سازه‌های فولادی با دهانه بلند به طور گسترده در فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های راه‌آهن، مراکز نمایشگاهی، استادیوم‌ها، کارخانه‌های صنعتی، انبارها، آشیانه‌های هواپیما، مراکز لجستیکی و سایر ساختمان‌هایی که به فضاهای بزرگ بدون ستون نیاز دارند، استفاده می‌شود.

در طراحی سازه با دهانه بلند، چیدمان نقاط پشتیبان تأثیر قابل توجهی بر انعطاف پذیری معماری و عملکرد سازه دارد. به طور کلی، هر چه تکیه گاه ها پراکنده تر باشند، محدودیت ها در برنامه ریزی و سازماندهی فضایی بیشتر می شود. در مقابل، سازه هایی با نقاط نگهدارنده متمرکزتر اغلب می توانند انعطاف پذیری بیشتری را برای طراحی معماری و استفاده از فضای داخلی فراهم کنند.

بسته به دهانه، عملکرد ساختمان، بار مورد نیاز، فرم معماری و شرایط ساخت، سیستم‌های سازه‌ای و روش‌های نصب متفاوتی را می‌توان اتخاذ کرد.

این مقاله به معرفی انواع اصلی سازه های فولادی دهانه بلند و متداول ترین روش های ساخت و ساز می پردازد.

1. انواع اصلی سازه های فولادی دهانه بلند

1.1 سازه قاب فضایی فولادی

اسپیس فریم یک سیستم ساختاری سه بعدی است که از چندین عضو تشکیل شده است که از طریق گره ها بر اساس آرایش هندسی خاصی به هم متصل شده اند.

سیستم های شبکه دو لایه یا چند لایه مسطح معمولاً به عنوان ساختارهای فضایی نامیده می شوند . آنها معمولاً از لوله های فولادی، مقاطع توخالی یا پروفیل های فولادی سازه ای ساخته می شوند.

پیکربندی های متداول اسپیس فریم عبارتند از:

• قاب های فضایی متشکل از سیستم های خرپایی مسطح

• قاب‌های فضایی هرمی مربعی

• قاب های فضایی مثلثی هرمی

• اسپیس فریم های شش ضلعی هرمی

مزایای سازه های قاب فضایی

سیستم های قاب فضایی چندین مزیت مهم برای ساختمان های با دهانه بزرگ ارائه می دهند:

• توزیع بار سه بعدی عالی

• مسیرهای انتقال بار شفاف و کارآمد

• سفتی ساختاری بالا

• وزن ساختاری نسبتا کم

• عملکرد لرزه ای خوب

• ساخت و نصب راحت

• اعضا و گره های اتصال استاندارد شده

• مناسب برای پیش ساخت کارخانه و تولید انبوه

• چیدمان معماری انعطاف پذیر

• ادغام آسان سقف ها، خطوط لوله، سیستم های HVAC و سایر خدمات ساختمانی

• ظاهر سبک و جذاب معماری

به دلیل این مزایا، قاب‌های فولادی معمولاً برای سالن‌های نمایشگاه، پایانه‌های حمل‌ونقل، امکانات ورزشی، ساختمان‌های صنعتی و ساختمان‌های عمومی بزرگ استفاده می‌شوند.

1.2 ساختار پوسته شبکه فولادی

پوسته شبکه یک ساختار شبکه فضایی منحنی است. بسته به آرایش ساختاری، می توان آن را به صورت پوسته شبکه ای تک لایه یا پوسته شبکه دو لایه طراحی کرد..

سازه های پوسته شبکه ای ممکن است با استفاده از فولاد، الوار، بتن مسلح یا مواد کامپوزیت ساخته شوند. پوسته‌های شبکه فولادی به دلیل نسبت مقاومت به وزن بالا و انعطاف‌پذیری ساخت، مخصوصاً برای ساختمان‌های با دهانه بزرگ مناسب هستند.

