Since entering the 1990s, the development of steel structure buildings in China has been very rapid, especially the completion of some iconic high-rise buildings representing the city, which has opened a new page for the development of steel structures in China. منذ دخول التسعينات ، كان تطوير مباني الهياكل الفولاذية في الصين سريعًا جدًا ، لا سيما الانتهاء من بعض المباني الشاهقة الشهيرة التي تمثل المدينة ، والتي فتحت صفحة جديدة لتطوير الهياكل الفولاذية في الصين. For example, the 88-story, 420m-high Jin Mao Tower in Shanghai, which is the third tallest in the world, has been completed and is now in operation. على سبيل المثال ، تم الانتهاء من برج جين ماو البالغ ارتفاعه 88 طابقاً والذي يبلغ ارتفاعه 420 مترًا في شنغهاي ، وهو ثالث أطول برج في العالم ، وهو قيد التشغيل الآن. Shanghai Pudong World Financial Center, which is said to be the world 's highest height, has a 95-story 460m high and a building area of ​​310,000 m2. مركز شانغهاي بودونغ المالي العالمي ، الذي يقال أنه أعلى ارتفاع في العالم ، يبلغ ارتفاعه 95 طابقًا 460 مترًا ومساحة بناء 310،000 متر مربع. Construction is now being stepped up. يجري الآن تعزيز البناء. The Dalian Presidential Building, which is invested by foreign investors, is being stepped up and is under construction, with a total of 95 floors. تم تعزيز مبنى داليان الرئاسي ، الذي يستثمره مستثمرون أجانب ، وهو قيد الإنشاء ، بإجمالي 95 طابقًا. After its completion, it is said that its height will be among the best in the world. ويقال بعد اكتماله أن ارتفاعه سيكون من بين الأفضل في العالم.

The development of light steel structure is in full swing, especially in the construction of industrial plants. إن تطوير الهيكل الفولاذي الخفيف على قدم وساق ، وخاصة في بناء المنشآت الصناعية. It can be seen from the substantial increase in the number of steel structure manufacturing and construction companies. ويمكن ملاحظة ذلك من خلال الزيادة الكبيرة في عدد شركات تصنيع وبناء الهياكل الفولاذية. For example, Shanghai 's steel structure manufacturing and construction units have grown from dozens of originals to more than 400 at present, and Baosteel in Shanghai alone has Nearly one hundred steel structure manufacturing plants. على سبيل المثال ، نمت وحدات تصنيع وبناء الهياكل الفولاذية في شنغهاي من العشرات من النسخ الأصلية إلى أكثر من 400 في الوقت الحاضر ، و Baosteel في شنغهاي وحدها لديها ما يقرب من مائة مصنع لتصنيع الهياكل الفولاذية. Under the great situation, how to make good use of the situation and grasp the quality of design and construction is a very urgent issue at present. في ظل الوضع الكبير ، فإن كيفية الاستفادة من الوضع والاستفادة من جودة التصميم والبناء هي قضية ملحة للغاية في الوقت الحاضر. This article intends to give a brief introduction to the advantages of light steel structure, material selection and design points, plastic design and the use of web buckling strength and skin effect, which will help readers have a more comprehensive understanding of light steel structure. تهدف هذه المقالة إلى تقديم مقدمة موجزة عن مزايا هيكل الفولاذ الخفيف ، واختيار المواد ونقاط التصميم ، والتصميم البلاستيك واستخدام قوة ربط الويب وتأثير الجلد ، مما سيساعد القراء على فهم أكثر شمولاً للهيكل الفولاذي الخفيف.

صناعة الهياكل الفولاذية الخفيفة ونطاق تطبيقها
عادةً ما يشير ما يسمى الهيكل الفولاذي الخفيف إلى الهيكل المكون من المواد الفولاذية التالية:

① cold-formed thin-walled steel structure; structure هيكل فولاذي رقيق الشكل ذو جدران باردة ؛ ② hot-rolled light-weight steel structure; structure هيكل فولاذي خفيف الوزن مدلفن على الساخن ؛ ③ welded or high-frequency welded light-weight steel structure; structure هيكل فولاذي خفيف الوزن ملحوم أو عالي التردد ملحوم ؛ Structure composed of welded composite beams and welded composite columns. يتكون الهيكل من عوارض مركبة ملحومة وأعمدة مركبة ملحومة.

