1. طريقة تصميم حالة الحد والتحكم في الموثوقية
لبناء أساس متين ، يغطي هذا القسم سبعة مجالات رئيسية:
(1) نظرة عامة على تصميم حالة الحد ، (2) تصنيف حالات التصميم ، (3) أنواع حالة الحد التفصيلية ، (4) تأثيرات الحمل ، (5) التأثيرات البيئية ، (6) متطلبات الحساب ، و (7) مستويات الموثوقية والسلامة.
1.1 نظرة عامة على تصميم حالة الحد
تشير الحالة الحدية لهيكل دعم الحائط الساتر إلى حالة يتجاوز فيها الهيكل عتبة محددة ولم يعد بإمكانه تلبية المتطلبات الوظيفية المحددة. تصميم حالة الحد هذا هو ضمان عدم تجاوز الهيكل لهذه الحالات الحرجة. تتضمن حالات الحد الرئيسية لهياكل دعم الحائط الساتر حالة الحد النهائي وحالة حد الخدمة وحالة حد المتانة ، والتي سيتم تفصيلها في القسم 1.3.
استنادا إلى نظرية الاحتمالات ، تستخدم طريقة تصميم الحالة الحدية تعبيرات عامل الأمان الجزئية للحسابات. ويتم تنفيذ التصميمات على التوالي لحالات الحد الأقصى وقابلية الخدمة والمتانة.
1.2 تصنيف حالات التصميم
خلال فترة الخدمة ، يخضع هيكل دعم الحائط الساتر لحالات التصميم المختلفة التالية.
1.2.1 حالة التصميم المستمر
كما يوحي الاسم ، فإنه موجود بشكل مستمر عندما يكون الهيكل قيد الاستخدام ، وتكون المدة طويلة. إنه من نفس ترتيب حجم عمر خدمة التصميم ، وينطبق على الاستخدام العادي.
1.2.2 حالة التصميم العابر
يحدث هذا الوضع العابر أثناء البناء أو الصيانة ، مع مدة قصيرة واحتمال كبير لحدوثه.
1.2.3 حالة تصميم عرضية
يشمل هذا الموقف ظروفا غير طبيعية مثل الاصطدام والانفجار والحريق ، والتي لها احتمال منخفض لحدوثها ومدة قصيرة.
1.2.4 حالة التصميم الزلازلية
هذه حالة تصميم عندما يتعرض الهيكل لزلزال.
1.3 التصنيف التفصيلي لحالات الحد
1.3.1 حالة الحد النهائي (القدرة على التحمل)
تتوافق حالة الحد النهائي مع وصول الهيكل أو المكونات إلى قدرتها القصوى على التحمل أو الخضوع لتشوهات تجعل الدعم المستمر غير مناسب. انظر الأمثلة التالية:
- فشل المكونات بسبب الضغوط التي تتجاوز قوة المواد
- فقدان الاستقرار الهيكلي
- فشل التعب للمكونات
1.3.2 حالة حد قابلية الخدمة (الاستخدام العادي)
تحدث حالة حد قابلية الخدمة عندما يصل الهيكل أو المكونات إلى قيم الحد المحددة التي تؤثر على الاستخدام العادي أو المظهر ، مثل تشوه الزجاج المفرط. تنقسم حالات حد قابلية الخدمة إلى هاتين الفئتين.
◆ حالة لا رجعة فيها: في هذه الحالة ، لا يمكن استعادة العواقب بعد إزالة الحمل الزائد.
◆ الحالة القابلة للعكس: على عكس الحالة المذكورة أعلاه ، لا يزال من الممكن استعادة العواقب بعد إزالة الحمل الزائد.
1.3.3 حالة حد المتانة
تحدث حالة حد المتانة عندما يتدهور أداء المواد للحد من القيم بسبب التأثيرات البيئية ، مثل فشل الطلاء المضاد للتآكل ، أو شيخوخة المواد المانعة للتسرب ، أو إحراز الأضلاع الزجاجية.
1.4 حسابات التصميم وتأثيرات الحمل
يجب إجراء تحليل التصميم والحسابات لحالات الحد المختلفة ، مع تحكم حالة التصميم المستمرة بشكل عام حالة الحد النهائي (القدرة على التحمل) وحالة حد الخدمة (الاستخدام العادي).
تشمل تأثيرات الحمل القوى الداخلية في المكونات (التوتر ، الضغط ، القص ، لحظة الانحناء ، الالتواء) بالإضافة إلى التشوهات والشقوق. تشير المقاومة الهيكلية إلى قدرة الهيكل على تحمل تأثيرات الحمل والتأثيرات البيئية.