فرم های رایج عبارتند از:

• پوسته های شبکه کروی

• پوسته های شبکه استوانه ای

• پوسته های شبکه هایپربولیک

• پوسته های شبکه ای پارابولوئید هایپربولیک

• سیستم های پوسته شبکه دو منحنی

مزایای ساختارهای پوسته شبکه ای

ساختارهای پوسته شبکه ای ویژگی های سازه های مشبک و سازه های پوسته ای را ترکیب می کنند.

مزایای کلیدی آنها عبارتند از:

• رفتار ساختاری کارآمد

• سفتی کلی بالا

• قابلیت طولانی مدت عالی

• اعضای ساختاری نسبتا ساده

• اجزای کوچک را می توان در ساختارهای بسیار بزرگ مونتاژ کرد

• اعضا و گره ها را می توان در کارخانه ها پیش ساخته کرد

• نصب راحت مدولار

• کاهش تقاضا برای تجهیزات باربری سنگین در برخی پروژه ها

• فرم های معماری جذاب و انعطاف پذیر

پوسته های توری را می توان در طیف گسترده ای از سطوح منحنی طراحی کرد که آنها را برای استادیوم ها، عرصه ها، مراکز نمایشگاهی، مراکز حمل و نقل، آتریوم ها و ساختمان های شاخص مناسب می کند.

1.3 ساختار غشایی کششی

ساختار غشایی، همچنین به عنوان ساختار پارچه کششی شناخته می شود ، یک سیستم ساختاری سبک وزن با دهانه بلند است که به طور گسترده در طول قرن بیستم توسعه یافته است.

از مواد غشایی انعطاف پذیر با کارایی بالا همراه با فشار هوا، کابل های فولادی یا سازه های حمایتی سفت و سخت استفاده می کند. با وارد کردن پیش تنیدگی مناسب به سطح غشاء، سازه سختی کافی برای پوشش فضاهای بزرگ ایجاد می کند.

سیستم های ساختاری غشایی اصلی عبارتند از:

• ساختارهای غشایی با پشتیبانی از هوا

• سازه های غشایی کششی

• ساختارهای غشایی با پشتیبانی از قاب

مزایای ساختارهای غشایی

ویژگی های اصلی عبارتند از:

• خود وزن بسیار کم

• قابلیت طولانی مدت عالی

• طراحی معماری انعطاف پذیر

• نصب سریع

• کاهش مصرف مصالح ساختاری

• عملکرد اقتصادی خوب

• تاثیر بصری بالا

• انتقال نور طبیعی خوب بسته به مواد غشایی

• مناسب برای معماری نامنظم و آزاد

سیستم های غشایی نیاز به بررسی دقیق دوام مواد، کنترل پیش تنیدگی، بارهای باد، زهکشی، جزئیات اتصال و نگهداری طولانی مدت دارند.

آنها به طور گسترده ای برای سقف استادیوم، امکانات حمل و نقل، سایبان ورودی، مجتمع های تجاری، مکان های بیرونی و فضاهای عمومی استفاده می شوند.

1.4 ساختار پشتیبانی شده از کابل

سازه های کابلی از کابل های فولادی با استحکام بالا به عنوان عناصر اصلی مقاوم در برابر تنش استفاده می کنند.

یک سیستم سقف معلق معمولی شامل موارد زیر است:

• سیستم کابلی

• سیستم سقف

• سیستم پشتیبانی

تنظیمات رایج عبارتند از:

• سازه های کابلی تک لایه یک طرفه

• سازه های کابل تک لایه شعاعی

• سازه های کابلی تک لایه دو طرفه

• سازه های کابلی پیش تنیده دو لایه یک طرفه

• سازه های کابل پیش تنیده شعاعی

• سازه های کابلی دو لایه پیش تنیده دو طرفه

• ساختارهای شبکه کابلی پیش تنیده

مزایای سازه های کابلی

مزیت اصلی سازه های کابلی استفاده بسیار کارآمد آنها از فولاد است.

