تختار المباني المدنية الأشكال الإنشائية المناسبة بناءً على ارتفاع المبنى ووظيفته الاستخدامية وأدائه الزلزالي وتقارير المسح الهيدروجيولوجي للأرض. اليوم، سأقدم عشر معلومات حول «الأشكال الإنشائية» في المباني ذات الهياكل الفولاذية.

1. ما هي تصنيفات وخصائص الأنظمة الإنشائية الشائعة؟

تشمل الأنظمة الإنشائية الشائعة الهياكل الطوبية الخرسانية، والإطارات، والجدران القصية، والإطارات، والجدران القصية، والأعمدة، والروافع، والشبكات، والأقواس، والهياكل المعلقة، والمساحات ذات الجدران الرقيقة. تشمل الهياكل الفولاذية بشكل رئيسي الإطارات الفولاذية المنشورية، والإطارات، والروافع، والشبكات، ولكل منها مزايا وعيوب وأشكال مختلفة للقوى. في المباني الحقيقية، عادةً ما توجد اثنان أو أكثر من الأشكال الإنشائية مجتمعة.

2. ما هي الخصائص الهيكلية الشائعة وأمثلة التطبيقات للهياكل الفولاذية؟

تتميز هياكل البوابات بتوتر بسيط، ومسارات واضحة لنقل القوى، وسرعة إنشاء عالية. وتُستخدم على نطاق واسع في المباني الصناعية والمدنية، مثل المرافق العامة الصناعية والتجارية والثقافية والترفيهية.

تتميز الإطارات الفولاذية بتصميمات مرنة تسمح بمساحات أكبر. وتُستخدم على نطاق واسع في المباني متعددة الطوابق والمباني الشاهقة والمباني فائقة الارتفاع، وكذلك في مبانٍ المكاتب التجارية ومراكز المؤتمرات والمنشآت الأخرى.

تتمثل ميزة العوارض الفولاذية في أنها تستطيع استخدام قضبان ذات مقطع عرضي أصغر لتكوين مكونات ذات مقطع عرضي أكبر. تُستخدم عادةً في المباني الصناعية والمدنية، مثل الأسطح والجسور وأبراج التلفزيون وأبراج السقالات ومنصات النفط البحرية والممرات والمباني الأخرى ذات الامتدادات أو الارتفاعات الكبيرة.

الشبكات الفولاذية هي هياكل فضائية فائقة الاستاتيكية من الدرجة العليا، تتألف من العديد من القضبان وفقًا لقواعد معينة. تتميز بقوى فضائية صغيرة، ووزن خفيف، وصلابة قوية، ومقاومة جيدة للزلازل. يمكن استخدامها كأسقف للمباني مثل الصالات الرياضية، وصالات المعارض، وغرف الانتظار، والمظلات، والحظائر.

3. ما هي تركيبة النظام الهيكلي لمباني مصانع الإطارات البابية؟

تنقسم ورش الهياكل الفولاذية إلى ورش فولاذية خفيفة وورش فولاذية ثقيلة. يتكون النظام الإنشائي للورش بشكل رئيسي من الأعمدة الفولاذية، والأعمدة المقاومة للرياح، وأعمدة الدرابزين، والعوارض الفولاذية للأسقف، وعوارض الرافعات، والدعامات بين الأعمدة، والدعامات الأفقية لعوارض السقف، والألواح الجدارية، وهياكل الأسقف التي تتألف من إطارات النوافذ العليا والقضبان الرابطة. يمكن أن يكون الجسم الرئيسي لإطار البوابة ببُعد واحد أو متعدد الأبعاد أو متعدد الطوابق، مع بُعد اقتصادي يبلغ حوالي 24-30 مترًا.

4. ما هي المفاصل الشائعة في مباني مصانع الإطارات البابوية؟

تشمل المفاصل الشائعة للإطارات الفولاذية للبوابات مفاصل قواعد الأعمدة، ومفاصل العوارض والأعمدة، ومفاصل عوارض الجمالون، ومفاصل الدعامات بين الأعمدة، ومفاصل توصيل قضبان التثبيت، ومفاصل دعامات الأسقف.

