تُستخدم هندسة الهياكل الفولاذية على نطاق واسع في المصانع والمباني الصناعية ذات المسافات الكبيرة، نظرًا لخصائصها مثل الامتداد الكبير، والوزن الخفيف، والمقاومة الجيدة للزلازل والصدمات، والاستخدام العالي للمساحة، وسرعة البناء، والجدوى الاقتصادية. مع ذلك، توجد أيضًا مشكلات في عملية البناء الفعلية. وقد أصبح ضمان جودة البناء مشكلة يتعين على كل مهندس هياكل فولاذية مواجهتها وحلها.

1. خصائص تقنية الهياكل الفولاذية

بالمقارنة مع الهياكل الأخرى، تتمتع الهياكل الفولاذية بمزايا استثنائية، تتجلى بشكل رئيسي في:

(1) سريع. لا تتأثر جميع عمليات البناء الجاف بالفصول البيئية. بالنسبة لمبنى يبلغ مساحته حوالي 300 متر مربع، لا يحتاج الأمر سوى 5 عمال و30 يوم عمل لإنجاز العملية بأكملها من الأساس إلى التشطيب.

(2) حماية البيئة. يمكن إعادة تدوير المادة بنسبة 100%، مما يحقق فعليًا حماية بيئية خضراء وخالية من التلوث.

(3) توفير الطاقة. تستخدم جميع الجدران ذات الكفاءة العالية في توفير الطاقة، والتي تتمتع بخصائص جيدة في العزل الحراري والعزل الحراري والصوتي، مما يحقق معيار توفير طاقة بنسبة 50%.

(4) مقاومة الرياح. تتميز منازل الهياكل الفولاذية الخفيفة بوزن خفيف وقوة عالية، وتتمتع بصلابة إجمالية جيدة وقدرة قوية على التشكل. يبلغ وزن المبنى فقط خُمس وزن المنشآت الطوبية الخرسانية، ويمكنه تحمل أعاصير بسرعة 70 مترًا في الثانية، مما يحمي الأرواح والممتلكات بشكل فعّال.

(5) العزل الصوتي. يُعدّ التأثير الصوتي مؤشرًا مهمًا لتقييم المساكن. النوافذ المثبتة في نظام الفولاذ الخفيف مصنوعة من زجاج مجوف، يتمتع بتأثير عزل صوتي جيد يصل إلى أكثر من 40 ديسيبل؛ أما تأثير العزل الصوتي للجدران المكونة من كمرات فولاذية خفيفة وألواح جبسية مزودة بمواد عازلة للحرارة فقد يصل إلى 60 ديسيبل.

(6) الصحة. يقلل البناء الجاف من التلوث البيئي الناجم عن النفايات. يمكن إعادة تدوير الهيكل الفولاذي للمنزل بنسبة 100%، كما يمكن إعادة تدوير معظم المواد الداعمة الأخرى، مما يتماشى مع الوعي البيئي الحالي؛ جميع المواد تلبي المتطلبات البيئية الإيكولوجية وتُعدّ مواد بناء خضراء صحية.

(7) الراحة. تستخدم الجدران الفولاذية الخفيفة نظامًا كفءًا للطاقة مع وظائف تنفسية قادرة على ضبط جفاف الرطوبة في الهواء الداخلي؛ ويتمتع السقف بوظائف تهوية تتيح تدفق الهواء داخل المنزل لضمان متطلبات التهوية والتشتيت الحراري داخل السقف.

(8) المتانة. تتكون الهيكل السكني ذو البنية الفولاذية خفيفة الوزن بالكامل من مكونات فولاذية رقيقة الجدران مشكلة على البارد، ويُصنع الإطار الفولاذي من صفائح مجلفنة مدلفنة على البارد فائقة المقاومة للصدأ وعالية القوة، مما يجنب بشكل فعال تأثير تآكل الصفائح الفولاذية أثناء البناء والاستخدام، وبالتالي يطيل عمر المكونات الفولاذية الخفيفة. يمكن أن يصل العمر الافتراضي للهيكل إلى 100 عام.

(9) العزل الحراري. المادة المستخدمة في العزل الحراري هي بشكل رئيسي قطن الألياف الزجاجية، والتي تتمتع بتأثيرات عزل حرارية جيدة. إن استخدام ألواح العزل الخارجية للجدران يمنع بشكل فعّال ظاهرة «الجسر الحراري» في الجدران، مما يحقق تأثيرات عزل أفضل. يمكن أن تعادل المقاومة الحرارية لقطن العزل R15 بسماكة حوالي 100 ملم المقاومة الحرارية لجدار من الطوب بسمك 1 متر.

