في السنوات الأخيرة، تم إدراج المباني ذات الهياكل الفولاذية في الصين في مشاريع الترويج الوطنية الهامة، وتم بناء العديد من المشاريع التجريبية للهياكل الفولاذية في جميع أنحاء البلاد. مع تطور الإنتاجية والنقص المتزايد في موارد الأراضي، ستكون المباني ذات الهياكل الفولاذية في الصين هدفًا تنمويًا أساسيًا، ويُعتقد أنها ستلعب دورًا متزايد الأهمية في البناء المستقبلي.

مفهوم بناء الهيكل الصلب

يتميز الهيكل الفولاذي بالقوة العالية، الوزن الخفيف، الصلابة الشاملة الجيدة، وقدرة التشوه القوية، لذلك فهو مناسب بشكل خاص لبناء المباني ذات الامتداد الكبير، والعالي جدًا، والثقيل جدًا.

تتمتع المادة بتجانس وتباين جيدين، كما أنها تعتبر من المطاط الصناعي المثالي، وهو ما يتماشى مع الافتراضات الأساسية للميكانيكا الهندسية العامة.

تتميز المادة بمرونة وصلابة جيدة، ويمكن أن تخضع لتشوه كبير، ويمكنها تحمل الأحمال الديناميكية بشكل جيد؛ فترة البناء قصيرة تتمتع بدرجة عالية من التصنيع ويمكنها تنفيذ إنتاج متخصص بدرجة عالية من الميكنة.

البناء الصلب مقابل الخرسانة المسلحة

تتم مقارنة ما يسمى ببناء الهيكل الفولاذي بهيكل البناء التقليدي. تستخدم المباني الخرسانية المسلحة التقليدية خصائص ترابط جيدة وخصائص تشوه مماثلة لدرجة الحرارة بين القضبان الفولاذية والخرسانة لدمجها في جسم واحد بشكل وثيق.

ويكمل الاثنان بعضهما البعض ويشكلان الأساس الحامل للمبنى. مبنى الهيكل الفولاذي هو مبنى جديد يستخدم الفولاذ كمادة أولية للبناء ولاحقًا كمواد حاملة، جنبًا إلى جنب مع تكنولوجيا البناء اللازمة للقيام بمهام محددة مسبقًا ودعم الأحمال.

أنواع الهياكل الفولاذية الشائعة وخصائصها

هيكل فولاذي خفيف

تستخدم الهياكل الفولاذية الخفيفة الفولاذ المشكل على البارد، أو ذو الجدران الرقيقة، أو على شكل H كنظام هيكلي حامل. إنها خفيفة الوزن، ولها فترة بناء قصيرة، وقدرة على التكيف قوية، ومظهر جميل، وتكلفة منخفضة، وسهولة الصيانة. يتم استخدامه بشكل رئيسي في المصانع والمستودعات والملاعب وقاعات المعارض ومحلات السوبر ماركت والمباني الأخرى.

هيكل فولاذي شاهق

الهيكل الفولاذي الشاهق عبارة عن هيكل هجين من الصلب والخرسانة وهو رمز لمستوى تطور الهيكل الفولاذي في البلاد. يتم استخدامه بشكل أساسي لبناء المراكز المالية الكبيرة ومراكز المؤتمرات وما إلى ذلك، وغالبًا ما يستخدم كرمز للمدينة.

هيكل فولاذي سكني

الهيكل الفولاذي السكني هو نوع من الأنظمة الهيكلية الحاملة التي تستخدم الهيكل الفولاذي كنظام هيكلي حامل. إنه ليس نظامًا سكنيًا مصنوعًا من ألواح جدران خفيفة الوزن وعالية القوة. إنه يتميز بمزايا البناء السريع والأداء الزلزالي الممتاز والضوء والراحة المعيشية العالية. يتم استخدامه بشكل رئيسي لبناء المباني السكنية ذات الهيكل الفولاذي على نطاق واسع.

هيكل فولاذي فضائي

تنقسم الهياكل الفولاذية الفضائية بشكل أساسي إلى هياكل الشبكة الفضائية وهياكل الجمالون الفضائية. تتميز بمساحات كبيرة متواصلة، ومظهر فاتح، وجمال معماري حديث، وفترة بناء قصيرة، وهي خضراء وصديقة للبيئة. يتم استخدامه بشكل أساسي لبناء المباني العامة الكبيرة مثل الملاعب الكبيرة ومراكز المعارض وحظائر الطائرات.

