إطار البوابة عبارة عن نظام هيكلي فولاذي صلب تتصل فيه الأعمدة الرأسية بالعوارض الخشبية الأفقية أو المنحدرة المفاصل المقاومة للحظة . نظرًا لأن الاتصال من العمود إلى العارضة ينقل لحظة الانحناء بدلاً من القوة الرأسية فقط، فإن الإطار يقاوم أحمال الرياح والثلج والرافعة والسقف دون الحاجة إلى دعامة قطرية منفصلة.
الاستنتاج العملي يأتي أولاً: إذا كنت بحاجة إلى مبنى من طابق واحد بمساحة أرضية واسعة وخالية من الأعمدة، فإن إطار البوابة الفولاذية هو عادةً ما يكون هو الحل. النظام الهيكلي الأكثر اقتصادا يمكنك تحديد. ولهذا السبب تظل إطارات البوابات هي الحل السائد للتأطير للمستودعات وورش العمل وحظائر الطائرات والمباني الزراعية في كل سوق تقريبًا مع قطاع إنشاءات فولاذي نشط.
الهندسة بسيطة بشكل خادع. يشكل عمودان وعوارض خشبية ثنية واحدة صلبة. يشكل صف من الثنيات، المتصلة بواسطة مدادات وقضبان جانبية، الهيكل الأساسي والثانوي للمبنى. يتم إنشاء الاتصال الثاني عند الأفاريز من خلال تعميق مستدق للقسم الخشبي حيث يلتقي بالعمود. ينشر الانحناء لحظة الانحناء القصوى على طول فولاذي أطول ويمنع الاتصال من أن يصبح نقطة هشة.
تفضل فرق الموقع النظام لأن التفاصيل مألوفة، والتصنيع واضح ومباشر، وتسلسل التركيب سريع. على عكس الإطار الفضائي أو الهيكل الشبكي المعقد، يمكن تثبيت البوابة المنحنية معًا على الأرض، والتحقق من ملاءمتها، ورفعها كقطعة واحدة. هذه الحقيقة البسيطة هي ما يجعل وقت البناء قصيرًا ومراقبة الجودة فعالة.
يشرح مسار التحميل لإطار البوابة سبب تصرفه كبنية واحدة مستمرة. كل حمل يصل إلى السطح ينتقل في النهاية إلى الأساس من خلال نفس التسلسل:
القراران اللذان يغيران توزيع القوة الداخلية هما اتصال القاعدة و هندسة هانش . تم تصميم القاعدة المثبتة لنقل القوة المحورية والقص فقط. تحتوي على لوحة قاعدة أصغر، ومسامير تثبيت أقل، وقاعدة خرسانية أصغر، وهذا هو السبب في أنها الخيار الافتراضي لمعظم الإطارات التي يتراوح طولها بين 12 مترًا و25 مترًا. القاعدة الثابتة تقاوم الدوران عند قاعدة العمود، مما يقلل من عزم الدوران عند الإفريز ويمكن أن يوفر الفولاذ في الأعمدة الطويلة، ولكنه يكلف أكثر في الأساسات. والخيار هو خيار اقتصادي، وليس تفضيل فني.
تتم مقاومة الأحمال الأفقية مثل الرياح والزلازل واندفاع الرافعة عمل الإطار . تعمل الرياح على الجدار الجانبي على ثني العمود، ويمر العزم من خلال العارضة إلى العارضة، ويوازن اتصال القمة بين العزوم المتعارضة لنصفي العارضة. الانحناء مستقر في مستواه الخاص. يأتي الثبات العمودي على الإطار من دعامات مخطط السقف والقضبان الجانبية وأقواس الذبابة.
يتم تجميع كل إطار بوابة، من سقيفة زراعية بطول 12 مترًا إلى قاعة لوجستية بطول 45 مترًا، من نفس مجموعة الأجزاء. إن فهم ما يفعله كل مكون يخبرك بالمكان الذي يجب أن يتجه إليه الاهتمام الهندسي أثناء التصميم والتصنيع وفحص الموقع.
