في هندسة الهياكل المكانية الحديثة، تُستخدم إطارات الفضاء الفولاذية على نطاق واسع في المباني ذات الامتدادات الكبيرة مثل الملاعب وقاعات العرض ومحطات المطارات والمنشآت الصناعية بفضل قدرتها الفائقة على الامتداد، وأشكالها المعمارية الأنيقة، وأداءها الفعال في تحمل الأحمال. تتميز كل من إطارات الفضاء الكروية الملحومة وإطارات الفضاء الكروية المثبتة بمسامير، كشكلين رئيسيين من إطارات الفضاء الفولاذية، بخصائص تقنية مميزة ونطاقات قابلة للتطبيق. سوف تتعمق هذه المقالة في الاختلافات الأساسية بين هذين الهيكلين للإطارين الفضائيين من حيث المبادئ الإنشائية، وتكنولوجيا البناء، والخصائص الميكانيكية، والاقتصاد، والسيناريوهات القابلة للتطبيق، مما يوفر مرجعًا للتصميم الهندسي والاختيار.

I. الهيكل الأساسي ومبادئ الاتصال

تستخدم إطارات الفضاء الكروية الملحومة كرات فولاذية مجوفة كعقد. يتم توصيل أطراف الأعضاء (عادةً الأنابيب الفولاذية) مباشرةً بالكرات الفولاذية من خلال اللحام في الموقع، مما يشكل وصلات صلبة. تضمن طريقة التوصيل هذه تقاطع محور الأعضاء بدقة عند مركز الكرة، مما يؤدي إلى نقل مباشر للقوة وصلابة عالية للعقدة. تتطلب الوصلات الكروية الملحومة عادةً معالجة مسبقة دقيقة في المصنع وفقًا لعدد وزاوية الأعضاء لضمان المحاذاة الدقيقة في الموقع.

تستخدم الإطارات الفضائية الكروية المثبتة بمسامير كرات فولاذية صلبة كعقد، مع ثقوب مسامير عالية القوة مثقوبة مسبقًا في الكرات. يتم لحام الرؤوس المخروطية أو الألواح الطرفية في نهايات الأعضاء، والتي يتم تثبيتها بعد ذلك بالكرات الفولاذية بمسامير عالية القوة. هذه الوصلة عبارة عن عقدة مفصلية، حيث تتحمل الأعضاء قوى محورية في المقام الأول، مع الحد الأدنى من التأثير من عزوم الانحناء. يتم تشكيل جميع العقد الكروية المثبتة بمسامير في المصنع، مما يتيح البناء الحقيقي “القائم على التجميع” في الموقع.

ثانياً. تكنولوجيا البناء ومراقبة الجودة

يكمن جوهر بناء الإطار الفضائي الكروي الملحوم في اللحام في الموقع. وتشمل العملية: التجميع الأرضي للوحدات الصغيرة، والرفع على ارتفاعات عالية وتحديد المواقع، والقياس والمعايرة، واللحام والتثبيت النهائي. وتركز مراقبة الجودة على جودة اللحام، مما يتطلب الالتزام الصارم بإجراءات مثل اعتماد اللحام، وتأهيل إجراءات اللحام، والاختبارات غير المتلفة (UT، RT) للحامات. يتأثر اللحام في الموقع بشكل كبير بالطقس (الرياح والأمطار ودرجات الحرارة المنخفضة)، مما يتطلب معايير عالية لتنظيم وإدارة البناء. ومع ذلك، نظرًا للصلابة العالية للعقد والاستقرار العام الجيد، فإن متطلبات التعزيز المؤقت لنظام الدعم منخفضة نسبيًا.

يكمن جوهر بناء الإطار الفضائي الكروي المثبت بمسامير في التجميع عالي الدقة. وتتم العملية على النحو التالي: التصنيع المسبق لجميع الأعضاء وكرات المسامير في المصنع ← التجميع في الموقع وفقًا للترقيم ← الشد الأولي ← الشد النهائي للتحميل المسبق للتصميم. نقاط مراقبة الجودة الرئيسية هي التحكم في التحميل المسبق للبراغي ودقة تصنيع المكونات. يجب استخدام مفاتيح عزم الدوران المعايرة أو مفاتيح الربط الكهربائية، ويجب فحص القوة المحورية للبراغي بانتظام. يجب أن تكون أخطاء تصنيع المكونات صغيرة للغاية، وإلا ستنتج صعوبات في التركيب. لا يتأثر البناء إلى حد كبير بالطقس وهو سريع للغاية، ولكنه يتطلب دقة عالية للغاية في القياس والتخطيط في الموقع.

