أصبحت مباني هيكل الصلب خيارًا مهمًا للمباني الحديثة المقاومة للزلازمية بسبب وزنها الخفيف وقوتها العالية والليونة الجيدة. ومع ذلك ، لا يتم تحديد الأداء الزلزالي لهياكل الصلب فقط من خلال المواد نفسها ، ولكن يعتمد على التحسين التعاوني لأبعاد متعددة مثل التصميم الهيكلي وبناء العقدة وأداء المواد وجودة البناء. توضح هذه المقالة بشكل منهجي الاستراتيجيات الأساسية لتحسين الأداء الزلزالي لمباني هيكل الصلب من خمسة جوانب: فلسفة التصميم ، وتكنولوجيا البناء ، واختيار المواد ، وتكنولوجيا البناء ، وإدارة الصيانة.

1 、 التصميم الهيكلي: مع "تبديد طاقة الدكتايل" كمفهوم أساسي

1. اختر النظام الهيكلي بشكل معقول

تعتمد المقاومة الزلزالية للهياكل الفولاذية أولاً على عقلانية النظام الهيكلي. تشمل الأنظمة الهيكلية للزلازوية الشائعة:

هيكل الإطار: تبدد الطاقة الزلزالية من خلال تشوه البلاستيك لعقد عمود الشعاع ، مناسبة للمباني المتوسطة إلى المنخفضة ؛

هيكل دعم الإطار: إضافة الدعم المركزي أو غريب الأطوار (مثل BOCKLING BRB BRB) لتحسين الصلابة الجانبية بشكل كبير ؛

هيكل الأنبوب: باستخدام مزيج من الإطار الفولاذي وأنبوب الأساس الخرساني ، مناسب للمباني الشاهقة الفائقة.

أظهرت الأبحاث أن المباني التي تستخدم نظام القوة الجانبية المزدوجة (مثل نظام دعم الإطارات) تعمل على تحسين أدائها الزلزالي بأكثر من 40 ٪ مقارنة بنظام واحد.

2. تحسين توزيع الصلابة وتكوين الجودة

توحيد الصلابة: لتجنب التغيرات المفاجئة في صلابة الأرضية (مثل ظاهرة "الطبقة الضعيفة" في الطوابق العليا للمباني السكنية) ، يجب اعتماد الدعم العمودي المستمر أو تصميم طبقة النقل المعزز ؛

التحكم في الجودة غريب الأطوار: محاكاة توزيع الجودة من خلال نماذج BIM لتقليل آثار الالتواء وضمان تشوه منسق للهيكل أثناء الزلازل.

3. تصميم آلية استهلاك الطاقة

مبدأ الأعمدة القوية والعوارض الضعيفة: عن طريق ضبط الأبعاد المستعرضة وتعزيز الحزم والأعمدة ، تأكد من أن نهاية الشعاع تشكل مفصلاً بلاستيكيًا قبل نهاية العمود لتجنب الانهيار الكلي ؛

تكامل مكون تبديد الطاقة: تتم إضافة مخمدات المعادن ، ودعم البندول الاحتكاك وأجهزة تبديد الطاقة الأخرى إلى أجزاء غير الحمل ، والتي يمكن أن تمتص 30 ٪ -50 ٪ من الطاقة الزلزالية.

2 、 بناء العقدة: من "الاتصالات الصلبة" إلى "العقد الذكية"

1. تصميم ليونة العقدة

غالبًا ما يؤدي فشل عقد بنية الصلب إلى انهيار الهيكل العام. تتضمن التدابير الرئيسية:

تقوية المصاررين: وضع المصارعة في منطقة الاتصال بين الحزم والأعمدة لمنع الإبزيم المحلي ؛

إضعاف عظم الكلاب (RBS): قطع الشقوق على شكل قوس عند شفة نهاية الشعاع لتوجيه المفصلات البلاستيكية للتحرك إلى الخارج وحماية التماس لحام العقدة ؛

الاتصال الهجين لحام الترباس: الجمع بين اتصال نوع احتكاك الترباس عالي القوة مع موثوقية التماس لحام لتحسين ليونة العقدة.

2. تطبيق تقنية العقدة الجديدة

عقدة إعادة ضبط الذات: استخدام خيوط الصلب الإجهاد أو سبائك الذاكرة (SMA) لاستعادة العقدة إلى حالتها الأصلية بعد الزلزال ؛

مكونات مستهلكة للطاقة قابلة للإزالة: يتم تثبيت لوحات الصلب المستهلكة للطاقة القابلة للإزالة في العقد لاستبدالها السريع بعد الزلازل ، مما يقلل من تكاليف الإصلاح.