| مكون | وظيفة | التفاصيل النموذجية |
|---|---|---|
| أعمدة | عضو عمودي يدعم العارضة وينقل اللحظة إلى القاعدة | أقسام UB أو UC؛ الارتفاع من 4 إلى 12 م |
| العوارض الخشبية | عضو السقف المائل يحمل أحمال المدادة إلى الأعمدة | تمتد من 12 إلى 45 مترًا؛ المنحدر من 5 إلى 10 درجات |
| طنف الظهر | مقطع عميق عند تقاطع العمود الخشبي، يقاوم عزم الانحناء الأقصى | العمق حوالي الامتداد/30 إلى الامتداد/40 |
| قمة الذروة | قسم عميق عند التلال، منطقة اللحظة الإيجابية | أصغر من بطن الظهر؛ غالبًا ما يتم قطعها من نفس اللوحة |
| المدادات | تمتد بين العوارض الخشبية، ودعم صفائح السقف | أقسام Z أو C؛ تباعد 1.2 إلى 2.5 م |
| القضبان الجانبية | تمتد بين الأعمدة، ودعم الكسوة الجدار | أقسام Z أو C؛ تباعد 1.2 إلى 2.0 م |
| الأقواس يطير | كبح شفة الضغط الداخلية للعارضة | أقسام الزاوية بالقرب من خطوط المدادة |
| السقف والتدعيم العمودي | نقل أحمال الرياح الطولية إلى الأساسات | زوايا أو مسطحات قطرية في فتحات النهاية |
ال بطن الطنف يستحق اهتمامًا خاصًا أثناء التصميم والتصنيع. الحد الأقصى لعزم الانحناء في إطار المدخل يحدث بالضبط عند تقاطع العمود الخشبي، وفي هذا الموقع تكون الحافة السفلية للعارضة في حالة ضغط. تعمل الخلفية المتناسبة بشكل صحيح على تعميق القسم بدقة حيث يكون الضغط في أعلى مستوياته، مما يؤدي إلى رفع معامل القسم وتوفير الفولاذ على مدى بقية الامتداد. تبدأ معظم المشاكل في إطارات البوابة الخفيفة عند هذا الاتصال، إما لأن المؤخر قصير جدًا أو لأن شفة الضغط لم تكن مقيدة.
عادة ما يتم رسم إطارات البوابة على شكل ثنية واحدة، ولكن تتضمن العائلة عدة تكوينات، يتم اختيار كل منها وفقًا للامتداد والاستخدام وقيود الموقع.
بالنسبة للمشاريع التي يتجاوز فيها الامتداد الحد العملي لإطار البوابة ذو المقطع المدلفن، أو التي تتضمن أحمالًا مركزة ثقيلة، فإن إطار الجمالون عادة ما يكون الحل الهندسي الأفضل. تعد الجسور الفولاذية المعيارية أوضح مثال على ذلك: فالشبكة المثلثة للجمالون تتعامل مع أحمال المركبات المركزة بكفاءة مع الحفاظ على العمق الهيكلي معقولًا.
ال cost of a portal frame is strongly influenced by span and bay spacing. The following ranges are what design teams use for early cost planning; they are planning ranges, not design tables.
| نوع المبنى | نطاق واضح نموذجي | ارتفاع إيف النموذجي |
|---|---|---|
| المستودعات والخدمات اللوجستية | 18 إلى 30 م | 6 إلى 8 م |
| الصناعية الخفيفة | 15 إلى 24 م | 5 إلى 8 م |
| حظائر زراعية | 12 إلى 24 م | 4 إلى 6 م |
| الصالات الرياضية والهناجر | 25 إلى 45 مترًا، غالبًا ما تكون منحنية أو مربوطة | 7 إلى 12 م |
| البيع بالتجزئة وصالة العرض | 12 إلى 20 م | 4 إلى 6 م |
كتقدير مبكر، عادة ما يكون عمق العارضة في نطاق فترة/40 إلى فترة/55 للمقاطع المدرفلة، وعمق حافة الطنف على وشك فترة/30 إلى فترة/40 . يتراوح عمق العمود عادة من ثلث إلى نصف عمق العارضة بالإضافة إلى تفاصيل الاتصال. عادة ما تتراوح المسافة بين الخلجان ما بين 5 أمتار و8 أمتار: تقلل الخلجان الأطول من عدد الإطارات ولكنها تفرض مدادات أكبر وأعمدة رياح أثقل. احتفظ بنفس المسافة بين المباني للمبنى بالكامل، لأن تغييرها يؤدي إلى تصنيع إضافي في المدادات.
من أجل إمكانية الخدمة، فإن حد الانحراف الرأسي العملي للعوارض الخشبية ذات السقف البارد هو لتر/180 إلى لتر/240 ، في حين يقتصر الانجراف الأفقي عند الطنف عادة على ح/150 إلى ح/300 . مباني الرافعات أكثر صرامة، من L/300 إلى L/600 اعتمادًا على فئة الرافعة. تتحكم حدود الانحراف هذه في حجم القسم في كثير من الأحيان أكثر من القوة النقية، خاصة على الأسطح طويلة المدى حيث يمثل الوزن الذاتي للفولاذ حصة كبيرة من الحمل الإجمالي.
عادةً ما يصبح مشروع إطار البوابة مكلفًا أو صعبًا أثناء القرارات المتخذة قبل بدء تصنيع الفولاذ. هذه هي الاعتبارات الأكثر أهمية.