هيكل فولاذي للجسر

تنقسم هياكل الجسور الفولاذية إلى هياكل الجمالون، والهياكل الصندوقية، والهياكل المقوسة، والهياكل المثبتة بالكابلات، والهياكل المعلقة، والتي تتميز بالامتدادات الكبيرة والبناء السريع. يتم استخدامه بشكل رئيسي في بناء الجسور لمشاريع النقل واسعة النطاق مثل السكك الحديدية عالية السرعة والطرق السريعة والجسور عبر البحر والمباني البلدية.

حالة تطوير مباني الهيكل الصلب في الصين

المباني الفولاذية الشاهقة والشاهقة للغاية في الصين

في الأيام الأولى للإصلاح والانفتاح، بسبب التطور غير الكامل لتصميم الهياكل الفولاذية الشاهقة وتكنولوجيا البناء في بلدي، تم تصميم وبناء نماذج البناء من قبل دول أجنبية، مثل برج شانغهاي جينماو وبرج شنتشن ديوانغ.

في نهاية القرن العشرين، مع تحسين المواصفات الفنية لبلدنا وتراكم الخبرة، بدأت بلادنا تدريجياً في استكشاف نماذج جديدة للتصميم والبناء المستقل. كان الانتهاء من برج داليان أوشن تاور في عام 1998 بمثابة علامة على التقدم الذي أحرزته المباني ذات الهياكل الفولاذية الشاهقة في بلدي نحو عملية التوطين.

المباني ذات الهيكل الفولاذي الخفيف في الصين

منذ التسعينيات، دخلت العديد من الشركات الأجنبية السوق الصينية. لقد تطورت الهياكل الفولاذية الخفيفة بسرعة في الصين بسبب مزاياها العديدة، مثل البناء المريح والتكلفة الإجمالية المنخفضة.

كما أنشأت الصين مشاريع تجريبية سكنية ذات هياكل فولاذية خفيفة في العديد من المناطق على مستوى البلاد. حاليًا، أدرجت وزارة البناء المساكن ذات الهياكل الفولاذية الخفيفة كمشروع ترويجي بالغ الأهمية، ويتم الانتهاء من حوالي 3 ملايين متر مربع من المباني الفولاذية الخفيفة في جميع أنحاء البلاد كل عام.

المباني ذات الهياكل الفولاذية الفضائية في الصين

نظرًا للجمال المعماري الحديث الفريد للمباني ذات الهياكل الفولاذية الفضائية، فإنها تستخدم على نطاق واسع في الملاعب الوطنية الكبيرة ومراكز المعارض، مثل المسرح الوطني الكبير، والاستاد الوطني عش الطيور، وما إلى ذلك. ومن بينها، تم اختيار عش الطيور في الاستاد الوطني أحد “أفضل عشرة مباني معاصرة في الصين” في عام 2014. تم استخدام عدد كبير من المكونات الملحومة على شكل صندوق أثناء عملية البناء. التفاصيل هائلة، وهناك عدد كبير من الأجزاء المشوهة مكانيا في الداخل. صعوبة البناء غير مسبوقة، مما يعكس تمامًا مستوى بناء مباني الهياكل الفولاذية الفضائية في الصين.

الهيكل الصلب للجسر في الصين

على الرغم من أن أعمال الجسور الفولاذية في الصين بدأت متأخرة، إلا أنه بعد عقود من التطوير والتراكم، أصبحت تكنولوجيا الجسور ذات الهياكل الفولاذية ناضجة بشكل متزايد وأصبحت رائدة عالميًا في العديد من المجالات.

يبلغ طول جسر شنغهاي لوبو، الذي تم الانتهاء منه في عام 2003، 550 مترًا. إنه أول جسر مقوس كبير جدًا في العالم يستخدم هيكل القوس الصندوقي.

في يناير 2008، تم إغلاق القوس المركزي لجسر تشونغتشينغ تشاو تيانمن بنجاح، مع امتداد يتجاوز جسر لوبو بمقدار 2 متر. ومرة أخرى، سجلت رقماً قياسياً عالمياً جديداً للجسور طويلة المدى. ومن الجدير بالذكر أنه بعد زلزال ونتشوان، ظل الجسر سليما بعد التفتيش من قبل الوحدات المعنية ولم يتأثر بالزلزال الكبير.

