متطلبات التصميم والمعايير الهيكلية والاعتبارات الهندسية

تُستخدم مباني إطار البوابة الفولاذية الخفيفة على نطاق واسع في ورش العمل الصناعية والمستودعات والمراكز اللوجستية والمباني الزراعية والمرافق التجارية نظرًا لهيكلها الخفيف الوزن والتركيب السريع وفعالية التكلفة والأداء الزلزالي الممتاز.

يتكون المبنى الفولاذي النموذجي لإطار البوابة من المكونات الهيكلية الرئيسية بما في ذلك الأعمدة الفولاذية المدببة، والعوارض الخشبية المدببة، والعوارض الفولاذية، وأنظمة التثبيت، والمدادات، وأحزمة الجدران، وأنظمة الكسوة المعدنية. يعد التصميم الهيكلي المناسب أمرًا ضروريًا لضمان السلامة والمتانة والأداء على المدى الطويل.

1. الأشكال الهيكلية ومتطلبات الأبعاد

تعتمد مباني إطار البوابة الفولاذية الخفيفة عمومًا ما يلي:

• هياكل من طابق واحد

• تخطيطات ذات فترة واحدة أو متعددة الامتدادات

• تصميمات السقف ذات المنحدر المزدوج أو المنحدر الواحد أو متعددة المنحدرات

يكون منحدر السقف المشترك أقل من 10 درجات، وعادةً ما تستخدم أنظمة الأسقف صفائح فولاذية مقطعة أو ألواح معدنية معزولة.

معلمات التصميم النموذجية

فترة البناء:

• نطاق الامتداد المشترك: 9 م - 36 م

• يمكن أن تصل الهياكل ذات الامتداد الكبير إلى حوالي 72 مترًا اعتمادًا على متطلبات المشروع

ارتفاع المبنى:

• عادة ≥12 م

• الحد الأقصى للارتفاع الموصى به: 18 م

تباعد الأعمدة:
تباعد الأعمدة المشترك:

• 6 م

• 7.5 م

• 9 م

أبعاد إطار البوابة النموذجية

إطارات البوابة ذات الامتداد الواحد

• عمق الانحناء بالقرب من العمود: L/30 تقريبًا

• طول الهانش: 15%-25% من طول الامتداد

• عمق العوارض الخشبية في منتصف الامتداد: L/50–L/60 تقريبًا

• يتم التحكم بشكل عام في نسبة عمق إلى عرض الويب ضمن حدود معقولة

إطارات البوابة متعددة الامتدادات

• عمق مسند العمود المتوسط: L/25 تقريبًا

• طول الهانش: L/45–L/55 تقريبًا

من أجل كفاءة النقل، عادة ما يتم التحكم في الحد الأقصى لطول الأعضاء الفولاذية الفردية في حدود 12 مترًا.

2. النطاق المطبق لهياكل إطار البوابة الفولاذية الخفيفة

مباني إطار البوابة الفولاذية الخفيفة مناسبة بشكل أساسي لما يلي:

تطبيقات الرافعة

ينطبق على:

• الرافعات العلوية الخفيفة والمتوسطة (الفئة A1 – A5)

• الرافعات الجسرية بقدرة رفع أقل من 20 طن

• الرافعات المعلقة ≥3 طن

ومع اتخاذ إجراءات هندسية خاصة، يمكن أيضًا التفكير في الرافعات التي تصل حمولتها إلى 5 أطنان.

القيود البيئية

لا يُنصح بشكل عام بهياكل إطار البوابة للبيئات التي تحتوي على:

• الوسائط الكيميائية المسببة للتآكل القوية

• ظروف التآكل الصناعي الشديدة

بالنسبة للمباني الفولاذية متعددة الطوابق حيث يعتمد الطابق العلوي هياكل إطار البوابة، يجب إجراء التحليل الهيكلي الشامل والتصميم الزلزالي وفقًا للمعايير ذات الصلة.

3. متطلبات التصميم الزلزالي

نظرًا لخصائصها خفيفة الوزن وتكوينها منخفض الارتفاع، فإن المباني الفولاذية ذات إطار البوابة عادةً ما تُظهر أداءً زلزاليًا جيدًا.

ومع ذلك، يجب أن يأخذ التصميم الزلزالي في الاعتبار ما يلي:

• بناء نسبة الامتداد إلى الارتفاع

• أحمال الرافعة

• الشدة الزلزالية الإقليمية

• متطلبات الصلابة الهيكلية

مبادئ التصميم الزلزالي الرئيسية

• وينبغي تحليل الإطارات العرضية والطولية بشكل منفصل.

• يوصى عادة بطريقة قوة القص السفلية لحساب الزلازل.

