مبنى إيفرغراند السكني الشاهق

نظرة عامة على مباني الهياكل الفولاذية الشاهقة

مشروع بناء هياكل فولاذية شاهقة الارتفاع

موقع المشروع: واحة هينغدا الخضراء، المرحلة التاسعة، طريق تشونغتشو، منطقة تشان هي، مدينة لويانغ

استخدام المبنى: سكني تجاري

المساحة: ١٠٨٤٧٧ مترًا مربعًا

استخدام الفولاذ: ١٢٩٩ طنًا
تاريخ البدء: ٢٠١٩/٧/٢٠١٩
تاريخ الانتهاء: ٢٠٢١/٤/٢٠٢١

هيكل المصنع وخصائص المشروع: أعمدة صلبة

تحديات المشروع وعملية التغلب عليها: يصعب تركيب المباني الشاهقة، وتتطلب جودة لحام عالية. يتطلب المشروع تخطيطًا معقولًا وتخصيصًا مناسبًا للكوادر الفنية المتخصصة.

لماذا يُستخدم الفولاذ في الأبراج الشاهقة؟

تجعل خصائص الفولاذ الاستثنائية مثالية لبناء الهياكل الشاهقة.

نسبة عالية من القوة إلى الوزن: يتميز الفولاذ بقوة فائقة نظرًا لوزنه. هذا يسمح ببناء هياكل أخف وزنًا مقارنةً بالخرسانة، مما يقلل الحمل على الأساسات ويسمح بارتفاعات أكبر.

المرونة والليونة: يتميز الفولاذ بليونته، أي أنه قابل للتشوه دون أن ينكسر. وهذه خاصية أساسية لمقاومة الأحمال الجانبية الناتجة عن قوى مثل الرياح والزلازل. كما أن هيكل الفولاذ قادر على التأرجح وامتصاص الطاقة، مما يحمي المبنى وسكانه.

التصنيع المسبق والسرعة: غالبًا ما تُصنع مكونات الفولاذ خارج الموقع في بيئات مصنعية مُتحكم بها. ثم تُنقل هذه القطع الجاهزة إلى موقع البناء وتُثبت معًا بالمسامير أو اللحام. تُعرف هذه العملية باسم "البناء السريع"، وتُقلل بشكل كبير من وقت البناء في الموقع وتكاليف العمالة.

أنظمة إنشائية رئيسية

للتعامل مع القوى الهائلة في الارتفاعات الشاهقة، طوّر المهندسون أنظمة إنشائية فولاذية متطورة.

أنظمة الأنابيب المؤطرة: صُمّم الهيكل الخارجي للمبنى بالكامل ليكون أنبوبًا مجوفًا وصلبًا. تُشكّل الأعمدة المتقاربة وعوارض السباندريل العميقة إطارًا قويًا يقاوم القوى الجانبية. يُعدّ برج سيرز (المعروف الآن باسم برج ويليس) في شيكاغو مثالًا شهيرًا على ذلك.

أنظمة الأنابيب المجمعة: تُمثّل هذه الأنظمة تطورًا لنظام الأنابيب المؤطرة، حيث تُجمع أنابيب متعددة معًا لإنشاء هيكل أكثر كفاءة وثباتًا. كان المهندس المعماري فضل خان رائدًا في هذا النظام، ويُستخدم في مبانٍ مثل برج خليفة.

أنظمة الركائز: في هذا النظام، تربط الجمالونات الأفقية أو "الركائز" النواة المركزية للمبنى (غالبًا ما تكون نواة من الخرسانة المسلحة) بأعمدتها المحيطة. يُساعد هذا التصميم على توزيع أحمال الرياح بشكل أكثر فعالية، مما يُقوّي الهيكل بأكمله ويُقلّل من الاهتزاز.

أنظمة الشبكة القطرية: يستخدم هذا النظام المبتكر شبكة من العناصر الفولاذية القطرية على الواجهة الخارجية للمبنى. تعمل الشبكة القطرية كإطار هيكلي وواجهة، حيث تتحمل بكفاءة أحمال الجاذبية الرأسية والقوى الجانبية كأحمال محورية بحتة. يُعد برج هيرست في نيويورك مثالاً بارزًا على هذا النظام.

بناء هيكل فولاذي شاهق الارتفاع عملية معقدة ومتعددة المراحل. الأساس: يُعدّ الأساس المتين، الذي غالبًا ما يستخدم قيسونات أو أكوامًا عميقة، ضروريًا لنقل وزن المبنى الهائل إلى صخور الأساس.

تركيب الهيكل الفولاذي: تُرفع الأعمدة والعوارض والجمالونات الفولاذية الجاهزة إلى أماكنها باستخدام رافعات برجية كبيرة. ثم تُربط المكونات بمسامير عالية القوة أو باللحام. تتم عملية البناء بشكل معياري، غالبًا على شكل أقسام أو "أرضيات".

بناء النواة: في العديد من التصاميم المركبة، يُبنى أولًا نواة مركزية مصنوعة من الفولاذ أو الخرسانة. غالبًا ما تحتوي هذه النواة على مصاعد ورافعات خدمة، وتوفر ثباتًا جانبيًا كبيرًا.

الأرضيات والكسوة: بعد تركيب جزء من الهيكل الفولاذي، تُركّب أنظمة الأرضيات (غالبًا ما تكون عوارض فولاذية مركبة مع ألواح خرسانية أو سطح معدني). ثم تُثبّت الواجهة الخارجية أو "الكسوة" بالهيكل.

التخميد للرياح والاهتزازات: لتقليل تمايل المبنى وضمان راحة السكان، وخاصة في مبنى يزيد ارتفاعه عن 400 متر، قد يقوم المهندسون بتثبيت مخمدات كتلة مضبوطة أو أنظمة أخرى للتخميد للاهتزازات.