واحد. تتميز برؤية واضحة ومباشرة، ومع نظام التوجيه الذكي، تُحسّن كفاءة تدفق الركاب بنسبة 30%.
• نظام التقسيم المرن: يمكن للجدران الفاصلة المصنوعة من سبائك الألومنيوم الجاهزة إكمال تعديلات المقصورة في غضون 30 دقيقة للتكيف مع التحويلات الوظيفية مثل قنوات التفتيش الأمني ​​المؤقتة ومناطق العزل في حالات الطوارئ.

2.3 أخضر ومستدام، بما يتماشى مع هدف الحياد الكربوني

• سقف متكامل من الخلايا الكهروضوئية (BIPV): يغطي توليد الطاقة السنوي 30% من استهلاك الكهرباء في مبنى المحطة، وعند الجمع مع مضخات الحرارة الأرضية، يصل معدل توفير الطاقة الشامل إلى 30%.
• إعادة تدوير المواد: الفولاذ قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%، ويتم تقليل نفايات البناء بنسبة 90%، وانبعاثات الكربون أقل بنسبة 60% من الخرسانة.

2.4 مقاومة للزلازل وآمنة، مما يحمي ملايين الركاب

• تبلغ حدود مقاومة الحريق 2.5 ساعة، وهي مجهزة بنظام ذكي لكشف الدخان ومحاكاة الإخلاء في حالات الطوارئ، مما يمكنه إكمال إخلاء عشرات الآلاف من الركاب في غضون 5 دقائق.
• التعاون مع مراقبة إنترنت الأشياء: مراقبة في الوقت الفعلي للإجهاد الهيكلي ودرجة الحرارة والرطوبة وكثافة الحشود، مع وقت استجابة للإنذار المبكر أقل من 10 ثوانٍ.

3. سيناريوهات تطبيق محطات السكك الحديدية ذات الهياكل الفولاذية

4. الهيكل الفولاذي مقابل الخرسانة التقليدية: مقارنة متعمقة لمشاهد المرور

5. المكونات الرئيسية والمعايير الفنية

نظام تحمل الأحمال

• أعمدة فولاذية: تعتمد مواصفات التصميم GB وEN وAISC، وتستخدم الفولاذ عالي القوة Q355B S355JR A572 SM490A، الفولاذ عالي القوة بقوة ضغط تبلغ 460 ميجا باسكال، ويمكن أن تصل مسافة الأعمدة إلى 15 مترًا، مما يقلل من عدد الأعمدة في قاعة الانتظار.
• عوارض الفضاء: مقطع عرضي على شكل مثلث مقلوب، أقصى مدى 120 مترًا، مقاومة مثالية للحمل الناتج عن الرياح 1.2 كيلو نيوتن/متر مربع من خلال اختبار نفق الرياح، يمكن أن تتحمل إعصار الفئة 12 في المناطق الساحلية.
• نظام الأساس: يتم استخدام أساسات الطوافة الخيشومية + محامل العزل الزلزالي للتكيف مع أساسات التربة اللينة، ويتم التحكم في فرق الهبوط في حدود 3 مم.

أنظمة الأسقف والحواجز

• إنشاء سقف موفر للطاقة: طبقة مزدوجة من ألواح الصلب المموجة + طبقة عزل من الصوف الصخري 100 مم، معامل نقل الحرارة ≤0.35 واط / (م²・ك)؛ نفاذية الزجاج الكهروضوئي 60٪، يتجاوز توليد الطاقة السنوي 500000 كيلوواط ساعة.
• جدار التقسيم السريع: زجاج عازل مسبق الصنع + إطار من سبيكة الألومنيوم، مع عزل صوتي يبلغ 40 ديسيبل، والذي يمكنه دعم فتح قناة شفافة بالكامل في غضون 5 دقائق في حالة الطوارئ.

