تسع نقاط رئيسية لتصميم وبناء مباني مصنع الهياكل الفولاذية

مباني مصنع الهيكل الصلبلقد تم الاعتراف بها على نطاق واسع في هندسة البناء لأنها سريعة البناء، وخفيفة الوزن، ولها أداء زلزالي جيد، وصديقة للبيئة. في تصميم المباني الصناعية، قاموا تدريجيا باستبدال الهيكل الخرساني المسلح الأثقل.

لم يتم استخدام الهياكل الفولاذية في الصين لفترة طويلة، ولا يزال تصميمها التفصيلي وتقنيات البناء قيد التطوير. على الرغم من أن المباني الصناعية ذات الهياكل الفولاذية توفر العديد من المزايا، إلا أن الفولاذ كمادة له عيوب أيضًا - على سبيل المثال، ضعف مقاومة الحريق والميل إلى التآكل. ويجب أن تؤخذ هذه العوامل في الاعتبار أثناء مرحلتي التصميم والبناء.

I. المزايا الرئيسية لمباني مصانع الهياكل الفولاذية

كما ذكر في الملخص، المزايا الرئيسية لالمباني الصناعية الهيكل الصلبهي على النحو التالي. أولاً، من حيث سرعة البناء: يمكن إنتاج المكونات الفولاذية بكميات كبيرة في المصنع؛ البناء بسيط والتركيب سريع، مما يقلل بشكل كبير من فترة البناء. ثانياً، من حيث الوزن الذاتي: يمكن تخفيض الوزن الهيكلي للمبنى بحوالي 30%؛ وهذا أمر اقتصادي بشكل خاص في المواقع ذات قدرة تحمل الأساس المنخفضة أو كثافة التحصين الزلزالية العالية، حيث يكون الاقتصاد العام أفضل من اقتصاد الأنظمة الهيكلية الخرسانية المسلحة. أخيرًا، فيما يتعلق بحماية البيئة: تنتمي الهياكل الفولاذية إلى عائلة أنظمة المباني الخضراء الصديقة للبيئة؛ الفولاذ نفسه عبارة عن مادة عالية القوة وعالية الكفاءة ذات قيمة إعادة تدوير عالية، ولا يتطلب صب الخرسانة أثناء البناء.

ثانيا. أهمية تصميم الرسم

الرسومات هي أساس البناء في أي مشروع. خلال مرحلة تصميم مبنى صناعي ذو هيكل فولاذي، يجب تنظيم الفنيين المحترفين في وحدة البناء لإجراء مراجعة رسم مشتركة، والتحقق من الرسومات بحثًا عن "الأخطاء والسهو والتصادمات وأوجه القصور" بحيث يتم حل المشكلات قبل بدء البناء ويتم الاحتفاظ بتأثير مشكلات الرسم على الجودة والجدول الزمني إلى الحد الأدنى. بالنسبة لمشروع الهيكل الفولاذي، يجب إعداد تصميمات تنظيمية منفصلة لمرحلة التصنيع ومرحلة التشييد؛ يجب أن تغطي وثيقة عملية التصنيع معايير الجودة والمتطلبات الفنية لكل عملية وبند فرعي في مرحلة التصنيع، بالإضافة إلى التدابير المحددة المعتمدة لضمان جودة المنتج.

ثالثا. مبادئ التصميم لنظام التدعيم

لضمان السلوك المكاني للمبنى، وتحسين صلابته العامة، ومقاومة ونقل القوى الأفقية الطولية، ومنع التشوه المفرط للأعضاء، وتجنب التواء أعضاء الضغط، وضمان الاستقرار العام للهيكل، يجب ترتيب نظام تقوية موثوق وفقًا للشكل الهيكلي للمبنى، وتصميم الرافعة، ومعدات الاهتزاز، وامتداد ورشة العمل وارتفاعها، وطول كل منطقة درجة حرارة. ينبغي تزويد كل منطقة درجة حرارة بنظام تقوية مستقر بين الأعمدة، يتم ترتيبه بالتنسيق مع الدعامات الأفقية الجانبية للسقف. يعد موضع دعامة العمود السفلي عاملاً رئيسياً يحدد اتجاه التشوه الطولي ويؤثر على مقدار الإجهاد الحراري؛ يجب وضع دعامات العمود السفلي في أقرب مكان ممكن من منتصف منطقة درجة الحرارة، بحيث يمكن للأعضاء الطولية مثل عوارض الرافعة أن تتوسع وتتقلص بحرية نحو كلا الطرفين مع تغير درجة الحرارة. عندما تكون منطقة درجة الحرارة قصيرة، يتم وضع مجموعة واحدة من دعامات العمود السفلي بشكل عام في المنتصف. ومع ذلك، عندما تكون منطقة درجة الحرارة أطول من 150 مترًا، يجب تركيب مجموعتين من دعامات العمود السفلي داخل المنطقة لضمان الصلابة الطولية؛ ويجب وضعها في الثلث الأوسط من منطقة درجة الحرارة قدر الإمكان، ويجب ألا تتجاوز المسافة من المركز إلى المركز بين المجموعتين 72 مترًا، وذلك لتجنب الإجهاد الحراري المفرط.