ال single most common practical mistake in portal frame construction is نسيان كبح الشفة الداخلية من العارضة بالقرب من الظهر. تكون هذه الشفة مضغوطة في منطقة الأفاريز، وبدون دعامة ذبابة أو قيد مماثل، يمكن للقطعة أن تُربط بشكل جانبي قبل أن تصل إلى لحظة التصميم الخاصة بها. الإصلاح رخيص. إغفاله ليس كذلك.
إذا كنت تقوم بتقييم الأعضاء الفولاذية لجسر أو هيكل طويل المدى، فلدينا دليل للعوارض الفولاذية لبناء الجسور المعيارية يشرح اختيار الأعضاء، وحدود الامتداد، والحماية من التآكل من الناحية العملية.
ال question is not which system is better in general, but which one fits the span, the load pattern, and the budget. The table below compares the two approaches across the criteria that drive real project decisions.
| المعيار | إطار البوابة | إطار تروس |
|---|---|---|
| اتصالات | مفاصل الطنف المقاومة للحظة | في الغالب يتم تثبيت المفاصل المثلثة |
| سلوك المواد الأولية | الانحناء في الأعمدة والعوارض الخشبية | التوتر والضغط المحوري في الأعضاء |
| نطاق المدى الاقتصادي | 12 إلى 45 م | 30 إلى 80 م أو أكثر |
| أفضل نوع تحميل | أحمال سقف موحدة | الأحمال النقطية، الأحمال المتحركة، المسافات الطويلة |
| تكلفة التصنيع | منخفض، لأن المفاصل بسيطة ومتكررة | أعلى، بسبب كثرة الأعضاء وألواح التقوية |
| سرعة الانتصاب | سريع، مع قطع قليلة لكل ثني | أبطأ، مع المزيد من القطع للمحاذاة |
يجب أن يكون المستودع العادي الذي يتراوح طوله من 18 إلى 30 مترًا مربعًا مع سقف خفيف بمثابة إطار بوابة دائمًا. يجب أن تكون القاعة المغطاة التي يبلغ طولها 50 مترًا والتي تحمل رافعة ثقيلة، أو سطح جسر الطريق السريع الذي يحمل حمولات المركبات، بمثابة الجمالون دائمًا. والسبب هو كفاءة المواد: في الجمالون، يحمل الأعضاء الأحمال بشكل محوري، وبالتالي يعمل المقطع العرضي بالكامل، في حين أن العضو المثني يكون جزءًا كبيرًا من مادته مضغوطًا أقل بكثير من قدرته.
عندما يكون المشروع عبارة عن جسر مؤقت، أو طريق وصول طويل المدى، أو معبر للأحمال الثقيلة، فإن النظام المعياري من نوع الجمالون يوفر قدرة يمكن التنبؤ بها ونشرًا سريعًا. ال جسر بيلي المجلفن واسع النطاق ذو الحمولة الثقيلة هو مثال نموذجي لهيكل الجمالون المصمم لهذه المهمة بالضبط.
الجملة CB450 نوع الشركة المصنعة لجسر بيلي المجلفن ذو التحميل الثقيل الكبير شركة Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. هي إحدى الشركات المصنعة لجسر Bailey المجلفن ذو التحميل الثقيل من النوع CB450 في الصين ومصنع OEM... عرض المنتج → ال erection sequence affects cost, programme, and site safety more than any other activity. A well-planned sequence follows these steps in order.
أثناء الخطوات من 3 إلى 5، يعد الدعم المؤقت أمرًا بالغ الأهمية. يصبح إطار المدخل قائمًا بذاته فقط بعد الثني الكامل الأول وتثبيت دعامه في مكانه. في المشاريع التي تكون فيها امتدادات الإطار طويلة، أو حيث يجب تحرير الرافعة بسرعة، يكون الدعم المقوى المؤقت هو الحل القياسي. ال دعم بناء سوبر بيلي بوزن 900 طن يعد استخدامه في أعمال الجسور والسكك الحديدية واسعة النطاق مثالًا عمليًا على هذا النوع من الأعمال الفولاذية المؤقتة.
الجملة مخصصة كبيرة تمتد 900 طن تحميل سوبر بيلي دعم البناء M إن شركة Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. هي إحدى الشركات المصنعة المخصصة لدعم البناء بمساحة كبيرة تبلغ 900 طن في الصين... عرض المنتج → تكون مراقبة الجودة في الموقع مرئية في الغالب: التحقق من نتوءات البراغي، والتأكد من تركيب دعامات الذبابة عند كل خط مدادة بالقرب من المؤخرة، والتحقق من أن الدعامات مشدودة، ولا تسمح أبدًا بتثبيت الكسوة قبل إنهاء الدعامات.