1. نطاق التطبيق
According to the current situation in China, this structure has been widely used in single-storey industrial plants, multi-storey industrial plants, office buildings, and non-load-bearing components in high-rise buildings due to its wide utility and obvious advantages. وفقًا للوضع الحالي في الصين ، تم استخدام هذا الهيكل على نطاق واسع في المنشآت الصناعية المكونة من طابق واحد ، والمنشآت الصناعية متعددة الطوابق ، ومباني المكاتب ، والمكونات غير الحاملة في المباني الشاهقة بسبب فائدتها الواسعة ومزاياها الواضحة . For single-storey industrial plants, usually H-shaped steel, welded connection is used as beam and column, C-shaped or Z-shaped light steel plate is used for purlin, roofing system or floor system is made of pressed color steel plate, and the top can be poured Concrete and profiled steel plates can be used as rebar, and can also be equipped with rebar if necessary. بالنسبة للمصانع الصناعية المكونة من طابق واحد ، وعادة ما يكون الفولاذ على شكل H ، يتم استخدام اتصال ملحوم كحزمة وعمود ، يتم استخدام لوحة فولاذية خفيفة على شكل C أو Z من أجل المدادة ، أو نظام التسقيف أو نظام الأرضيات مصنوع من لوحة فولاذية مضغوطة ملونة ، ويمكن صب الجزء العلوي من الخرسانة ويمكن استخدام الألواح الفولاذية الملموسة كحديد التسليح ، ويمكن أيضًا تجهيزها بحديد التسليح إذا لزم الأمر. The wall enclosure can also be made of single-layer or sandwich-laminated steel plates, which can be filled with various insulation layers. يمكن أيضًا أن تكون حاوية الحائط مصنوعة من صفائح فولاذية أحادية الطبقة أو مغلفة بالساندويتش ، والتي يمكن ملؤها بطبقات عازلة مختلفة.

2. المزايا الرئيسية
(1) Short construction period: the biggest advantage of light steel structure is that all components can be spliced ​​and installed on site by the factory. (1) فترة بناء قصيرة: أكبر ميزة للهيكل الفولاذي الخفيف هي أن جميع المكونات يمكن ربطها وتركيبها في الموقع من قبل المصنع. It takes only 45d to 2 months for a small industrial plant, and 8 to 12 if reinforced concrete is used. يستغرق الأمر من 45 يومًا إلى شهرين فقط لمصنع صناعي صغير ، و 8 إلى 12 إذا تم استخدام الخرسانة المسلحة. About months. عن أشهر.
⑵Good comprehensive economic benefits: due to the short construction period, it can be put into use in advance to obtain investment benefits in advance; benefits فوائد اقتصادية شاملة جيدة: نظرًا لقصر فترة البناء ، يمكن استخدامها مقدمًا للحصول على مزايا الاستثمار مقدمًا ؛ more due to the use of brightly colored color profiled steel plates, which are beautiful and gorgeous, improving the dynamic sense of the surrounding environment; أكثر بسبب استخدام الألواح الفولاذية ذات الألوان الزاهية ، وهي جميلة ورائعة ، مما يعمل على تحسين الإحساس الديناميكي للبيئة المحيطة ؛ because the building itself has light weight In general, there is no need to make pile foundation, which can save investment; لأن المبنى نفسه خفيف الوزن بشكل عام ، ليست هناك حاجة إلى إنشاء أساس كومة ، مما يمكن أن يوفر الاستثمار ؛ due to the use of polystyrene foam sandwich board or veneer plus insulation cotton and other measures, the effect of heat preservation, heat insulation and chapter insulation is good. نظرًا لاستخدام لوح ساندويتش أو قشرة رغوة البوليسترين بالإضافة إلى القطن العازل والتدابير الأخرى ، فإن تأثير الحفاظ على الحرارة والعزل الحراري وعزل الفصل جيد. The color steel plate is made of galvanized as the substrate and silicone as the surface, processed by two-divided and two-baked, and the durability is also good. صفيحة فولاذية ملونة مصنوعة من المجلفن مثل الركيزة والسيليكون كسطح ، يتم معالجتها من قبل مقسمة ومخبوزتين ، والمتانة جيدة أيضًا. According to the current market price in China, the cost of the light steel structure is already lower than that of the reinforced concrete structure. وفقًا لسعر السوق الحالي في الصين ، فإن تكلفة الهيكل الفولاذي الخفيف أقل بالفعل من تكلفة الهيكل الخرساني المسلح. The greater the span of the plant, the more obvious its advantages, which is also a major advantage on which it relies on competition. كلما زادت مساحة المصنع ، زادت مزاياه وضوحًا ، وهي أيضًا ميزة رئيسية تعتمد عليها في المنافسة.
(3) Good seismic performance: Because the steel structure is a flexible structure and light weight, it can effectively reduce the earthquake response and disaster impact, which is very conducive to earthquake resistance. (3) أداء زلزالي جيد: نظرًا لأن الهيكل الفولاذي عبارة عن هيكل مرن وخفيف الوزن ، يمكن أن يقلل بشكل فعال من الاستجابة للزلازل وتأثير الكوارث ، مما يؤدي إلى مقاومة الزلازل. China is a country with many earthquake areas. الصين بلد به العديد من مناطق الزلازل. Steel structures should be widely used in the construction of earthquake areas, which can greatly reduce earthquake disasters and casualties. يجب استخدام الهياكل الفولاذية على نطاق واسع في بناء مناطق الزلازل ، والتي يمكن أن تقلل إلى حد كبير من الكوارث والزلازل. The painful lessons of the Tangshan earthquake should be remembered. يجب تذكر الدروس المؤلمة لزلزال تانغشان. At present, Tianjin has officially launched light steel structure housing. في الوقت الحاضر ، أطلقت تيانجين رسميا هيكل من الصلب الخفيف.
suitable مناسب للهدم والانتقال: بمجرد أن يكون المالك غير راضٍ عن موقع المصنع أو التغييرات غير المتوقعة في البيئة الخارجية ، يمكن هدم المبنى بأكمله في غضون فترة زمنية قصيرة مع الحد الأدنى من الخسارة ، وكل هذه غير متوفرة في المباني الخرسانية المسلحة.