ثالثًا: الخواص الميكانيكية الخواص الميكانيكية والخصائص الهيكلية

من من منظور التحليل الهيكلي، فإن الاختلافات بين الاثنين كبيرة:

- صلابة العقدة: العقد الكروية الملحومة قريبة من الوصلات الصلبة، وقادرة على نقل القوة المحورية وقوة القص وعزم الانحناء، مما يؤدي إلى صلابة أكبر بشكل عام واستقرار أفضل للإطار الفضائي. العقد الكروية المثبتة بمسامير قريبة من الوصلات المفصلية، تنقل القوة المحورية بشكل أساسي، ونموذج التحليل الهيكلي أبسط.

- الأداء الحامل: نظرًا لصلابة العقد، فإن الإطارات الفراغية الكروية الملحومة لها بعض عزوم الانحناء الثانوية في الأعضاء، مما يضع متطلبات أعلى على قدرة تحمل الأحمال للعقد نفسها والأعضاء. تتحمل الإطارات الفراغية الكروية الملحومة بالمسامير قوى محورية في المقام الأول، مما يؤدي إلى استخدام أكثر كفاءة للمواد ونموذج حسابي يطابق الظروف الفعلية بشكل أفضل.

• الوظيفة المكانية: تُظهر الإطارات الفراغية الكروية الملحومة تآزرًا مكانيًا عامًا أقوى وقدرة فائقة على التكيف مع الأحمال غير المتساوية والموضعية. الإطارات المكانية الكروية الملولبة أكثر حساسية لظروف الحدود وترتيب الدعم.

رابعًا. الكفاءة الاقتصادية ودورة المشروع

إطارات الفضاء الكروية الملحومة:

• المزايا: استهلاك فولاذ أقل نسبيًا عند العقد، مما يلغي الحاجة إلى مسامير عالية القوة باهظة الثمن ومسامير عالية القوة وكرات معقدة مشكّلة آليًا.
• العيوب: عبء عمل لحام كبير في الموقع وتكاليف عمالة عالية؛ رسوم اختبار كبيرة؛ فترة بناء طويلة؛ استثمار كبير في سلامة البناء (اللحام على ارتفاعات عالية، والوقاية من الحرائق).
• الكفاءة الاقتصادية الإجمالية: قد تكون الوفورات المادية أكثر وضوحًا في المشاريع ذات الامتدادات الكبيرة والأحمال الثقيلة والأشكال المعقدة، ولكن تكاليف الإدارة مرتفعة.

إطار فضاء كروي كروي مثبت بمسامير:

• المزايا: درجة عالية للغاية من الإنتاج في المصنع (أكثر من 95%)، وجودة مستقرة؛ تركيب سريع للغاية في الموقع، وتقصير فترة البناء بمقدار 30%-50%؛ لا توجد عمليات لهب مكشوف في الموقع، وسلامة عالية؛ ظروف جيدة للبناء الحضاري.
• العيوب: استهلاك أكبر للصلب عند العقد (الكرات الصلبة)، وارتفاع تكلفة البراغي عالية القوة والتشغيل الآلي.
• الكفاءة الاقتصادية الشاملة: في المشاريع ذات المعايير القياسية العالية والفترة الزمنية المعتدلة والجداول الزمنية الضيقة، على الرغم من ارتفاع تكاليف المواد، إلا أن الفوائد الاقتصادية الإجمالية غالبًا ما تكون أفضل بسبب الوفورات في وقت البناء وتكاليف الإدارة.