در شرایط ایده آل، کابل ها عمدتاً از طریق کشش محوری در برابر بارها مقاومت می کنند و اثرات خمشی و برشی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.

مزایای دیگر عبارتند از:

• راندمان مواد بالا

• خود وزنی ساختاری بسیار کم

• قابلیت طولانی مدت عالی

• آرایش ساختاری انعطاف پذیر

• مناسب برای چیدمان های مختلف معماری

• کاهش تقاضا برای اعضای ساختاری بزرگ

• ظاهر معماری متمایز

با این حال، سازه های کابلی نیاز به تحلیل سازه پیشرفته دارند. سطوح پیش تنیدگی، غیرخطی بودن هندسی، توالی ساخت، ارتعاشات ناشی از باد و کنترل تغییر شکل همگی باید به دقت ارزیابی شوند.

1.5 ساختار پوسته نازک

سازه های پوسته نازک سیستم های سازه ای منحنی هستند که بارها را عمدتاً از طریق نیروهای غشایی منتقل می کنند.

در عمل مهندسی، پوسته ای با ضخامت نسبتاً کوچک در مقایسه با شعاع انحنای آن، به طور کلی به عنوان پوسته نازک طبقه بندی می شود.

سازه های پوسته با توجه به شکل هندسی خود می توانند شامل موارد زیر باشند:

• پوسته های چرخشی

• پوسته های ترجمه ای

• پوسته های استوانه ای

• پوسته های کروی

• پوسته های منحنی دوبل

با توجه به مواد، آنها ممکن است شامل موارد زیر باشند:

• پوسته های نازک فولادی

• پوسته های بتن مسلح

• پوسته های بنایی

• سازه های پوسته مرکب

مزایای ساختارهای پوسته نازک

سازه های پوسته نازک راندمان باربری بسیار خوبی را ارائه می دهند زیرا هندسه آنها اجازه می دهد بارها از طریق عملکرد غشایی به جای عمدتاً از طریق خمش منتقل شوند.

مزایای کلیدی عبارتند از:

• استحکام ساختاری بالا

• سفتی بالا

• راندمان مواد عالی

• قابلیت دهانه بزرگ

• کاهش مصرف مواد

• ظاهر معماری جذاب

ترکیبی از کارایی ساختاری و انعطاف‌پذیری معماری، سازه‌های پوسته‌ای را برای استادیوم‌ها، پایانه‌ها، سالن‌ها، ساختمان‌های نمایشگاهی و پروژه‌های شاخص مناسب می‌سازد.

2. روش های ساخت متداول برای سازه های فولادی با دهانه بلند

روش ساخت سازه فولادی با دهانه بزرگ باید با توجه به نوع سازه، دهانه، ارتفاع ساختمان، شرایط محل، ظرفیت بالابری، پایداری سازه، الزامات ایمنی و برنامه زمانبندی پروژه انتخاب شود.

روش های زیر معمولا استفاده می شود.

2.1 مونتاژ درجا در ارتفاع بالا

مونتاژ در محل در ارتفاع بالا مستلزم نصب اعضای سازه ای و گره های اتصال مستقیماً در موقعیت های طراحی نهایی است.

در طول ساخت و ساز، برای حفظ پایداری سازه و کنترل تغییر شکل اغلب به تکیه گاه های موقت نیاز است. پس از تکمیل و تثبیت کل سیستم سازه، تکیه گاه های موقت به تدریج حذف می شوند تا سازه بتواند وارد شرایط تنش طراحی شده نهایی خود شود.

این روش یکی از اساسی‌ترین روش‌های نصب سازه‌های فلزی فضایی با دهانه بزرگ محسوب می‌شود.

بسته به سیستم پشتیبانی موقت، به طور کلی می توان آن را به دو روش تقسیم کرد.

نصب داربست با پشتیبانی کامل

یک داربست با تکیه گاه کامل با توجه به هندسه و ارتفاع سازه برپا می شود که به اجزای سازه اجازه می دهد در موقعیت های نهایی خود مونتاژ شوند.