هذا على وجه التحديد بسبب المزايا العديدة للهيكل الفولاذي الخفيف ، ومع الظهور المستمر للمنتجات الجديدة للوقاية من الحرائق ومقاومة التآكل في السنوات الأخيرة ، تم حل أوجه القصور في مقاومة التآكل الضعيفة للهيكل الفولاذي الخفيف ، مما يجعلها يتم الحصول عليها في الصناعة النباتات والمرافق المدنية المستخدمة على نطاق واسع.

Steel structure is generally divided into ordinary steel structure and light steel structure, and there is no obvious boundary between them. ينقسم الهيكل الفولاذي بشكل عام إلى الهيكل الفولاذي العادي والهيكل الفولاذي الخفيف ، ولا توجد حدود واضحة بينهما. The calculation rules are the same. قواعد الحساب هي نفسها. The so-called light steel structure is generally a type of structure with a small structural load, a small structural rod and a thin wall thickness. عادة ما يكون الهيكل الصلب الخفيف نوعًا من الهياكل مع حمولة هيكلية صغيرة وقضيب هيكلي صغير وسمك جدار رقيق. The main load-bearing structure is generally a portal steel frame, roof frame and net frame. الهيكل الرئيسي الحامل بشكل عام هو إطار فولاذي بوابة ، وإطار سقف وإطار صافي. Because the load acting on the light steel structure is small, the internal force generated by the structural effect is generally small, which makes the strength of the structure often not a problem. نظرًا لأن الحمل الذي يعمل على الهيكل الفولاذي الخفيف صغير ، فإن القوة الداخلية الناتجة عن التأثير الهيكلي تكون صغيرة بشكل عام ، مما يجعل قوة الهيكل غالبًا لا تمثل مشكلة. However, due to the small cross-section of the member and the small cross-sectional inertia, the structural As the stiffness also decreases, the overall and local stability of the structure becomes the main problem that must be paid attention to in the design. ومع ذلك ، بسبب المقطع العرضي الصغير للعضو والقصور الذاتي المستعرض الصغير ، الهيكلية مع انخفاض الصلابة أيضًا ، يصبح الاستقرار الكلي والمحلي للهيكل هو المشكلة الرئيسية التي يجب الانتباه إليها في التصميم. This is the characteristic of light steel structure. هذه هي سمة الهيكل الفولاذي الخفيف. Knowing this feature, we can take corresponding measures, such as adding support and bracing to meet the slenderness ratio requirements of the rod, and adding stiffeners to meet the local stability of the component. بمعرفة هذه الميزة ، يمكننا اتخاذ تدابير مقابلة ، مثل إضافة الدعم والتدعيم لتلبية متطلبات نسبة النحافة للقضيب ، وإضافة التقوية لتلبية الاستقرار المحلي للمكون.