• تعتبر نسبة التخميد الهيكلي عمومًا 0.05.

• يجب أن تأخذ الهياكل ذات الامتداد الكبير في الاعتبار التأثيرات الزلزالية العمودية.

عندما يسيطر العمل الزلزالي على التصميم، ينبغي اعتماد تدابير إضافية:

• زيادة موثوقية الاتصال

• استخدم التوصيلات المثبتة بمسامير حيثما أمكن ذلك

• تعزيز المناطق الخلفية بالقرب من مفاصل العمود الخشبي

• تحسين اتصالات تستعد العمود

• تأكد من أن مسامير التثبيت تلبي متطلبات الشد والقص

4. متطلبات المواد الفولاذية

يجب أن تستخدم المكونات الحاملة الرئيسية بشكل عام:

• الفولاذ Q235B أو الفولاذ عالي الجودة

• الفولاذ Q345B أو الفولاذ عالي الجودة

يجوز للأعضاء الثانويين تحت الأحمال الثابتة استخدام الفولاذ Q345A حيثما يسمح بذلك.

للاتصالات الهيكلية:

• يجب أن تعتمد البراغي عالية القوة بشكل أساسي على وصلات من نوع الاحتكاك.

• نادرًا ما يُنصح باستخدام البراغي عالية القوة من النوع المحمل لهياكل إطار البوابة.

5. متطلبات التحميل المباشر على السقف

تم تعديل قيمة الحمل المباشر للسقف القياسي:

• الحمل المباشر للسقف القياسي: 0.5 كيلو نيوتن/م⊃2؛

• لمناطق التحميل التي تتجاوز 60 م ⊃ 2؛: 0.3 كيلو نيوتن / م ⊃ 2؛ يمكن اعتمادها

يتم أخذ قيم الأحمال المختلفة في الاعتبار وفقًا لمساحة السطح والمتطلبات الهيكلية.

6. اعتبارات حمل الرياح

يعتبر حمل الرياح عاملاً حاسماً في المباني الفولاذية الخفيفة.

يجب أن يأخذ التصميم بعين الاعتبار:

• ارتفاع المبنى

• حالة بناء الضميمة

• توزيع ضغط الرياح

• تأثيرات شفط السقف والجدار

يجب أن تميز حسابات حمل الرياح بين:

• المباني المغلقة بالكامل

• المباني المغلقة جزئيا

• المباني المفتوحة

بالنسبة للمدادات وأنظمة الكسوة، يجب أن تحظى تأثيرات شفط الرياح المحلية، خاصة عند الزوايا والحواف، باهتمام خاص.

7. متطلبات الصلابة الهيكلية

تتضمن متطلبات التحكم في التشوه ما يلي:

العمود العلوي النزوح

الحدود النموذجية:

• المباني التي لا تحتوي على رافعات تستخدم ألواح الجدران خفيفة الوزن:

• حوالي ح/60

• المباني ذات الرافعات الجسرية:

• مطلوب رقابة أكثر صرامة على النزوح

انحراف رافتر

بالنسبة لإطارات البوابة ذات الامتداد الفردي:

• يجب أن يفي انحراف العارضة بمتطلبات الخدمة الهيكلية.

• يجب أن تأخذ المباني التي يزيد طولها عن 30 مترًا في الاعتبار الحدبة الهيكلية.

يجب ألا تتجاوز تغيرات انحدار السقف الناتجة عن التشوه ثلث منحدر السقف المصمم.

8. متطلبات النظام تستعد

يضمن نظام التثبيت الاستقرار العام والصلابة الطولية.

المتطلبات المشتركة

دعامة فولاذية مستديرة

ينطبق فقط على المباني التي لا تحتوي على رافعات.

متطلبات:

• يجب تحديد القطر عن طريق الحساب.

• يجب ألا يقل القطر الأدنى عن 10 ملم.

• مطلوب تعزيز الاتصال السليم.

المباني مع الرافعات

• الرافعات ≥5 طن:

• استخدام أنظمة تقوية الصلب المقطعي.

• الرافعات > 15 طن:

• توفير دعامات السقف الطولية.

• تحسين الصلابة الجانبية لعارضة الرافعة.

يتم التحكم في تباعد تدعيم الأعمدة بشكل عام ضمن:

30 م - 45 م

ويجب أن تتماشى مع مواضع دعامة السقف المستعرضة.

9. تصميم عضو إطار البوابة

مبادئ التصميم الرئيسية:

• تم اعتماد طريقة التصميم المرنة.

• عموما لا يؤخذ في الاعتبار التصميم البلاستيكي.

• يجب أن تفي نسب رقة الويب ونسب العرض إلى السمك بحدود التصميم.

