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، 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 أشكال الهياكل مجتمعة.

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

تتميز هياكل البوابات بضغوط بسيطة، ومسارات واضحة لنقل القوى، وسرعة إنشاء عالية. تُستخدم 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 مباني 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 الأسقف والجسور وأبراج التلفزيون وأبراج الأعمدة 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 وقاعات 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 الشبابيك السماوية 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 الحواف.

5. ما هي تركيبة النظام الهيكلي 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 من الخصائص الرئيسية لتحمل الإطار. عادةً ما تُقسَم الأنظمة الإنشائية الأساسية إلى ثلاثة أنواع: الأنظمة المدعومة بالأعمدة، والأنظمة الإطارية النقية، والأنظمة الإطارية المدعومة. ومن بينها، تُستخدم النظام الإطاري المدعوم على نطاق واسع في المشاريع الفعلية. يستخدم هذا النظام إطارات فولاذية نقية بشكل أفقي، ويُرتّب عددًا مناسبًا من دعامات الأعمدة الرأسية طوليًا لتعزيز الصِلابة الطولية، مما يقلل من كمية الفولاذ المستخدمة في الإطار وينشئ مساحات أكبر.

6. ما هي المفاصل الشائعة في الإطارات الفولاذية؟

تشمل العُقد الشائعة في الإطارات الفولاذية عُقد قواعد الأعمدة، وعُقد توصيل الأعمدة، وعُقد تقاطع العوارض مع الأعمدة، وعُقد تقاطع العوارض مع العوارض، وعُقد الدعم، وعُقد قمم الأعمدة.

7. ما هي تركيبة النظام الهيكلي للعوارض الفولاذية؟

العُقَد هي هياكل مكوّنة من عدة قضبان، ترتبط كل قضيب منها من طرفيه 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 العُقد عمومًا من أعضاء علوية وأعضاء سفلية وقضبان رأسية وأعضاء قُطرية، مع دعامات بين الشبكة والعُقَد. تقل كمية الفولاذ المستخدمة في العُقَد مقارنةً بالعوارض الصلبة ذات الألواح الصلبة، مما يؤدي إلى خفّة الوزن الهيكلي وزيادة الصّلابة. تُستخدم 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 الأوتاد العلوية والسفلية؛ وأعضاء التسليح القطرية التي تربط مفاصل الأوتاد العلوية والسفلية؛ 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 إجراء الاتصال 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.