6. الأسئلة الشائعة

س1. ما هو الأداء الزلزالي لمحطات السكك الحديدية ذات الهياكل الفولاذية؟

ج: بذلت محطة القطار الحديدية ذات الهياكل الفولاذية جهودًا كبيرة في مجال السلامة الزلزالية. فهي تستخدم فولاذًا عالي القوة لبناء هيكلها، وهي مُجهزة بدعامات مانعة للانبعاج، تمامًا كما هو الحال مع دروع الزلازل. وتتحمل هذه المحطات زلزالًا قويًا بقوة 8 درجات (0.3 جي)، حتى في حالات الزلازل النادرة. صُممت نقاط اتصال الهيكل لتكون مرنة للغاية، ويمكنها التشوه بشكل مناسب عند التعرض للاهتزازات، ولن تنهار دفعة واحدة. على سبيل المثال، كانت هناك محطة قطار فائق السرعة قبل زلزال بقوة 7 درجات، وبعده لم يتضرر الهيكل الرئيسي على الإطلاق. كما يقوم المهندسون بمحاكاة عملية الزلزال بشكل متكرر لضمان التحكم في سعة اهتزاز المبنى ضمن نطاق آمن (زاوية الإزاحة <1/500). بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية العادية (التي تتحمل عادةً زلازل بقوة 6-7 درجات)، تُعد محطات السكك الحديدية ذات الهياكل الفولاذية أكثر أمانًا في الأماكن المعرضة للزلازل.

س2. ما مدى سرعة دورة بناء محطة السكك الحديدية ذات الهيكل الفولاذي مقارنة بالطريقة التقليدية؟

ج: يُمكن للهيكل الفولاذي أن يُسرّع عملية البناء بأكثر من ضعف السرعة! لنأخذ مبنى محطة السكة الحديد، الذي تبلغ مساحته 30,000 متر مربع، كمثال. يستغرق بناء الهيكل الرئيسي بهيكل فولاذي 60 يومًا فقط. أما إذا استُبدل بهيكل خرساني، فسيستغرق الأمر 240 يومًا، شاملةً وقت الصيانة. ويرجع ذلك أساسًا إلى إمكانية تصنيع مكونات الهيكل الفولاذي مُسبقًا في المصنع (لا يتجاوز الخطأ 2 مم)، ونقلها إلى الموقع للتجميع المباشر. لن يتأخر العمل في الأيام الممطرة، ولا حاجة لتبليله في كل مكان كما هو الحال في البناء التقليدي. على سبيل المثال، هناك محطة بين المدن تستخدم “تقنية رفع الجمالون” لرفع جمالون وزنه 800 طن، ويستغرق ذلك 4 ساعات فقط. أما إذا تم تجميعه قطعة قطعة وفقًا للطريقة القديمة، فسيستغرق الأمر 20 يومًا إضافيًا على الأقل.

س3. ما هو تأثير عزل الصوت لمحطة السكك الحديدية ذات الهيكل الفولاذي؟

ج: لجعل بيئة الانتظار أكثر هدوءًا، بذلت محطة السكك الحديدية ذات الهيكل الفولاذي جهودًا كبيرة في عزل الصوت. يعتمد الجدار تصميمًا مزدوج الطبقات، مع عوارض فولاذية خفيفة كإطار، بالإضافة إلى ألواح جبسية بسمك 12 مم وصوف صخري بسمك 50 مم، تمامًا مثل ارتداء طبقتين من “الملابس العازلة للصوت” على الجدار، مما يحجب معظم الأصوات، ويتفوق في عزل الصوت على جدران الطوب التقليدية بسمك 24 سم. يتكون السقف من ثلاث طبقات من المواد، وهي ألواح فولاذية ملونة، ولباد عازل للصوت، وقطن ممتص للصوت، مما يخفض ضوضاء مسارات القطار بأكثر من 25 ديسيبل. كما أن ألواح الأرضية ثابتة. بعد وضع وسادات مرنة لامتصاص الصدمات، حتى لو مشى شخص عليها، لن يكون هناك الكثير من الضوضاء في الأسفل، ويتم التحكم في الضوضاء في حدود 65 ديسيبل. بهذه الطريقة، أصبحت قاعة الانتظار أكثر هدوءًا، مما يلبي تمامًا المتطلبات العالية لمحطة السكك الحديدية عالية السرعة لتوفير بيئة هادئة.