برای ساختمان هایی با ارتفاع و دهانه متوسط ​​مناسب است.

مزایای آن عبارتند از:

• ساخت و ساز انعطاف پذیر

• موقعیت یابی و تراز آسان

• نسبتا اقتصادی برای پروژه های مناسب

• داربست های موقت اغلب قابل استفاده مجدد هستند

معایب احتمالی عبارتند از:

• تعداد زیادی داربست مورد نیاز است

• کار بیشتر در ارتفاع

• افزایش الزامات مدیریت ایمنی

• دوره نصب پشتیبانی موقت طولانی تر

نصب قاب پشتیبانی فولادی موقت

قاب های نگهدارنده فولادی موقت به طور ویژه با توجه به هندسه، بارها و ترتیب نصب سازه فولادی طراحی می شوند.

این روش برای سازه هایی با ارتفاع بیشتر، دهانه های بزرگتر و اجزای سنگین تر مناسب است.

مزایا عبارتند از:

• پایداری ساخت و ساز بالاتر

• هماهنگی و کنترل ارتفاع بهتر

• طراحی قاب پشتیبانی انعطاف پذیر

• مناسب برای سازه های سنگین با دهانه بزرگ

با این حال، قاب‌های پشتیبانی موقت ممکن است شامل هزینه‌های ساخت بالاتر و نرخ استفاده مجدد کمتر باشد.

2.2 روش نصب کشویی

روش نصب کشویی شامل مونتاژ مقاطع سازه فولادی در یک منطقه قابل دسترس و سپس حرکت آنها در امتداد مسیرهای طراحی شده ویژه به موقعیت نهایی خود است.

پس از رسیدن هر بخش به محل تعیین شده، به سازه نصب شده قبلی متصل می شود.

این روش به ویژه در مواردی مفید است که محل ساخت و ساز دسترسی محدودی داشته باشد یا در جایی که عملیات بلند کردن مستقیم بالای محل نصب نهایی دشوار است.

اغلب برای موارد زیر استفاده می شود:

• سقف ورزشگاه

• ساختمان های نمایشگاهی

• پایانه های حمل و نقل

• ساختمان های صنعتی

• ساختمان های چند ضلعی منظم

• سازه های بزرگ با فضای ساخت و ساز محدود

مزایا

• کاهش کار مونتاژ در ارتفاع بالا

• دوره نصب کوتاهتر

• بهره وری ساخت و ساز بهبود یافته است

• وابستگی کمتر به تجهیزات بالابر بزرگ در شرایط خاص

ملاحظات فنی کلیدی

تیم های مهندسی باید به دقت کنترل کنند:

• طراحی مسیر کشویی

• واکنش های حمایتی

• همگام سازی تجهیزات کشویی

• سرعت لغزش

• تغییر شکل ساختاری

• ثبات موقت

• دقت موقعیت یابی نهایی

2.3 نصب کلی بالابر

بلند کردن کلی شامل مونتاژ یک بخش بزرگ - یا گاهی کل ساختار سقف - در سطح زمین یا نزدیک به آن است و سپس آن را با استفاده از تجهیزات بالابری هماهنگ به ارتفاع نهایی طراحی می کند.

این روش معمولا برای موارد زیر استفاده می شود:

• سقف های اسپیس فریم

• سقف های پوسته شبکه ای

• سازه های سقف صنعتی بزرگ

• سقف ورزشگاه

• سالن های نمایشگاه

مزایای اصلی

• کاهش قابل توجه در کار مونتاژ در ارتفاع بالا

• کاهش نیازهای پشتیبانی موقت

• ایمنی ساخت و ساز بهبود یافته است

• زمان نصب کوتاه تر

• ساخت و کنترل کیفیت بهتر در سطح زمین

چالش های فنی عمده شامل کنترل:

• مکان های نقطه بالابر

• همگام سازی بین دستگاه های بالابر

• تنش ساختاری در هنگام بلند کردن

• تغییر شکل در هنگام بلند کردن

• پایداری ساختاری موقت

قبل از بلند کردن، معمولاً شبیه سازی ساختاری دقیق و تجزیه و تحلیل مرحله ساخت مورد نیاز است.

