4. هيكل غشاء الكابل - رائد مرن في النمذجة المعمارية

ستكوين النظام أمبدأ تحمل القوة
يتكون هذا النظام من كابلات هياكل فولاذية عالية القوة (φ12-φ100)، ومواد غشائية مشدودة (غشاء مادة البولي تترافلوروإيثيلين/غشاء إتلاف)، وهياكل فولاذية داعمة (صواري/عوارض دائرية)، مما يُشكل شكلًا زائديًا مستقرًا من خلال الشد المسبق. يتراوح سمك الغشاء بين 0.5 و1.5 مم فقط، ووزنه الذاتي أقل من 1 كجم/م³، لكن قوة شدّه تصل إلى 50-150 ميجا باسكال. وبالتعاون مع شبكة الكابلات، يُمكنه تحقيق امتدادات غير مدعومة تزيد عن 200 متر.

مجالات التطبيق المبتكرة
هندسة المناظر الطبيعية: الهياكل الفولاذية ومظلات الملاعب (مثل مظلة الشمس في ملعب شنغهاي)، ومظلات الساحات التجارية.
الهندسة المعمارية البيئية: الهياكل الفولاذية والصوبات الزراعية للحدائق النباتية (مشروع عدن في المملكة المتحدة)، والتي تستخدم نفاذية الضوء العالية (95%) لأغشية إتلاف لتحقيق الإضاءة الطبيعية.
المباني المؤقتة: الهياكل الفولاذية وقاعات العرض الكبيرة (الأجنحة الوطنية لمعرض إكسبو العالمي)، القابلة للفصل وإعادة الاستخدام (عمر المواد الغشائية: 15-30 سنة).

الاعتبارات الأساسية للاختيار
اختيار مادة الغشاء: أغشية مادة البولي تترافلوروإيثيلين (التنظيف الذاتي، ومقاومة قوية للطقس) مناسبة للمباني ذات الهياكل الفولاذية الدائمة؛ أغشية التربية البدنية (فعالة من حيث التكلفة) مناسبة للمرافق المؤقتة.
ظروف التحميل: يجب التحقق من إجهاد سطح الغشاء في ظل الظروف الجوية القاسية (تحتاج مناطق الأعاصير إلى مقاومة ضغط الرياح 1.2 كيلو باسكال، وتحتاج مناطق الثلوج إلى حمل ثلجي 1.0 كيلو باسكال).
تصميم إيجاد الشكل: تحديد انحناء سطح الغشاء من خلال النمذجة ثلاثية الأبعاد، مع ضمان منحدر تصريف ≥ 5٪ لتجنب تراكم المياه وتشكيل جيوب مائية دي دي اتش.

5. هيكل جملون الأنابيب - لاعب عابر للحدود في الصناعة والجسور

الخصائص الهيكلية ومزايا المواد
باستخدام أنابيب فولاذية دائرية (أنابيب فولاذية غير ملحومة/أنابيب فولاذية مستقيمة اللحام) متصلة بوصلات ملحومة متقاطعة (تقاطع وقطع مباشر للأجزاء في الهياكل الفولاذية) أو ألواح تقوية، تُشكل نظامًا يتحمل القوة على شكل جملون. صلابة انحناء مقطع الأنبوب الفولاذي أعلى بنسبة 30%-50% من صلابة مقطع الفولاذ H، ويتميز المقطع المغلق بأداء ممتاز في مقاومة التآكل (عمر خدمة يصل إلى 50 عامًا بعد الجلفنة)، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للبيئات الرطبة/التآكلية.

سيناريوهات التطبيقات المتنوعة
ورش صناعية: أسقف مصانع الهياكل الفولاذية للآلات الثقيلة (بطول 40-60 متر)، قادرة على تحمل أحمال معلقة تزيد عن 30 طن.
هندسة الجسور: جسور الهياكل الفولاذية للطرق السريعة (مثل جسر ووهان غوتيان)، مع امتداد يصل إلى 150 مترًا، وهي أخف بنسبة 60% من الجسور الخرسانية.
مباني المعرض: قاعات عرض ذات هياكل فولاذية واسعة النطاق (جناح معرض كانتون)، تحقق جماليات خطية بسيطة مع عوارض أنابيب مستطيلة.