1.5 تصنيف الآثار البيئية ومتطلبات التصميم
تصنف التأثيرات البيئية على أنها دائمة ومتغيرة وعرضية ، وتشمل العوامل الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. قد تؤدي هذه التأثيرات إلى تدهور خصائص المواد وتؤثر على سلامة الهيكل وسهولة استخدامه.
يجب أن تصف التصاميم التأثيرات البيئية كميا وتعتمد التدابير المقابلة بناء على تصنيف مقاومة التآكل للمادة.
1.6 مواقف التصميم ومتطلبات الحساب
حالة التصميم | حالة الحد النهائي (الحاملة) | حالة حد قابلية الخدمة | حالة حد المتانة |
مثابر | استخدم التركيبة الأساسية | مطلوب | اوصت |
عابر | استخدم التركيبة الأساسية | اختياري | غير مطلوب |
عرضي | استخدم تركيبة عرضية | غير مطلوب | غير مطلوب |
الزلزاليه | استخدم تركيبة زلزالية | اختياري | غير مطلوب |
في جميع الحالات ، يجب أن يعتمد التصميم على تأثيرات الحمل الأكثر سلبية ، ويجب أن تكون المقاومة الهيكلية أكبر من أو تساوي تأثيرات الحمل المطبقة (تأثير الحمل ≥ المقاومة).
1.7 مستويات الموثوقية والسلامة
تشير موثوقية هيكل دعم الحائط الساتر إلى احتمال أن يكمل الهيكل وظيفته المقصودة في الوقت والظروف المحددة. يجب أن يضمن التصميم استيفاء متطلبات السلامة وقابلية التطبيق والمتانة خلال فترة خدمته.
يتم تحديد مستوى الموثوقية بناء على فئة الأمان ووضع الفشل. قد تتطلب الوظائف المختلفة مستويات موثوقية مختلفة ، تقاس عادة بمؤشر موثوقية. يعمل مؤشر الموثوقية كأساس لتصميم العامل الجزئي. لكل انخفاض في فئة الأمان ، ينخفض مؤشر الموثوقية عادة بمقدار 0.5.
- بالنسبة لحالات الحد النهائي في حالات التصميم المستمرة ، يتم تعيين مؤشر الموثوقية بشكل عام عند 3.2 لأوضاع فشل الدكتايل ، بافتراض فئة أمان من المستوى الثاني.
- بالنسبة لحالات حد قابلية الخدمة، يتم تحديد مؤشر الموثوقية بين 0 و 1.5، اعتمادا على ما إذا كان تأثير الحمل قابلا للعكس.
- بالنسبة لحالات حد المتانة ، يتراوح مؤشر الموثوقية من 1.0 إلى 2.0 ، اعتمادا أيضا على قابلية الانعكاس.
يشكل الفهم القوي لأساليب تصميم الحالة المحددة ومستويات الموثوقية المرتبطة بها الأساس للتصميم الهيكلي الآمن للحائط الساتر.
وفقا لذلك ، يجب أن تتضمن عملية التصميم حسابات مفصلة للحمل ، والاختيار الرشيد لأحمال التصميم ، والتحليل الدقيق للاستجابة الهيكلية لضمان استقرار ومتانة نظام الحائط الساتر في ظل ظروف الخدمة الفعلية.
بعد ذلك ، سنواصل الجزء الثاني لإجراء تحليل الحمل واستكشاف تنفيذ التصميم الهيكلي.
2. تحليل الأحمال وتنفيذ التصميم الهيكلي
في هذا القسم ، نلقي نظرة فاحصة على تحليل الحمل واعتبارات التصميم الهيكلي العملية التي توجه التطبيق الواقعي لأنظمة دعم الحائط الساتر. يتم تنظيم المناقشة عبر خمسة مجالات أساسية:
(1) حمل الرياح ، (2) التأثيرات الزلزالية والحرارية ، (3) مجموعات الحمل ، (4) اختيار قيم تصميم القوة ، و (5) استراتيجيات التحكم في الانحراف.
2.1 حساب حمل الرياح
يجب تحديد أحمال الرياح على هياكل دعم الحائط الساتر وفقا لقانون الحمل لتصميم هياكل المباني أو التحقق من صحتها من خلال نتائج اختبار نفق الرياح. في المناطق المعرضة للأعاصير ، من الضروري مواصلة النظر في تأثيرات معاملات الشكل المحلية ومعاملات الضغط الداخلي أثناء مرحلة البناء ، وإجراء حسابات دقيقة وفقا لذلك.