آفاق تطبيق مباني الهيكل الصلب في الصين

يمكن لخصائص الهيكل الفولاذي نفسه أن تلبي احتياجات تطوير المباني بشكل أفضل.

تتميز الهياكل الفولاذية بخفة الوزن والقوة العالية، بحيث يمكن استخدام الهياكل الفولاذية في بعض المباني ذات الامتدادات الكبيرة والأحمال الثقيلة.

وذلك لأن المباني المبنية من الطوب والخرسانة لا تتمتع بهذه المزايا. ولذلك، فإن استخدام الهياكل الفولاذية في المباني يمكن أن يقلل بشكل فعال من وقت البناء، ويقلل من تكاليف البناء، ويحسن الفوائد الاقتصادية لشركات البناء.

تتمتع الهياكل الفولاذية بمقاومة جيدة للزلازل.

وفي السنوات الأخيرة، وقعت زلازل بشكل متكرر في الصين، مما كان له تأثير شديد على سلامة حياة الناس وممتلكاتهم. أصبح التعامل مع مقاومة المباني للزلازل جانبًا تركز عليه صناعة البناء الحالية.

تتمتع المباني ذات الهيكل الفولاذي بمقاومة جيدة للزلازل. وذلك لأن نطاق الضغط للهيكل الفولاذي يتمتع بصلابة ومرونة جيدة ولن يسبب الكسر بسبب الزيادة المفاجئة في الوزن.

نظرًا للتطور السريع للمباني ذات الهياكل الفولاذية، فإن مباني الهياكل الفولاذية الحالية في الصين تمر بالفعل بفترة البناء الموحد. أصبحت جودة الهياكل الفولاذية مستقرة بشكل متزايد، ومتطلبات تكنولوجيا البناء أقل، وكثافة اليد العاملة منخفضة. يحتاج موظفو البناء فقط إلى تثبيت البراغي أثناء البناء؛ اللحام يمكن أن يكمل البناء، ويختصر دورة البناء إلى حد كبير.

تقدم الصين دعما قويا لتطوير الهياكل الفولاذية.

صناعة البناء هي صناعة واسعة النطاق تلوث وتستهلك الطاقة. يواجه اقتصاد بلادنا مشاكل تلوث حادة أثناء تطوره. أصبحت كيفية تقليل استهلاك الطاقة في المباني ودرجة التلوث البيئي مصدر قلق حاليًا لصناعة البناء والتشييد.

مباني الهيكل الصلب المعروفة في الصين

عش الطيور

يشكل الهيكل الفولاذي الرئيسي هيكلًا فولاذيًا عملاقًا على شكل سرج مكاني منسوج على شكل “عش الطائر”. يبلغ إجمالي استهلاك الفولاذ للهيكل الفولاذي 42,000 طن.

تنقسم الحوامل الخرسانية إلى طبقات علوية ووسطى وسفلية. الهيكل الخرساني للإطارات عبارة عن طبقة واحدة تحت الأرض – نظام هيكلي لجدار القص من الخرسانة المسلحة مع سبعة طوابق فوق سطح الأرض.

الهيكل الفولاذي للسقف مغطى بهيكل غشاء مزدوج الطبقة، أي غشاء ETFE علوي شفاف مثبت بين الحبال العلوية للهيكل الفولاذي وسقف صوتي PTFE سفلي شفاف مثبت تحت الحبال السفلية للهيكل الفولاذي وعلى الجدران الجانبية للحلقة الداخلية.

مركز الجامعات صالة الألعاب الرياضية الرئيسية

ويبلغ إجمالي كمية الفولاذ المستخدم في مشروع الهيكل الفولاذي حوالي 5800 طن. إنها تعتمد هيكل شبكة فضائية مطوية بطبقة واحدة. يدمج سقف الهيكل الفولاذي هيكلًا شاهقًا وهيكلًا فضائيًا طويل المدى.

وهي تتألف من 16 (8 مجموعات) وحدة هيكلية ذات أشكال متشابهة. القطر 158 متر. تعتمد طريقة التثبيت فكرة البناء المتمثلة في “تجميع النقاط الثابتة على ارتفاعات عالية والدوران التراكمي والانزلاق”.