5. ما هي تركيبة النظام الإنشائي للإطار الفولاذي؟

بالنسبة للإطارات الفولاذية، مع ازدياد عدد الطوابق والارتفاع، بالإضافة إلى تحمل أحمال رأسية أكبر، باتت متطلبات المقاومة الجانبية (أحمال الرياح، التأثيرات الزلزالية، وغيرها) تُعدّ أيضًا سمةً رئيسيةً في تحمل الإطار. عادةً ما تُقسَم الأنظمة الإنشائية الأساسية إلى ثلاثة أنواع: أنظمة مدعومة بالأعمدة، وأنظمة إطارات نقية، وأنظمة مدعومة بالإطارات. ومن بينها، تُستخدم أنظمة الإطارات المدعومة على نطاق واسع في المشاريع العملية. تستخدم هذه النظام إطارات فولاذية نقية بشكل أفقي، وتُرتِّب عددًا مناسبًا من دعامات الأعمدة الرأسية بشكل طولي لتعزيز الصِّلابة الطولية، مما يقلل من كمية الفولاذ المستخدم في الإطار ويكوّن مساحات أكبر.

6. ما هي المفاصل الشائعة في الإطارات الفولاذية؟

تشمل المفاصل الشائعة في الإطارات الفولاذية مفاصل قواعد الأعمدة، ومفاصل توصيل الأعمدة، ومفاصل التقاء العوارض بالأعمدة، ومفاصل التقاء العوارض بالعوارض الأخرى، ومفاصل الدعامات، ومفاصل قمم الأعمدة.

7. ما هي تركيبة النظام الهيكلي للعوارض الفولاذية؟

العُقَد هي هياكل مكوّنة من عدة قضبان، ترتبط كل قضيب بطرفيه بمفاصل، ويمكن تقسيمها إلى إطارات عُقَد مستوية وعُقَد فضائية. وبناءً على الشكل المقطعي للمكونات، يمكن تصنيفها إلى عُقَد أنبوبيّة، وعُقَد فولاذية على شكل حرف H، وعُقَد ذات مقطع صندوقي، وعُقَد من الفولاذ الزاوي، وغيرها. تتكون العُقَد بشكل عام من أعضاء علوية وأعضاء سفلية وقضبان عمودية وأعضاء قُطريّة، مع دعامات بين الشبكة والعُقَد. تقل كمية الفولاذ المستخدمة في العُقَد مقارنةً بالعوارض ذات الألواح الصلبة، مما يؤدي إلى خفّة الوزن الهيكلي ومتانة أكبر. وتُستخدم هذه العُقَد على نطاق واسع في المباني الشاهقة والمنشآت ذات المسافات الكبيرة والجسور.

8. ما هي المفاصل الشائعة في العوارض الفولاذية؟

تشمل المفاصل الشائعة للعوارض الفولاذية بشكل رئيسي القضبان العمودية التي تربط مفاصل الأوتار العليا والسفلى؛ وأعضاء الويب القطرية التي تربط مفاصل الأوتار العليا والسفلى؛ ومفاصل اتصال العوارض.

9. ما هي تركيبة النظام الهيكلي للشبكة الفولاذية؟

الشبكة هي بنية مكانية تتكوّن من عدة قضبان متصلة في عُقَد على شكل شبكة معينة. هناك أنواع عديدة من الشبكات، ويمكن تصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة. في الصين، تُقسَم عادةً إلى شبكات نظام العارضة المتقاطعة، وشبكات نظام الهرم الثلاثي، وشبكات نظام الهرم الرباعي، وشبكات نظام المخروط السداسي. تتكون الشبكات المستوية بشكل رئيسي من الأوتار والشبكات القطرية والعقد الوسطى وعُقَد الدعم.

10. ما هي العقد الشائعة للشبكات الفولاذية؟

تشمل الشبكات بشكل رئيسي وصلات الألواح، ووصلات الكرات المجوفة الملحومة، ووصلات الكرات بالمسامير، ووصلات الدعم. تُعدّ وصلات الألواح مناسبة لهياكل الشبكات الفولاذية الخفيفة. يتم الربط بين القضبان والدعامات الزاوية إما باللحام أو بوساطة وصلات مسامير عالية القوة. وتُعدّ وصلات مفاصل الكرات المجوفة ووصلات مفاصل الكرات بالمسامير مناسبة لهياكل الشبكات المصنوعة من القضبان الأنبوبيّة.