A. ملامح هيكل إطار البوابة
Let's talk about our common portal frame structure. دعونا نتحدث عن هيكل إطار البوابة المشتركة لدينا. The structure of the portal frame light-weight house is generally composed of the main frame and the supporting system. يتكون هيكل إطار البوابة الخفيفة الوزن بشكل عام من الإطار الرئيسي ونظام الدعم. The main frame includes: 1) the main load-bearing member-the portal frame; يشمل الإطار الرئيسي: 1) العضو الحامل الرئيسي - إطار البوابة ؛ 2) the wall frame; 2) إطار الجدار ؛ 3) the purlin, etc .; 3) المدادة ، وما إلى ذلك ؛ the supporting system includes: 1) Vertical support between rigid frame columns; يشمل النظام الداعم: 1) دعم عمودي بين أعمدة الإطار الجامدة ؛ 2) Horizontal support between rigid frame beams; 2) دعم أفقي بين حزم الإطارات الصلبة ؛ 3) Rigid tie bars and braces; 3) قضبان التعادل الأقواس الصلبة والأقواس. 4) Corner bracing, etc .; 4) تستعد الزاوية ، وما إلى ذلك ؛
كما يتبين من الهيكل أعلاه ، يشغل نظام الدعم نسبة كبيرة ، وهو أيضًا سمة من سمات الهيكل الفولاذي الخفيف.
The load acting on the portal frame house is generally: vertical load (structural weight, snow load, ash load), horizontal load (wind load, crane braking force), and seismic load (horizontal and vertical). الحمل المؤثر على منزل إطار البوابة هو بشكل عام: الحمل الرأسي (الوزن الهيكلي ، حمولة الثلج ، حمولة الرماد) ، الحمل الأفقي (حمولة الرياح ، قوة كبح الرافعة) ، والحمل الزلزالي (أفقي ورأسي). Due to the light weight of the light steel structure, the response to earthquakes is also relatively light, which is very beneficial for earthquake resistance. نظرًا للوزن الخفيف للهيكل الفولاذي الخفيف ، فإن الاستجابة للزلازل خفيفة أيضًا نسبيًا ، وهو أمر مفيد جدًا لمقاومة الزلازل.
الحكم على ما إذا كان الهيكل مناسبًا للهيكل الفولاذي الخفيف
Whether is light steel can be determined according to the size of the structure under load and the type of structure. يمكن تحديد ما إذا كان الفولاذ خفيفًا وفقًا لحجم الهيكل تحت الحمل ونوع الهيكل. 1. Floor and roof structure system: if it is a reinforced concrete floor or roof slab, the light steel structure cannot be used when the load is large; 1. نظام هيكل الأرضية والسقف: إذا كانت أرضية خرسانية مسلحة أو لوح سقف ، فلا يمكن استخدام الهيكل الفولاذي الخفيف عندما يكون الحمل كبيرًا ؛ 2. Crane load: if there is a large tonnage crane, it does not meet the requirements of light steel structure; 2. حمولة الرافعة: إذا كانت هناك رافعة حمولة كبيرة ، فإنها لا تلبي متطلبات الهيكل الفولاذي الخفيف ؛ 3. Structural system: If the building is multi-story, or a relatively high single-story structure, it should not be designed according to light steel. 3. النظام الإنشائي: إذا كان المبنى متعدد الطوابق ، أو مبنى مرتفع من طابق واحد نسبيًا ، فلا يجب تصميمه وفقًا للفولاذ الخفيف.
جيم - "اللوائح الفنية للهيكل الصلب للهيكل الصلب للإطار المنزلي" CECS102: 2002 نطاق التطبيق
وهي مناسبة لإطار بوابة الويب الصلبة أحادية أو متعددة الامتدادات ، بسقف خفيف وجدار خارجي خفيف ، لا توجد رافعة جسرية أو رافعة جسرية متوسطة وخفيفة فقط بقدرة رفع لا تزيد عن 20 طن أو هيكل صلب لمنزل من طابق واحد مع 3 طن رافعة معلقة.
د- دور كل عضو في إطار البوابة الإلكترونية
Portal type rigid frame, the various loads on the building are mainly borne by it and transferred to the foundation. إطار جامد من نوع البوابة ، تتحمله الأحمال المختلفة في المبنى بشكل رئيسي ويتم نقلها إلى الأساس. The connection between the rigid frame and the foundation has two forms: rigid connection and hinged connection. للعلاقة بين الإطار الجامد والأساس شكلين: اتصال جامد ووصلة مفصلية. Generally, hinged connection should be used. بشكل عام ، يجب استخدام اتصال مفصلي. When the horizontal load is large, the house When the height is high or the rigidity is high, rigid connection can also be adopted. عندما يكون الحمل الأفقي كبيرًا ، المنزل عندما يكون الارتفاع مرتفعًا أو الصلابة عالية ، يمكن أيضًا اعتماد اتصال جامد. The rigid frame column and the inclined beam are rigidly connected. عمود الإطار الصلب والحزمة المائلة متصلان بشكل صارم. The characteristic of the rigid frame is that the rigidity in the plane is large and the rigidity out of the plane is very small, which determines that it can bear the load parallel to the plane of the rigid frame when the horizontal load is acting, but it can't help the load of the vertical rigid frame. تتمثل خاصية الإطار الصلب في أن الصلابة في الطائرة كبيرة وأن الصلابة خارج الطائرة صغيرة جدًا ، مما يحدد أنه يمكن أن يتحمل الحمل الموازي لمستوى الإطار الصلب عندما يعمل الحمل الأفقي ، ولكن لا يمكن أن يساعد في تحميل الإطار الصلب العمودي.