رابعا. النقاط الرئيسية للتصميم الزلزالي

عند تنفيذ التصميم الزلزالي لمبنى صناعي ذو هيكل فولاذي، يجب ملاحظة النقاط التالية. أولاً، فيما يتعلق بالتخطيط العام، ينبغي توزيع كتلة الهيكل وصلابته بالتساوي بحيث يتم تحميل المبنى بشكل موحد وتشويه بطريقة منسقة؛ وينبغي تجنب الصلابة غير المستوية، لأن لها تأثيراً سلبياً على الأداء الزلزالي. بالنسبة للهيكل العرضي، يجب اعتماد إطار صلب، أو إطار يتم فيه توصيل دعامات السقف بشكل صارم بالأعمدة، وذلك لتحقيق الاستفادة الكاملة من أداء حمل الحمولة للفولاذ وتقليل التشوه العرضي. ثانيًا، عادةً ما تفشل المباني ذات الهياكل الفولاذية ليس لأن قوة أعضائها غير كافية، ولكن بسبب انحنائها؛ ولذلك، فإن وجود نظام تقوية جيد التنظيم يضمن الاستقرار العام للمبنى له أهمية خاصة. أخيرًا، في ظل حركة الزلزال، يحدث إجهاد منخفض الدورة، ويجب أخذ تأثيره على المبنى في الاعتبار عند التصميم. يجب أن يضمن تصميم الوصلات الهيكلية عدم حدوث فشل مشترك قبل إنتاج المقطع الكامل للأعضاء الهيكلية؛ وينبغي السماح للأعضاء بدخول المرحلة البلاستيكية حتى يتمكنوا من امتصاص الطاقة الزلزالية بشكل كامل وتطوير قدرتهم الزلزالية.

V. أهمية التصميم المقاوم للحرارة والحريق

المباني الصناعية ذات الهياكل الفولاذيةلديهم مقاومة ضعيفة للحريق. عندما يتم تسخين الفولاذ فوق 100 درجة مئوية، تقل قوة الشد وتزداد اللدونة مع ارتفاع درجة الحرارة. عند درجة حرارة 250 درجة مئوية تقريبًا، تزداد قوة شد الفولاذ قليلاً بينما تقل اللدونة - وهي ظاهرة تُعرف باسم الهشاشة الزرقاء. فوق 250 درجة مئوية، يبدأ الفولاذ بالزحف. عند حوالي 500 درجة مئوية، تنخفض قوة الفولاذ إلى درجة منخفضة جدًا مما قد يؤدي إلى انهيار الهيكل الفولاذي. لذلك، عندما تتجاوز درجة حرارة سطح الهيكل الفولاذي 150 درجة مئوية، يجب توفير العزل الحراري وتصميم الحماية من الحرائق (يتم تحقيقه عادةً من خلال تطبيق طلاءات مقاومة للحرارة وواقية من الحرائق).

في بناءالمباني الصناعية الهيكل الصلبتنشأ العديد من المشاكل العملية؛ هنا نقوم بتحليل أبرزها فقط.

سادسا. تضمين مسامير التثبيت أثناء البناء

يمكن القول أن تثبيت مسامير التثبيت بقوة أمر أساسي لاستقرار المبنى الصناعي ذو الهيكل الفولاذي. تؤثر دقة مسامير التثبيت بشكل مباشر على موضع الهيكل الفولاذي. يجب أن تكون مسامير التثبيت مدمجة بدقة شديدة: انحراف المحور ±2.0 مم، والارتفاع ±5.0 مم. قبل تثبيت مسامير تثبيت العمود، قم بإسقاط كل محور من شبكة التحكم الأفقية على السطح العلوي لأساس العمود وأغلق الحلقة، وذلك لضمان دقة تثبيت البراغي؛ ثم حدد الحواف الخارجية للأعمدة حسب المحاور. بمجرد تركيب إطار الدعم (المساندة) لمسامير تثبيت العمود، قم بنقل الارتفاع المطلوب إلى إطار الأنبوب الفولاذي. 