2.2 تأثيرات زلزالية وتغيرات درجة حرارة
وفقا لقانون التصميم الزلزالي للمباني (GB 50011-2010) ، يجب أن تأخذ مكونات الحائط الساتر في الحسبان القوى الزلزالية الأفقية الناجمة عن الوزن الذاتي ، بالإضافة إلى التأثيرات الإضافية الناجمة عن الإزاحة النسبية عند الدعامات. عادة ما تستخدم طريقة القوة الجانبية المكافئة للتحليل.
يجب معالجة التمدد الحراري والانكماش بسبب تقلبات درجات الحرارة من خلال التفاصيل الهيكلية ، مثل توفير فجوات التمدد ، لمنع التلف الناجم عن الإجهاد الحراري. تحدد المادة 3.7 من الكود الزلزالي أيضا متطلبات تقييم وصلات الحائط الساتر والأداء الزلزالي والآثار السلبية المحتملة على الهيكل الأساسي.
في حسابات القدرة على التحمل ، عندما تعمل أحمال الجاذبية بشكل غير موات على المكونات ، يجب أن تؤخذ عوامل الأمان الجزئية γG و γW على أنها 1.3 و 1.5 على التوالي. عندما تكون مواتية ، يتم أخذها على أنها 1.0 و 1.5.
2.3 طرق الجمع بين الأحمال والتحليل
يجب أن يأخذ التصميم الهيكلي في الاعتبار أكثر المجموعات غير المواتية للإجراءات المختلفة – بما في ذلك الرياح والقوى الزلزالية والجاذبية وتأثيرات درجة الحرارة – خاصة بالنسبة للمناطق الحرجة مثل زوايا المبنى وانقطاعات الواجهة وعقد الاتصال.
تشمل طرق تحليل تأثير الحمل الطرق التحليلية والطرق التقريبية وطرق العناصر المحدودة. بالنسبة للهياكل ذات اللاخطية الهندسية الكبيرة (على سبيل المثال ، الدعامات أو الأنظمة طويلة المدى) ، يجب مراعاة الاستقرار والتأثيرات غير الخطية. يجب أن يحدد النموذج الحسابي بوضوح الظروف الحدودية وخصائص المقطع ومعلمات المواد ومخططات التحميل.
يجب أن تضمن التوصيلات بين الحائط الساتر والهيكل الرئيسي نقلا موثوقا للحمل مع السماح بالإزاحة النسبية. عند الضرورة ، يجب إجراء تحليل متكامل مع الهيكل الأساسي للتحقق من الأداء التعاوني.
2.4 أساس اختيار قيم تصميم القوة
يجب تحديد قيم تصميم القوة لأنواع مختلفة من هياكل الحائط الساتر بناء على نوع المادة والمعايير المعمول بها المقابلة. تشمل الرموز المشار إليها بشكل شائع ما يلي:
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر الزجاجي (JGJ 102-2003)
- كود تصميم هياكل سبائك الألومنيوم (GB 50429)
- معيار تصميم الهياكل الفولاذية (GB 50017-2017)
- الكود الفني للهياكل الفولاذية رقيقة الجدران المشكلة على البارد (GB 50018)
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر المعدني والحجري (JGJ 133)
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر للوحة من صنع الإنسان (JGJ 336)
2.5 متطلبات التحكم في الانحراف والحد منه
حدود الانحراف هي مؤشرات حاسمة لضمان السلامة والأداء البصري لأنظمة الحائط الساتر. يجب أن يتوافق التصميم مع المعايير التالية:
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر الزجاجي (JGJ 102)
- المواصفات الفنية لتطبيق زجاج البناء (JGJ 113)
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر المعدني والحجري (JGJ 133)
- الكود الفني لهندسة الحائط الساتر للوحة من صنع الإنسان (JGJ 336)
3. الخلاصة
في الختام ، يجب أن يعتمد تصميم الهياكل الداعمة للحائط الساتر على نظرية تصميم الحالة المحددة ، وفقا لمؤشرات الموثوقية ومتطلبات التصميم المحددة في الرموز ذات الصلة. من الضروري تحديد حجم ومجموعة الأحمال المختلفة علميا ، وإجراء التحليل الهيكلي والتفاصيل بعقلانية. من خلال طرق التصميم والتحليل الشاملة ، يمكن ضمان امتلاك نظام الحائط الساتر للسلامة الكافية وقابلية الخدمة والمتانة في ظل الظروف البيئية المعقدة والمتغيرة ، وبالتالي توفير دعم قوي للأداء العام للمبنى.