2.4 روش کشش کلی

روش کشش کلی عمدتاً برای سازه های کابلی و سازه های غشایی کششی استفاده می شود.

تعدادی جک هیدرولیک یا دستگاه های کششی تخصصی برای اعمال کشش کنترل شده به کابل ها تا رسیدن به سطح پیش تنیدگی و ارتفاع سازه مورد نیاز استفاده می شود.

این به ویژه برای سقف های کابلی بزرگ و سازه های غشایی کششی مناسب است.

مزایا

• کاربرد کارآمد پیش تنیدگی

• کنترل دقیق نیروهای کابل

• کاهش کار دستی در ارتفاع بالا

• نیاز نیروی کار کمتر

• بهره وری ساخت و ساز بهبود یافته است

• مناسب برای نصب همزمان

از آنجایی که سازه های کابل و غشاء به پیش تنیدگی بسیار حساس هستند، عملیات کشش باید به دقت کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که سطوح نیرو، هندسه سازه و تغییر شکل در محدوده تحمل طراحی باقی می مانند.

2.5 روش گسترش پیشرونده برای ساختارهای پوسته شبکه

روش انبساط پیشرونده یک تکنیک نصب پیشرفته است که اغلب در ساختارهای پوسته شبکه بزرگ اعمال می شود.

روال اصلی این است:

1. بخش مرکزی پوسته شبکه را در سطح زمین جمع کنید.

2. قسمت مونتاژ شده را تا ارتفاع از پیش تعیین شده بلند کنید.

3. بخش های ساختاری اطراف اضافی را نصب کنید.

4. ساختار بزرگ شده را دوباره بلند کنید.

5. این فرآیند را تا زمانی که پوسته شبکه کامل مونتاژ شود تکرار کنید.

مزایا

این روش می تواند چندین مزیت داشته باشد:

• کاهش نیازهای پشتیبانی موقت

• کارهای مونتاژ بیشتری را می توان در سطح زمین تکمیل کرد

• بهبود کیفیت جوش و اتصال

• کاهش خطرات کار در ارتفاع

• ایمنی ساخت و ساز بهتر

• بازرسی کیفیت آسان تر

• مناسب برای سازه های فضایی بسیار بزرگ

به دلیل این مزایا، نصب انبساط پیشرونده به طور فزاینده ای برای پروژه های پیچیده پوسته شبکه فولادی دهانه بلند مورد توجه قرار می گیرد.

2.6 روش نصب کنسول

در روش نصب کنسول، واحدهای سازه ای نسبتاً کوچک پیش ساخته یا در سطح زمین مونتاژ می شوند و سپس مستقیماً در موقعیت بلند می شوند.

واحدهای سازه ای جدید به تدریج از قسمت تکمیل شده سازه نصب می شوند.

این روش به طور کلی برای سازه های فلزی فضایی نسبتا کوچک یا ساختاری ساده مناسب است.

مزایا

• پشتیبانی های موقت کمتر

• کارهای موقت را کاهش داد

• کاهش بالقوه در هزینه ساخت و ساز

• ترتیب نصب انعطاف پذیر

با این حال، ثبات مرحله ساخت و ساز حیاتی است.

سازه قبلاً نصب شده باید قبل از نصب اعضای اضافی از سختی و پایداری هندسی کافی برخوردار باشد.

خطرات بالقوه عبارتند از:

• تغییر شکل موقت بیش از حد

• تنش های ثانویه ناشی از ساخت و ساز

• ناپایداری سیستم های سازه ای ناقص

• کنترل تراز دشوار

• الزامات ایمنی بالاتر در هنگام نعوظ

بنابراین، شبیه سازی سازه و تجزیه و تحلیل مرحله ساخت باید قبل از اتخاذ روش نصب کنسول کامل شود.