إطار الجدار مسؤول بشكل رئيسي عن وزن الجدار والحمل الأفقي (حمل الرياح) الذي يعمل على الجدار ، وينقله بشكل غير مباشر إلى الهيكل الرئيسي.

Purlins, bear the roof load, and pass it to the frame. Purlins ، وتحمل حمولة السقف ، وتمريرها إلى الإطار. The purlins are also connected to each rigid frame by bolts, together with the wall frame beams and the rigid frame to form a spatial structure. يتم توصيل المدادة أيضًا بكل إطار صلب بواسطة مسامير ، جنبًا إلى جنب مع عوارض إطار الجدار والإطار الصلب لتشكيل هيكل مكاني.

Because the purlin and the wall frame beam are connected by bolts, the connection point is similar to the hinge, and because the slenderness ratio of the purlin and the wall frame beam is larger, under the action of parallel to the longitudinal load of the house, its transmission stiffness Limited, so it is necessary to set a certain number of rigid tie bars between the rigid frames of the roof. نظرًا لأن المدادة وشعاع إطار الجدار متصلان بمسامير ، فإن نقطة الاتصال تشبه المفصلة ، ولأن نسبة نحافة المدادة وشعاع إطار الجدار أكبر ، في ظل العمل الموازي للحمل الطولي للمنزل ، صلابة الإرسال المحدودة ، لذلك من الضروري تعيين عدد معين من قضبان الربط الصلبة بين الإطارات الصلبة للسقف. We just said that the rigidity outside the plane of the rigid frame is very small, so we must set up the inter-column support between the rigid frame columns and the horizontal support between the rigid frame beams to form a structure with sufficient rigidity; قلنا للتو أن الصلابة خارج مستوى الإطار الصلب صغيرة جدًا ، لذلك يجب علينا إعداد الدعم بين الأعمدة بين أعمدة الإطار الجامدة والدعم الأفقي بين عوارض الإطار الصلب لتشكيل هيكل بصلابة كافية ؛

نظرًا لأن صلابة المداخن وإطارات الجدران خارج الطائرة صغيرة ، فمن الضروري ضبط الأقواس (زيادة الدعم) لتقليل نسبة الرقة في هذا الاتجاه ؛

For rigid frame inclined beams, the upper flange is generally compressed, the lower flange is tensioned, and the upper chord is generally not unstable due to the purlin connection. بالنسبة للحزم المائلة ذات الإطار الصلب ، يتم ضغط الحافة العلوية بشكل عام ، ويتم شفة الحافة السفلية ، والحبل العلوي غير مستقر بشكل عام بسبب اتصال المدادة. However, when the roof wind load is applied, the lower flange of the inclined beam may change its sign. ومع ذلك ، عند تطبيق حمل الرياح على السقف ، قد تغير الشفة السفلية للحزمة المائلة علامتها. The pressure becomes unstable, so it is necessary to install the support. يصبح الضغط غير مستقر ، لذلك من الضروري تثبيت الدعم.

In addition, the portal frame and the foundation are connected by anchor bolts. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توصيل إطار البوابة والأساس بواسطة مسامير التثبيت. When the shear force formed by the horizontal load is large, the bolts must bear these shear forces. عندما تكون قوة القص المتكونة من الحمل الأفقي كبيرة ، يجب أن تتحمل البراغي قوى القص هذه. We generally do not want the bolts to bear this part of the shear force. لا نريد عمومًا أن تحمل البراغي هذا الجزء من قوة القص. It does not consider its role, but sets the shear key between the column foot of the rigid frame and the foundation to bear this part of the shear force. لا تأخذ في الاعتبار دورها ، ولكنها تحدد مفتاح القص بين قدم العمود للإطار الصلب والأساس لتحمل هذا الجزء من قوة القص.