س4. هل يمكن لمحطات السكك الحديدية ذات الهياكل الفولاذية التكيف مع التضاريس المعقدة؟

ج: يتميز تصميم الهياكل الفولاذية بمرونة فائقة ومناسبة للعديد من الأماكن: عند بناء المحطات في البيئات الجبلية، يُظهر نظام الجمالون الفضائي المصمم خصيصًا ذو الشكل الخاص مزايا فريدة – هيكله المعياري يشبه وحدة بناء دقيقة، ويمكن تعديل ارتفاع الأعمدة بمرونة وفقًا لتضاريس التلال. على سبيل المثال، في محطة ذات مناظر خلابة، نجح التطبيق المبتكر لتقنية “الجمالون المتدرج” في التغلب على مشكلة الهبوط الرأسي من ارتفاع 15 مترًا، وتحقيق توافق مثالي بين المبنى والتضاريس. إذا واجهت أساسًا تربة طرية، فلا تقلق. يرتبط أساس الخازوق والهيكل الفولاذي بمرونة. حتى في حالة هبوط الأساس قليلاً، يمكن التحكم في فرق الارتفاع على كلا الجانبين في حدود 5 مم، وهو أرق من عملة معدنية.

س5. هل تكلفة الصيانة اللاحقة لمحطة السكك الحديدية ذات الهيكل الفولاذي مرتفعة؟

ج: تُعدّ صيانة الهيكل الفولاذي طوال دورة حياته عمليةً اقتصاديةً للغاية: إذ لا تتجاوز تكلفة صيانته السنوية 5% إلى 8% من تكلفة البناء الأولية. ويتركز الإنفاق الرئيسي على معالجة سطح الفولاذ ضد التآكل واختبارات السلامة الإنشائية. وتبلغ دورة إعادة طلاء الهيكل الفولاذي المضاد للتآكل حوالي 10 سنوات، وتتراوح تكلفة المتر المربع بين 15 و20 دولارًا أمريكيًا؛ وفي حال استخدام عملية الجلفنة بالغمس الساخن، يمكن تمديد دورة الصيانة إلى 15 عامًا. وإلى جانب استخدام نظام المراقبة الذكي، تتم مراقبة سلامة الهيكل على مدار الساعة من خلال أجهزة استشعار الإجهاد. وفي حال حدوث أي خلل، يُصدر إنذار فوري لتجنب تكاليف الإصلاح الباهظة الناتجة عن الأضرار الإنشائية المفاجئة. في المقابل، تحتاج المباني الخرسانية إلى التعامل بشكل متكرر مع مشاكل مثل إصلاح الشقوق وتجديد الأسطح، وتتراوح تكلفة الصيانة السنوية بين 8% و12%. وقد حُسبت إمكانية خفض تكلفة تشغيل وصيانة الهيكل الفولاذي طوال دورة حياته، من اكتماله إلى إيقافه، بنسبة 15% إلى 20%.

قدّمت شركة XTD Steel Structure تقنياتٍ واسعة النطاق، وبناءً ذكيًا، ومفاهيم صديقة للبيئة في بناء محطات السكك الحديدية، ونفّذت بنجاح أكثر من 10 مشاريع لمراكز النقل الهيكلية الفولاذية. من القبة الرائعة لمحطة القطار فائق السرعة إلى الشكل الذكي للمحطة الجبلية، نجعل كل محطة بوابةً ذكيةً للمدينة من خلال خدمة متكاملة من “تصميم BIM متقدم، تصنيع ذكي، تركيب دقيق”. اختيار هيكل فولاذي لا يعني فقط اختيار سرعة بناء أسرع، بل يعني أيضًا اختيار حلٍّ مستقبليٍّ لمساحة النقل.