3. نحوه انتخاب روش ساخت مناسب

هیچ روش ساخت و ساز واحدی مناسب برای هر سازه فولادی با دهانه بلند وجود ندارد.

استراتژی نصب باید با توجه به شرایط خاص پروژه تعیین شود.

عوامل مهم عبارتند از:

• سیستم سازه ای

• دهانه و ارتفاع ساختمان

• تناژ فولاد

• ابعاد اجزاء

• دسترسی به سایت

• ظرفیت جرثقیل

• منطقه مونتاژ موجود

• شرایط پشتیبانی موقت

• برنامه زمانبندی ساخت و ساز

• شرایط آب و هوایی محلی

• محدودیت های حمل و نقل

• الزامات ایمنی

• محدودیت های تغییر شکل سازه

• الزامات دقت نصب

برای پروژه های پیچیده، چندین روش ساخت و ساز ممکن است ترکیب شود.

به عنوان مثال، بخشی از ساختار سقف ممکن است در سطح زمین مونتاژ شود، به عنوان یک واحد بزرگ بلند شود و سپس از طریق مونتاژ در ارتفاع بالا تکمیل شود.

شبیه سازی دقیق ساختمان، تجزیه و تحلیل بلند کردن، طراحی پشتیبانی موقت و نظارت بر تغییر شکل برای اطمینان از ایمنی سازه ضروری است.

4. نتیجه گیری

سازه های فولادی با دهانه بلند مزایای قابل توجهی را برای ساختمان هایی که نیاز به فضاهای باز بزرگ، انعطاف پذیری معماری، کارایی سازه بالا و کاهش ستون های داخلی دارند، فراهم می کند.

سیستم‌های سازه‌ای رایج شامل قاب‌های فضایی، پوسته‌های شبکه‌ای، سازه‌های غشایی کششی، سازه‌های کابلی و سازه‌های پوسته نازک هستند..

بسته به نیاز پروژه، ساخت و ساز را می توان از طریق مونتاژ در محل در ارتفاع بالا، نصب کشویی، بلند کردن کلی، کشش همزمان، انبساط پیشرونده یا نصب کنسول تکمیل کرد..

موفقیت یک پروژه سازه فولادی با دهانه بلند نه تنها به طراحی سازه بستگی دارد، بلکه به دقت ساخت، کیفیت اتصال، پایداری موقت، کنترل بلند کردن، توالی نصب و مهندسی مرحله ساخت نیز بستگی دارد.

راه حل های سازه فولادی بلند دهانه ZSJH STEEL

ZSJH STEEL راه حل های یکپارچه سازه های فولادی را برای پروژه های ساختمانی صنعتی، تجاری و بزرگ ارائه می دهد.

خدمات ما می تواند شامل موارد زیر باشد:

• ساخت فولاد سازه

• ساخت سازه های فولادی سفارشی

• جزئیات مهندسی و نقشه های فروشگاهی

• پشتیبانی از مدل سازی BIM و سه بعدی

• ساخت اسکلت فلزی و سازه سقفی

• تامین قطعات فولادی سازه

• جوشکاری و ساخت اتصالات

• درمان سطح و محافظت در برابر خوردگی

• بازرسی کیفیت

• بسته بندی صادراتی

• پشتیبانی لجستیک بین المللی

• نصب و راهنمایی فنی

چه پروژه شما شامل یک کارخانه، انبار، مرکز تدارکات، سالن نمایشگاه، استادیوم، تسهیلات حمل و نقل یا ساختمان فولادی با دهانه بزرگ دیگری باشد، تیم ما می تواند راه حل های سفارشی ساخت و تامین را با توجه به نقشه های پروژه و الزامات فنی ارائه دهد.

آیا یک پروژه سازه فولادی دهانه بلند دارید؟ نقشه ها، مشخصات و الزامات پروژه خود را برای ارزیابی فنی و نقل قول برای ما ارسال کنید.