3 、 خصائص المواد: اختراقات في مواد عالية القوة والذكية

1. تطبيق الصلب عالي القوة

باستخدام الفولاذ عالي القوة مثل Q460 و Q690 ، يمكن تقليل حجم المكونات المستعرضة بنسبة 20 ٪ -30 ٪ ، ويمكن تخفيض الوزن الذاتي للهيكل ، وبالتالي يمكن تقليل قوة القصور الذاتي الزلزالي ؛

يتم استخدام الصلب المنخفض للنقطة (LYP100 ، قوة العائد 100MPa) لمكونات تبديد الطاقة ، ويمكن أن يحسن لياقته عالية (استطالة ≥ 40 ٪) من قدرة تبديد الطاقة بشكل كبير.

2. الابتكار في المواد الذكية

الصلب التجويف: بإضافة عناصر مثل النحاس والكروم ، يتم تحسين مقاومة التآكل بمقدار 5-8 مرات ، مما يمتد الحياة الهيكلية ؛

البوليمر المعزز بألياف الكربون (CFRP): يستخدم في التعزيز المحلي ، مع قوة الشد تصل إلى 10 أضعاف من الصلب ووزن 1/5 فقط.

4 、 تكنولوجيا البناء: التحكم الدقيق وضمان الجودة

1. المصنع المسبق وبناء التجميع

تتم معالجة المكونات بواسطة CNC في المصنع ، مع وجود أخطاء أبعاد يتم التحكم فيها في ± 2mm لتقليل تشوه اللحام في الموقع ؛

باستخدام تقنية BIM لتجميع ما قبل التجميع لحل تعارضات مساحة العقدة المعقدة وضمان دقة التثبيت.

2. ترقية تكنولوجيا اللحام والاختبار

لحام الروبوت: يتم استخدام اللحام الآلي للحامات الرئيسية (مثل اللحامات التقسيم في عمود الصندوق) ، بمعدل تمرير لمرة واحدة يزيد عن 99 ٪ ؛

الاختبار غير المدمر: الاستخدام الشامل للاختبار بالموجات فوق الصوتية (UT) والتصوير الشعاعي (RT) لضمان أن يكون التماس اللحام خاليًا من العيوب مثل الشقوق والانصهار غير المكتمل.

3. علاج مكافحة التآكل والوقاية من الحرائق

الساخنة الساخنة سماكة الطبقة المجلفنة ≥ 85 م ، وضمان دورة مضادة للآمنة لمدة 50 سنة ؛

نوع التوسع طلاء مقاوم للحريق يشكل طبقة عزل 30-50 مم عند تعرضه للنار ، وتلبية حد مقاومة للحريق لمدة ساعتين.

5 、 إدارة الصيانة: مراقبة أداء دورة الحياة الكاملة

1. نظام مراقبة الصحة

تثبيت أجهزة استشعار صريف الألياف في المجالات الرئيسية لمراقبة الإجهاد والتشوه وتردد الاهتزاز في الوقت الفعلي ؛

من خلال الجمع بين خوارزميات الذكاء الاصطناعي ، يمكن أن تصل دقة التحذير من الأضرار الهيكلية (مثل تخفيف الترباس وتكسير اللحام) إلى أكثر من 90 ٪.

2. الاختبار العادي والتعزيز

قم بإجراء فحص شامل كل 5 سنوات ، مع التركيز على مناطق العقدة وظروف التآكل ؛

يتم استخدام تعزيز الفولاذ الخارجي أو تغليف ألياف الكربون لاستعادة سعة الحمل للمكونات التالفة.

6 、 إلهام دراسة الحالة: الاعتماد على التجربة اليابانية

كدولة ذات زلازل متكررة ، تستحق التكنولوجيا الزلزالية الصلب في اليابان الإشارة إلى:

تتطلب اللوائح الإلزامية جميع مباني هيكل الصلب للخضوع "حساب قدرة المحمل النهائي" و "تحليل تاريخ الوقت" ؛

الابتكار التكنولوجي: تعزيز استخدام الأقواس المقيدة (BRBS) ومحامل العزل الزلزالي لتقليل القوى الزلزالية بنسبة 60 ٪ -70 ٪ ؛

التعليم العام: إجراء تدريبات زلزال بانتظام لتعزيز قدرات الاستجابة لحالات الطوارئ لبناء المستخدمين.

خاتمة

يعد تحسين الأداء الزلزالي لمباني بنية الصلب مشروعًا منهجيًا يحتاج إلى تشغيل جميع جوانب التصميم والبناء والتشغيل والصيانة. في المستقبل ، مع تعميم المواد الذكية ، والتكنولوجيا التوأم الرقمية ، وبناء الروبوت ، ستتحرك المقاومة الزلزالية للهياكل الفولاذية نحو مرحلة جديدة من "الإدراك ، القابلة للتعديل ، والذات الشفاء". من خلال الابتكار التكنولوجي والتحسين الموحد ، من المتوقع أن تصبح هياكل الصلب واحدة من أكثر أشكال البناء موثوقية للاستجابة لكوارث زلزال.

شهادة