(10) المقاومة الزلزالية.

2. تقنية بناء الهياكل الفولاذية

يجب التحكم بصرامة في معلمات اللحام لتقليل تشوهات اللحام، كما ينبغي استخدام عمليات محددة وقوالب خاصة للتصحيح لضمان الأبعاد الهندسية وجودة اللحام للمكونات. أثناء التركيب، يجب اتخاذ تدابير فعالة للقضاء على الأخطاء المتراكمة في الوقت المناسب. يتمثل محور تركيب الألواح الملونة في الاهتمام بالوقاية من التسرب وجودة المظهر.

(1) يجب تركيب شرائط تنظيف الأسطح وشرائط تنظيف الجدران في وقت واحد.

قبل تثبيت شرائط البور، تحقق من عدم وجود تشوه في المكونات. إذا تجاوز التشوه الحدّ المسموح به، فيجب معالجته، كما يجب إزالة الزيت والرمل عن سطح المكونات. ينبغي تجميع عدة شرائط بور معًا ورفعها. بعد تثبيت فاصل واحد، تحقق من ميل الشرائط. يجب التحكم في استقامة الشرائط ضمن نطاق الانحراف المسموح به؛ وإلا، يمكن إجراء التعديلات باستخدام براغي التوصيل.

(2) التحكم في ارتفاع الأعمدة.

للتخلص من تأثير أخطاء طول الأعمدة على ارتفاعها، وقبل الرفع، قم بقياس متر واحد نحو الأسفل من المستوى العلوي لعوارض الركبة كمقطع عرضي نظري للارتفاع، وحدد ذلك بوضوح كمرجع لضبط ارتفاع العمود. على السطح العلوي لقاعدة العمود، ضع علامة على خط تقاطع المحور الرأسي والمحور الأفقي الذي يمر عبر مركز العمود، ليكون مرجعًا لتركيب العمود وتحديد موقعه. أثناء التركيب، قم بمحاذاة الخط المتقاطع على العمود مع الخط المتقاطع على الأساس. أولاً، استخدم مستوى لتصحيح ارتفاع العمود وفقًا للعلامة الموجودة على الارتفاع النظري للعمود، ثم استخدم كتل تثبيت لتخفيف الضغط وتشديد براغي التثبيت. بعد ذلك، استخدم جهازين من التيودوليت لتصحيح استقامة العمود من اتجاهين محوريين، وبعد تحقيق المتطلبات، شد البراغي باستخدام صاموليّتين مزدوجتين. بالنسبة للأعمدة الفردية غير المستقرة هيكليًا، يمكن اتخاذ تدابير حماية مؤقتة باستخدام كابلات ضد الرياح. أما بالنسبة للأعمدة الملونة المصممة بدعامات بين الأعمدة، فيمكن تركيب دعامات بين الأعمدة لتعزيز الاستقرار الهيكلي.

(3) اجمع العارضة العليا.

قبل التجميع على الأرض، تحقق من عوارض السقف. عندما لا تتجاوز تشوهات المكونات الحدّ المسموح به، وتكون سطح الاحتكاك لاتصال البراغي عالية القوة خالياً من الأوساخ والملوثات الأخرى، ويتم التأكد من أن سطح الاحتكاك مستوٍ وجاف، يمكن حينئذٍ تجميعها على الأرض. أثناء التجميع، استخدم أعمدة غير مزيتة لامتصاص الصدمات بين المكونات، واستخدم شرائح خشبية على جانبي المكونات لتعزيز الاستقرار. يتم تجميع عوارض السقف ككل في عمودين. وبعد اكتمال الوصلات، من الضروري إجراء الفحص التالي:

أ. استقامة العوارض؛

ب. تباعد فتحات البراغي التي تتصل بمكونات أخرى (مثل الأعمدة).

بعد اكتمال الضبط والفحص بنجاح، قم بتشديد البراغي عالية المتانة. قبل تركيب عارضة الرافعة، تحقق من العوارض وقم بتركيبها بحيث لا يتجاوز انحرافها الحد المسموح به. بعد رفع عارضة رافعة واحدة إلى مكانها، يجب تثبيتها فورًا بقاعدة العارضة باستخدام البراغي، وربطها بمستوى وجيروسكوب لمراقبة وضبط لوحة الاتصال بين الحافة العليا لعارضة الرافعة والعمود. وبعد التأكد من استيفاء المتطلبات، قم بتشديد البراغي. بعد اكتمال الرفع، ستُعاد معاينة وضبط جميع المكونات. وبعد تحقيق متطلبات التصميم، سيتم إجراء اللحام في الموقع لإصلاح الطلاء التالف.