مباني الهيكل الفولاذي هي المبنى الذي يتكون فيه الهيكل الحامل من الفولاذ. يتكون الهيكل الرئيسي عادةً من عوارض وأعمدة وتروس وأعضاء أخرى مصنوعة من فولاذ مقطعي وصفيحة فولاذية. تشكل المدادات ، والتدعيم ، وشعاع الربط المصنوع من الفولاذ على شكل حرف C ، والفولاذ المستدير ، والزاوية الفولاذية ، الهيكل الثانوي. إنها سويًا مع الهيكل المغلق ، مثل السقف والأرض والجدار ، والتي تشكل مبنى كاملًا.

يشير فولاذ البناء إلى فولاذ الزاوية المدلفن على الساخن ، وقناة الصلب ، وشعاع I ، والفولاذ على شكل H ، والأنابيب الفولاذية. المبنى ذو الهيكل الحامل مصنوع من مكونات فولاذية تسمى مبنى الهيكل الفولاذي.

مباني ذات هيكل فولاذي خفيف

يشكل الفولاذ على شكل حرف L ، وعلى شكل حرف U ، وعلى شكل Z وعلى شكل أنبوب ، والملفوف على البارد بألواح فولاذية رفيعة وغيرها من المواد الفولاذية الصغيرة مثل الزوايا الفولاذية والقضبان الفولاذية ، الهيكل الحامل الذي يسمى مباني الهياكل الفولاذية الخفيفة.

الاختلاف بين الهياكل الحديدية والمباني الخرسانية

بالمقارنة مع المباني الخرسانية التقليدية ، فإن مباني الهياكل الفولاذية تستخدم ألواح فولاذية أو فولاذ مقطع بدلاً من الخرسانة المسلحة ، والتي تتمتع بقوة أعلى ومقاومة أفضل للزلازل. ونظرًا لتصنيع المكونات في المصنع وتركيبها في الموقع ، فقد تقلصت فترة البناء بشكل كبير. نظرًا للفولاذ القابل لإعادة الاستخدام ، يمكن أن تقلل من نفايات البناء وأكثر صداقة للبيئة ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في المباني الصناعية والمباني المدنية.

تصنيف مباني الهياكل الفولاذية

هيكل كبير الامتداد

كلما زاد امتداد الهيكل ، زادت أهمية نسبة وزنه في الحمل. سيؤدي تقليل الوزن الذاتي للهيكل إلى تحقيق فوائد اقتصادية واضحة. هيكل فولاذي يتميز بالقوة العالية والوزن الخفيف ، وهو مناسب للهياكل ذات الامتداد الكبير. لذلك ، الهياكل الفولاذية تستخدم على نطاق واسع في الهياكل الفضائية واسعة النطاق وهياكل الجسور طويلة المدى.

مبنى الورشة الصناعية

إن إطار العمل الأساسي الحامل للورش ذات القدرة الكبيرة على رفع الرافعة أو عبء العمل الثقيل يطبق في الغالب هيكلًا فولاذيًا. إلى جانب ذلك ، غالبًا ما تستخدم الورشة ذات الحرارة المشعة هياكل فولاذية.

الشكل الهيكلي هو الإطار الصلب للبوابة أو هيكل الإطار المصنوع من الصلب الذي يتكون من تروس سقف فولاذي وعمود متدرج ، وهناك أيضًا أشكال معمارية تستخدم هيكل شبكي كسقف.
في السنوات الأخيرة ، مع اعتماد مواد التسقيف الخفيفة مثل الألواح المموجة ذات اللون الواحد ، تطورت ورش العمل الصناعية ذات الهيكل الفولاذي الخفيف بسرعة.

يتأثر الهيكل بالحمل الديناميكي

نظرًا للصلابة الممتازة للفولاذ ، فإن المبنى الصناعي المزود بمطارق كبيرة للحدادة أو غيرها من المعدات التي تولد الطاقة ، حتى لو لم يكن امتداد إطار السقف كبيرًا ، والذي غالبًا ما يكون مصنوعًا من الفولاذ. بالنسبة للهياكل التي تتطلب مقاومة عالية للزلازل ، فإن الهياكل الفولاذية مناسبة أيضًا.

مباني متعددة الطوابق وشاهقة الارتفاع

نظرًا للفوائد الشاملة الممتازة للهيكل الفولاذي ، فقد تم استخدامه أيضًا على نطاق واسع في العديد من المباني المدنية الشاهقة في السنوات الأخيرة. يشتمل هيكلها بشكل أساسي على إطار متعدد الطبقات ، وهيكل دعامة للإطار ، وهيكل أنبوب مؤطر ، وهيكل معلق ، وهيكل إطار ضخم ، إلخ.

هيكل شاهق

تشمل الهياكل الشاهقة الأبراج وهياكل الصواري ، مثل أبراج خطوط النقل عالية الجهد ، والأبراج والصواري للبث ، والاتصالات والبث التلفزيوني ، وأبراج إرسال الصواريخ (عبر الأقمار الصناعية).

هيكل قابل للانفصال

الهيكل الفولاذي ليس خفيف الوزن فقط ولكنه متصل أيضًا بمسامير أو وسائل تفكيك ملائمة أخرى. إنه مناسب جدًا للهياكل التي تحتاج إلى الانتقال ، مثل موقع البناء وحقل النفط والهيكل العظمي لمنازل الإنتاج والمعيشة التي تتطلب عملاً ميدانيًا.