المركز الوطني للفنون المسرحية

هيكل الهيكل الفولاذي العلوي عبارة عن شبه إهليلجي، بطول محور طويل يبلغ 212.20 مترًا في الاتجاه الشرقي الغربي وطول محور قصير يبلغ 143.64 مترًا في الاتجاه الشمالي الجنوبي. يبلغ ارتفاع المبنى 46.285 مترًا. أعمق جزء من الأساس هو -32.5 متر.

تم تزيين السقف الإهليلجي بشكل أساسي بألواح معدنية من التيتانيوم، مع جدار ستارة زجاجي مطوي في المنتصف. وتحيط بالصدفة الإهليلجية بحيرة صناعية تبلغ مساحتها 35.500 متر مربع، وتقع تحت الماء ممرات ومداخل مختلفة.

برج التلفزيون الجديد في قوانغتشو

يتم استخدام نظام أسطوانة خارجي شبكي قطري من الخرسانة المسلحة ذات هيكل أسطواني داخلي من الصلب. تتكون الأسطوانة الخارجية للهيكل الفولاذي من ثلاثة مكونات أساسية: الأعمدة، والعوارض الحلقية المائلة، والأقواس القطرية.

يقع هوائي الصاري في أعلى البرج المركزي. الجزء السفلي من الهوائي عبارة عن هيكل فولاذي شبكي مثمن 10mX10m، والجزء العلوي عبارة عن هيكل فولاذي ملحوم رباعي الأضلاع 0.75mX0.75m، والجزء الأوسط عبارة عن قسم انتقالي للهيكل الفولاذي الملحوم بلوحة فولاذية مثمنة.

جسر نهر نانجينغ اليانغتسى

هناك تسعة أرصفة وعشرة ثقوب في المجموع. ويبلغ ارتفاع كل رصيف 80 مترًا. ويمكن نقل سفينة عملاقة حمولتها 10 آلاف طن تحت الجسر. يبلغ ارتفاع أربعة رؤوس جسور أكثر من 70 مترًا على طرفي الجسر الرئيسي.
تم دفن السرير الصخري على عمق 33 إلى 47 مترًا تحت قاع النهر للجسر الرئيسي. تعتمد أساسات الأرصفة التسعة على قيسونات خرسانية ثقيلة، وقيسونات فولاذية بالإضافة إلى أعمدة الأنابيب، وقيسونات خرسانية مسلحة عائمة، وأعمدة أنابيب سدادية من صفائح الفولاذ. يبلغ طول تسعة من العوارض الفولاذية المكونة من 10 فتحات للجسر الرئيسي 160 مترًا. يتم تثبيتها وتجميعها في الموقع باستخدام قضبان فولاذية عالية الجودة. مذهلة جدا.

مركز شنغهاي المالي العالمي

تم استخدام نظام هيكلي ضخم لاستبدال الأعمدة العريضة الأصلية البالغ عددها 17 عمودًا بأعمدة زاوية عملاقة وثلاثة أعمدة ضيقة بحيث يمكن للمبنى أن يوفر للمستخدمين مساحة أكثر انفتاحًا ويمكن الوصول إليها بصريًا. الهيكل الضخم موجود داخل الحائط الساتر الزجاجي، خاصة في الجزء السفلي من الهيكل. حجمها الهائل يمكن أن يمنح الناس شعورًا قويًا بالأمان والقوة.

صالة الألعاب الرياضية بجامعة بكين للتكنولوجيا

حققت صالة الألعاب الرياضية بجامعة بكين للتكنولوجيا أيضًا رقمًا قياسيًا في تاريخ الهندسة المعمارية العالمية – وهي أطول قبة وتر سابقة الإجهاد في العالم، ويبلغ أقصى امتداد لها 93 مترًا.

الجزء العلوي من هذا الهيكل عبارة عن غلاف شبكي أحادي الطبقة يعلوه تاج كروي، مكون من العديد من الأنابيب الفولاذية، وكابلات فولاذية تدعم الجزء السفلي من الساق.

ختاماً

إن آفاق تطبيق مباني الهياكل الفولاذية في الصين مشرقة. إن درجة التوحيد العالية وكفاءة البناء والجودة المستقرة ستعزز التحديث والتنمية المستدامة لصناعة البناء في الصين. مع زيادة الوعي بحماية البيئة والحفاظ على الطاقة، ستساهم المباني ذات الهياكل الفولاذية في تقليل هدر الموارد واستهلاك الطاقة، فضلاً عن التخفيف من التلوث.