سابعا. الاحتياطات أثناء الرفع

الاحتياطات الرئيسية هي كما يلي. أولاً، ضع علامة على الخطوط المركزية المتقاطعة على اللوحة الأساسية لقدم العمود والخطوط المركزية لمسامير التثبيت، وقم بتنظيف فتحات القص في قاعدة العمود؛ بعد أن يكون العمود الفولاذي في موضعه، اضبط ارتفاعه وأحكم ربط الصواميل. ثانيًا، بعد تركيب الأعمدة الفولاذية في منطقة واحدة، قم بتثبيت قضبان الربط (أعضاء التوصيل)، وذلك لضمان الاستقرار العام للأعمدة ومنعها من التشوه عند رفع العوارض الفولاذية. أخيرًا، ارفع العوارض الفولاذية: قم بتوصيل أزواج من العوارض في الهواء وقم بإجراء الربط الأولي للمسامير عالية القوة؛ يجب تأمين الحزمة الأولى بأربعة أسلاك لمنعها من الميل إلى جانب واحد.

ثامنا. صعوبات في تركيب نظام شعاع الرافعة

أثناء البناء، يجب تثبيت عوارض الرافعة بشكل صارم من خليج الأعمدة، وفقًا للمواصفات. بمجرد تركيب الدعامات بين الأعمدة وتوصيلها، فإنها تشكل وحدة صلابة مكانية مستقرة نسبيًا؛ يعد التثبيت من هذا الخليج أكثر أمانًا ويضمن أيضًا أن تركيب عوارض الرافعة لا يؤثر على عمودي الأعمدة. أثناء التثبيت، يجب وضع ألواح الرقائق تحت عوارض الرافعة مع انحرافات كبيرة في القسم النهائي؛ يجب أن يتم لحام هذه الحشوات في مكانها بعد تعديل نظام شعاع الرافعة، ويجب محاذاة الحزم بدقة مع خطوط تحديد المواقع المحددة مسبقًا. يجب أن يتم توصيل نظام الكبح بشكل رسمي فقط بعد ضبط وتثبيت عوارض الرافعة. عندما يتم توصيل لوحة الفرامل بحزمة الرافعة بواسطة مسامير عالية القوة وبالجمالون المساعد عن طريق اللحام، فإن التسلسل مهم: قم أولاً بتوصيل لوحة الفرامل بحزمة الرافعة بمسامير عالية القوة وقم بإجراء الربط الأولي؛ ثم اضبط الجمالون المساعد، ولحامه بلوحة الفرامل، وقم بإجراء التثبيت النهائي للبراغي عالية القوة؛ أخيرًا، قم بلحام لوحة الفرامل بالجمالون المساعد. يجب أن يبدأ كل من ربط البراغي عالية القوة ولحام لوحة الفرامل من مركز كل لوحة باتجاه كلا الحافتين، وذلك لتقليل الضغط الداخلي في اللوحة.

تاسعا. التراص من مكونات الصلب

لتسهيل عملية التركيب، يجب تكديس المكونات الفولاذية بطريقة معقولة بعد وصولها إلى الموقع. المبادئ هي: يجب تكديس المكونات المطلوبة بشكل عاجل للتركيب مباشرةً في الموقع، باتباع تسلسل الرفع - تلك التي سيتم رفعها أولاً توضع في الأعلى، وتلك التي سيتم رفعها لاحقًا توضع في الأسفل؛ يجب تخزين المكونات التي ليست هناك حاجة إليها بشكل عاجل مؤقتًا خارج الموقع. عند التكديس، أبقِ الأعمدة والعوارض منفصلة، ​​ثم قم بتكديسها حسب المحور. يجب أن تتم إدارة ساحة التخزين من قبل موظفين معينين؛ يجب احتساب المكونات مقابل متطلبات التوريد وقائمة التسليم، ويجب حفظ السجلات. يجب تخزين أعضاء القسم H بشكل مستقيم، وليس بشكل مسطح أبدًا. يجب دعم كل مكون على الأقل من نقطتين؛ يجب أن تكون نقاط الدعم موجودة عند حوالي سُبع الامتداد من أطراف العضو. عند التراص في طبقات، لا يُسمح بأكثر من ثلاث طبقات؛ يجب وضع الكتل الخشبية بشكل صحيح بين الطبقات لإبقائها مستوية، ويجب أن تتم محاذاة نقاط الدعم عموديًا.