كما أن القوالب والأقواس المستخدمة في بناء الهياكل الخرسانية المسلحة والسقالات المستخدمة في البناء مصنوعة أيضًا من الهيكل الفولاذي.

الحاويات والهياكل الأخرى

تستخدم شركات البترول والكيماويات عددًا كبيرًا من هياكل الحاويات.

مثل خزانات النفط وخزانات الغاز والأفران العالية والمواقد الساخنة. إلى جانب ذلك ، غالبًا ما تستخدم دعامات ممر الحزام الفولاذي ودعامات خطوط الأنابيب ودعامات الغلايات وغيرها من الهياكل الفولاذية. تستخدم معظم منصات إنتاج النفط البحرية أيضًا هياكل فولاذية.

مباني ذات هيكل فولاذي خفيف الوزن

الهيكل الفولاذي خفيف الوزن ليس مفيدًا فقط للهيكل ذو الامتداد الكبير ولكنه مفيد أيضًا للهيكل صغير الامتداد مع الحمل المباشر للسقف الخفيف بشكل خاص.

لأنه عندما يكون حمل السقف الحي خفيفًا بشكل خاص ، يصبح الوزن الذاتي للهيكل الصغير أيضًا عاملاً أساسيًا.

يمكن أن يستخدم دعامات السقف الفولاذية ذات الجدار الرقيق المشكل على البارد فولاذًا أقل في ظل ظروف معينة من دعامات السقف الخرسانية المسلحة. تشتمل الأشكال الهيكلية للهيكل الفولاذي الخفيف على إطار بوابة متغير المقطع بالحزام الصلب ، وهيكل فولاذي بجدار رقيق مُشكل على البارد ، وهيكل أنبوب فولاذي.

الهيكل المشترك للصلب والخرسانة

يجب أن تفي المكونات والألواح الفولاذية بمتطلبات الاستقرار عند ضغطها ، وغالبًا ما لا يمكنها ممارسة القوة العالية بشكل كامل.

الخرسانة هي الأنسب للضغط وليست مناسبة للتوتر. استخدم الفولاذ والخرسانة معًا لتطوير المادتين بشكل كامل. إنه هيكل معقول للغاية.

في السنوات الأخيرة ، حقق هذا الهيكل تقدمًا كبيرًا في الصين ويستخدم على نطاق واسع في المباني الشاهقة والجسور الطويلة والورش الصناعية وأعمدة منصة المترو. المكونات الرئيسية هي العوارض الفولاذية والخرسانية المركبة وأعمدة الأنابيب الفولاذية المملوءة بالخرسانة.

لماذا تختار مباني الهيكل الصلب

وزن خفيف:

يبلغ الوزن الذاتي للمباني الخرسانية المسلحة الشاهقة حوالي 1.5 طن / م 2 2.0 طن / م 2 ، والوزن الذاتي للهيكل الفولاذي للمباني الشاهقة يكون في الغالب أقل من 1.0 طن / م 2 ، أما المباني المنخفضة فهي فقط 0.5 طن / م 2 ～ 0.6 طن / م 2. لا يمكن للوزن الخفيف تقليل تكاليف النقل والرفع فحسب ، بل يقلل أيضًا من التكلفة الأساسية. بالنسبة للمباني التي تحتوي على أكثر من 20 طابقًا ، تظهر مزايا المباني ذات الهياكل الفولاذية.

زيادة مساحة الاستخدام ، والاستغلال العالي للمساحة:

بالمقارنة مع الهياكل الخرسانية المسلحة المماثلة ، يمكن للمباني الشاهقة ذات الهيكل الفولاذي توفير 28٪ من مساحة الهيكل ، وبالتالي زيادة المساحة الصالحة للاستخدام بحوالي 4٪.

سهلة التحويل وقابلة لإعادة التدوير وصديقة للبيئة:

لا يتطلب بناء المنازل ذات الهياكل الفولاذية الرمل والحجر والأسمنت وما إلى ذلك ، مما يقلل بشكل كبير من كمية الرمل والحجر والرماد. المواد المستخدمة هي في الأساس مواد خضراء أو قابلة لإعادة التدوير أو قابلة للتحلل. عندما يتم هدم المبنى ، يمكن استخدام معظم المواد. إعادة استخدامها أو تدهورها لن يسبب القمامة.

مقاومة عالية للزلازل والرياح:

يتمتع الهيكل الفولاذي بليونة جيدة ، وقدرة قوية على تشوه البلاستيك ، وأداء ممتاز في مقاومة الزلازل والرياح. يمكن أن تلعب دورها بالكامل في المباني السكنية وتحسن بشكل كبير من سلامة وموثوقية المباني السكنية. خاصة في الزلازل والكوارث الأخرى ، يمكن للهيكل الفولاذي تجنب انهيار المبنى.

توفير الطاقة:

يعتمد الجدار على فولاذ مربع معياري خفيف الوزن وموفر للطاقة ، وفولاذ على شكل C ، ولوحة شطيرة ، والتي تتمتع بأداء جيد في الحفاظ على الحرارة وتوفير الطاقة.

سريع وسهل التثبيت ، مما يوفر تكلفة العمالة وعائد سريع على الاستثمار

يتم إنتاج مكونات الهيكل الفولاذي بشكل أساسي في المصنع ، وعادة ما يكون تركيب أدوات التثبيت والبراغي مطلوبًا فقط في الموقع ، وتكون فترة البناء قصيرة نسبيًا.