• يتم استخدام أعضاء القسم المتغير بشكل شائع لتحسين الوزن.

اعتبارات التصميم الهامة:

• استقرار الطائرة من الأعمدة

• الاستقرار خارج الطائرة

• العرض الفعال للشبكات

• قوة القص بعد التواء

• تأثير قواعد الأعمدة المفصلية أو الصلبة

للمباني الخالية من الرافعات:

• قواعد الأعمدة مفصلية بشكل عام.

للمباني ذات الرافعات العلوية:

• يتم اعتماد قواعد الأعمدة الصلبة بشكل شائع.

10. متطلبات تصميم المدادة

أنواع المدادة الشائعة:

• مدادات على شكل C على البارد

• المدادات الباردة على شكل حرف Z

• مدادات ملحومة على شكل حرف H

يجب أن تأخذ المدادات بعين الاعتبار:

• أحمال الجاذبية

• قوى شفط الرياح

• تفاعل لوحة السقف

• شروط التقييد الجانبي

يمكن لأنظمة المدادة على شكل حرف Z المستمرة تحسين الكفاءة الهيكلية من خلال الوصلات المتداخلة.

11. تصميم قضيب الترهل ودعامة الركبة

تعتبر دعامات الركبة من مكونات الاستقرار المهمة المستخدمة من أجل:

• تقليل طول الإبزيم الجانبي لفلنجات الضغط

• تحسين استقرار إطار البوابة

متطلبات التثبيت:

• يتم ترتيبها بشكل أساسي في مناطق شفة الضغط

• مطلوب بالقرب من اتصالات العمود الخشبي

• يجب أن يفي التباعد بمتطلبات الاستقرار

إذا لم يكن من الممكن تركيب دعامات الركبة، فيجب توفير تدابير تقوية بديلة.

12. مرساة الترباس وتصميم قاعدة العمود

يجب أن يأخذ تصميم قاعدة العمود في الاعتبار ما يلي:

• قوى الارتقاء

• قوى القص الأفقية

• قوى التدعيم

المتطلبات المشتركة:

• لا ينبغي أن تكون مسامير التثبيت هي العنصر الوحيد الذي يقاوم القص الأفقي.

• قد تكون مفاتيح القص مطلوبة للقوى الأفقية الكبيرة.

• يجب أن توفر الألواح الأساسية نقلًا موثوقًا للحمل.

13. تصميم وصلة نهاية اللوحة

يتم استخدام وصلات الألواح الطرفية ذات القوة العالية على نطاق واسع للأسباب التالية:

• تركيب سريع

• أداء موثوق

• سهولة النقل

اعتبارات التصميم:

• يجب استخدام مسامير عالية القوة.

• يجب حساب سمك اللوحة النهائية ويجب ألا يقل عمومًا عن 16 مم.

• يجب أن تخضع متطلبات جودة اللحام لرقابة صارمة.

14. متطلبات التثبيت

أثناء البناء:

تركيب الإطار الفولاذي

• تثبيت أنظمة تستعد في الوقت المناسب.

• اتبع تسلسل الانتصاب الصحيح.

• تقديم الدعم المؤقت عند الضرورة.

• استخدم كابلات الرياح لتحقيق الاستقرار المؤقت.

تركيب قاعدة العمود

• قم بتركيب صواميل التعديل أسفل مسامير التثبيت.

• إجراء تعديل المحاذاة قبل الحشو الثانوي.

• توفير فتحات الحشو في لوحات القاعدة.

تركيب الكسوة المعدنية

متطلبات:

• استخدم مواد مانعة للتسرب موثوقة.

• المادة المانعة للتسرب الموصى بها: شريط مطاط البوتيل.

• يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمسافة التثبيت بين الألواح والهياكل الثانوية 300 مم.

• تقوية التثبيت عند حواف وزوايا السقف بسبب قوة شفط الرياح العالية.

خاتمة

توفر مباني إطار البوابة الفولاذية الخفيفة حلاً فعالاً للبناء الصناعي الحديث. من خلال التصميم الهيكلي الأمثل، وأنظمة الاتصال الموثوقة، واختيار المواد المناسبة، والتحكم الصارم في التثبيت، يمكن للهياكل الفولاذية لإطار البوابة تحقيق أداء ممتاز من حيث السلامة والمتانة وسرعة البناء وكفاءة التكلفة.

توفر ZSJH Steel Group حلول بناء فولاذية مخصصة لإطار البوابة، بما في ذلك التصميم الهيكلي وتصنيع الصلب وفحص الجودة وخدمات التوصيل العالمية للمستودعات الصناعية وورش العمل والمراكز اللوجستية والمباني الفولاذية التجارية.