المواصفات الفنية للاختيار
شكل الجمالون: الجمالونات المثلثية للمسافات القصيرة (<30 مترًا)، والجمالونات شبه المنحرفة للمسافات المتوسطة، والجمالونات الوترية المتوازية للمسافات الطويلة (تسهيل توحيد العقد).
ترتيب أعضاء الويب: يجب التحكم في طول اللوحة في حدود 1.5-3 أمتار لتجنب نسبة النحافة المفرطة للأعضاء (أعضاء الضغط λ≤150، أعضاء الشد λ≤300).
تقنية الوصلات: يجب معالجة الوصلات المتقاطعة باستخدام آلات قطع الخطوط المتقاطعة التحكم الرقمي بالكمبيوتر، ويجب أن تكون الزاوية بين الأنابيب الفرعية والأنابيب الرئيسية ≥30 درجة لضمان جودة اللحام.

قرار الاختيار بخمس خطوات - دليل عملي للمبتدئين

توضيح درجات الامتداد:
امتداد صغير (<30 مترًا): إطار بوابة الهياكل الفولاذية الخفيفة (الأولوية للاقتصاد).
امتداد متوسط (30-60 متر): إطار فولاذي/جملون أنبوبي (التوازن بين الوظيفة والتكلفة).
امتداد كبير (60 مترًا): هيكل شبكي من الفولاذ/هيكل غشائي كابلي (يهيمن عليه الأداء المكاني).

تحليل خصائص الحمل:
الحمل الساكن المسيطر عليه (حمل السقف): الأولوية للشبكة/الجملون.
يهيمن عليها الحمل الديناميكي (الرافعة/الزلزال): الأولوية للإطار الفولاذي (الليونة الجيدة).
حساسية أحمال الرياح/الثلوج: تحتاج الهياكل الفولاذية ذات الغشاء الكبلي إلى تعزيز تصميم الشد المسبق.

وظائف بناء المباراة:
متطلبات التقسيم المرنة: إطار فولاذي (أقسام صغيرة من الأعمدة والعوارض، واستغلال عالي للمساحة).
متطلبات الشفافية البصرية: الهياكل الفولاذية هيكل الغشاء الكبلي (نفاذية الضوء لمادة الغشاء اختيارية 20٪ -90٪).
تحمل المعدات الثقيلة: الهياكل الفولاذية جملون الأنابيب (ميزة الصلابة العالية).

خذ بعين الاعتبار ظروف البناء:
معدل التصنيع المسبق في المصنع: تعتبر الشبكات الكروية الملولبة (80% من معالجة المصنع) مناسبة لبناء الهياكل الفولاذية الجاهزة.
قدرة الرفع في الموقع: تتطلب المكونات الكبيرة جدًا (مثل الهياكل الفولاذية التي يبلغ وزنها 50 طنًا) رافعات بوزن 500 طن.

مؤشرات التوازن الاقتصادي:
تكلفة الوحدة المرجعية: إطار بوابة فولاذي خفيف (800-1200 يوان/م²) < إطار فولاذي (1500-2500 يوان/م²) < جملون أنبوبي (2000-3000 يوان/م²) < شبكة فولاذية (2500-4000 يوان/م²) < هياكل فولاذية غشائية كابلية (3000-8000 يوان/م²).

يكمن سحر الهياكل الفولاذية في التكامل المثالي بين القوة والشكل - فالأشكال المختلفة للهياكل الفولاذية ليست مجرد نتاج قوانين ميكانيكية، بل هي أيضًا نتاج إبداع معماري. على المبتدئين أن يتذكروا: لا يوجد هيكل فولاذي مثالي، بل هو الأنسب فقط. من خلال المطابقة ثلاثية الأبعاد للامتداد والحمل والوظيفة، بالإضافة إلى ظروف البناء والمؤشرات الاقتصادية، يمكن اتخاذ قرارات علمية في المشاريع الفعلية.