ال strength of a portal frame is clear, unobstructed space. That single advantage explains its spread across a wide range of building types.
ال same engineering principles, rigid connections, steel sections, and corrosion protection also apply outside buildings. Our أنظمة الهياكل الفولاذية المعيارية تغطية هياكل اقتراب الجسور، ودعامات الأنابيب، والمنصات المؤقتة، مما يؤدي إلى توسيع منطق إطار البوابة ليشمل أعمال البنية التحتية.
مصنعي الهياكل الفولاذية المخصصة، مصنع أنظمة الهياكل الفولاذية باعتبارها مصنعي الهياكل الفولاذية في الصين ومصنع تصنيع المعدات الأصلية لنظام الهيكل الفولاذي، تتخصص شركة Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd في... عرض المنتج → في مشاريع الجسور والبنية التحتية، تظهر الإطارات من نوع البوابة كهياكل وصول مؤقتة وجسور تركيب ومنصات إنشاء عبر الجسور. يتطابق مسار التحميل ومنطق الاستقرار مع إطار المبنى، ولكن الأحمال أثقل والتفاوتات أكثر إحكامًا. مجموعة جيدة التخطيط من تطبيقات منصة بناء الجسور يمكن أن يحول التركيب المحفوف بالمخاطر فوق الماء إلى تسلسل رفع روتيني.
يستخدم إطار البوابة وصلات صلبة بين الأعمدة والعوارض الخشبية بحيث يتم نقل لحظة الانحناء من خلال الاتصال. يستخدم الجمالون أعضاء مثلثة ذات وصلات مثبتة، وتحمل الأعضاء في الغالب قوى محورية. عادةً ما تكون إطارات البوابة أرخص حتى مسافة تصل إلى 40 مترًا تقريبًا؛ تتولى الجمالونات مسؤولية المسافات الأطول، وأحمال النقاط الثقيلة، وتطبيقات الجسور.
نادرًا ما تتجاوز إطارات البوابة ذات المقطع المدرفل 45 إلى 50 مترًا قبل أن يصبح وزن العارضة مفرطًا. أبعد من هذا النطاق، يتحول المصممون إلى العوارض الخشبية أو العوارض الخلوية أو خط داخلي من الأعمدة إذا كان استخدام المبنى يسمح بذلك. يبلغ الحد الأقصى العملي لإطار البوابة الفولاذية ذات الامتداد الواحد في الممارسة الشائعة حوالي 60 مترًا باستخدام عوارض خشبية من النوع الجمالوني.
للمسافات التي تقل عن 30 مترًا، عادةً نعم. يحتوي إطار البوابة على قطع أقل ولحام أقل ووصلات أبسط وتركيب أسرع. فوق 45 مترًا أو مع أحمال الرافعة الثقيلة، غالبًا ما يصبح الجمالون أرخص لأن أعضائه تحمل الحمولة بشكل محوري، مما يقلل من أحجام الأعضاء بشكل كبير ويعوض تكلفة التصنيع الإضافية.
ينقل الاتصال اللحظي عزم الانحناء بالإضافة إلى القوى المحورية وقوى القص. في إطار المدخل، يكون اتصال الأفاريز بمثابة اتصال لحظي، ولهذا السبب يمكن نقل الأحمال الخشبية إلى العمود بدون دعامة منفصلة. بدون القدرة اللحظية عند المفصل، سيكون الإطار عبارة عن آلية وسيحتاج إلى دعامة قطرية ليظل مستقرًا.
ويعتمد ذلك بشكل أساسي على الحماية من التآكل، وليس على الفولاذ نفسه. إطار بوابة مفصل جيدًا مع جلفنة بالغمس الساخن أو نظام طلاء متين يدوم بسهولة 50 سنة أو أكثر في الظروف الجوية النموذجية. عادة ما تحتاج كسوة السقف إلى الاستبدال قبل الإطار؛ يخضع عمر الإطار لصيانة الطلاء والتحكم في التكثيف.
تُستخدم أحيانًا إطارات البوابة ذات نمط البناء في الجسور ذات الإطارات الصلبة القصيرة، ولكن بالنسبة لمعظم نطاقات الجسور، يكون النظام المعياري من نوع الجمالون أكثر عملية. يمكنك الحصول على استخدام أفضل للمواد، وبنية أقل عمقًا، وقدرة يمكن التنبؤ بها من الألواح الجاهزة. الطريقة الأكثر شيوعًا لبناء جسور فولاذية مؤقتة أو دائمة بسرعة هي استخدام نظام الجمالون المعياري مثل جسر بيلي؛ ال دليل سعة تحميل جسر بيلي ومواصفاته يشرح فئات التحميل والتكوينات المستخدمة عمليًا.