V. مقارنة سيناريوهات التطبيق النموذجي

الحالات التي يُفضل فيها استخدام الإطارات الفضائية الكروية الملحومة:

1. الهياكل ذات الامتدادات الكبيرة جداً: مثل الملاعب ومباني المطارات ذات الامتدادات التي تتجاوز 100 متر، والتي تتطلب صلابة وثباتًا إجماليًا عاليًا للغاية.
2. الأحمال الديناميكية الكبيرة أو المعلقة: المنشآت الصناعية المجهزة برافعات معلقة أو معدات معلقة كبيرة، أو المباني العامة الكبيرة ذات حركة المشاة العالية المعرضة للاهتزاز. 3. أحمال العقد الكبيرة والمعقدة: الأحمال الكبيرة المركّزة عند العقد، أو الزوايا غير الطبيعية عند تقاطعات الأعضاء، تجعل التوصيلات الموثوقة أسهل في تحقيقها باستخدام الكرات الملحومة.
3. أشكال معمارية معقدة للغاية: بالنسبة للأشكال غير القياسية مثل الأشكال الزائدية والأسطح ذات الشكل الحر، توفر العقد الكروية الملحومة قدرة أكبر على التكيف المكاني.

الحالات التي يفضل فيها الإطارات الفضائية الكروية المثبتة بمسامير:

1. المباني الموحدة ذات الامتدادات الصغيرة إلى المتوسطة: مثل المصانع القياسية والمستودعات والمراكز التجارية، مع الاستفادة الكاملة من مزايا التصنيع المسبق والتجميع السريع.
2. المشاريع ذات المواعيد النهائية الضيقة للغاية: مثل المشاريع الطارئة ومشاريع التجديد/التوسعة.
3. المواقف ذات ظروف العمل المحدودة في الموقع: مثل المراكز الحضرية، ومناطق المصانع الكيميائية، وغيرها من المناطق التي يحظر فيها عمليات اللهب المكشوف بشكل صارم.
4. الهياكل التي تتطلب التفكيك أو التعديل في وقت لاحق: تسمح الوصلات المثبتة بمسامير بالتفكيك، مما يترك مجالاً للتعديلات المستقبلية.

الخاتمة وتوصيات الاختيار

ويكمن الفرق بين الإطارات الفضائية الكروية الملحومة والإطارات الفضائية الكروية المثبتة بمسامير بشكل أساسي في اختلافات النهج التقني بين الوصلات الصلبة والمفصلية، والبناء في الموقع والتركيب الجاهز في المصنع، والتخصيص والتوحيد القياسي. ولا تعتبر أي من التقنيتين متفوقة أو أدنى بطبيعتها؛ فالاختيار يكمن في الملاءمة.

عند اختيار تقنية لمشروع ما، فإن الموازنة المنهجية بين العوامل أمر بالغ الأهمية:

أولاً، ضع في اعتبارك المتطلبات الوظيفية والميكانيكية للمبنى: قم بتحليل الامتداد والحمل والخصائص الديناميكية وشكل المبنى.

ثانيًا، تقييم ظروف البناء والجدول الزمني: فحص بيئة الموقع وموسم البناء وضغوط الجدول الزمني وموارد إدارة السلامة.

أخيرًا، قم بإجراء مقارنة اقتصادية كاملة لدورة الحياة: احسب بشكل شامل تكاليف المواد والمعالجة والتركيب والاختبار والصيانة وحتى التعديلات المستقبلية.

وحاليا، تظهر التقنيتان اتجاها نحو التكامل. على سبيل المثال، في المشاريع الكبيرة الحجم، يتم استخدام نموذج “الإطار الفضائي الهجين”، باستخدام كريات ملحومة في المناطق الحاملة الأساسية وكرات مثبتة بمسامير في المناطق القياسية المحيطة، مما يجمع بين مزايا الصلابة والتجميع السريع. ومع التقدم في التصميم الرقمي وتقنيات المعالجة الروبوتية، تضيق الفجوة في دقة المعالجة وكفاءة البناء بين الاثنين، ولكن يظل الفهم العميق للاختلافات الجوهرية بينهما حجر الزاوية لاتخاذ القرارات الهندسية المثلى.

لماذا تختار sdshijie

بناء الهياكل المعدنية المخصصة هو تخصصنا