تصميم الإطار الفولاذي الإنشائي لفندق مكون من 4 طوابق في بابوا غينيا الجديدة

 

موقع: بابوا غينيا الجديدة

المنطقة الزلزالية: شدة الزلزالية8 درجات(أي ما يعادل PGA ≈ 0.3g استنادًا إلى ASCE 7 أو الرموز المحلية المماثلة)

حمل الرياح: سرعة الرياح الأساسية =120 كم/ساعة (~33.3 m/s)

تحميل الثلج: لا أحد

استخدام البناء:

المستوى 1: موقف السيارات (الارتفاع=3.8 م)

المستويات 2-4: غرف النزلاء بالفندق (من الطابق-إلى-ارتفاع الأرضية=3.7 م، و3.7 م، و3.4 م على التوالي)

نوع السقف: سقف منحدر-مفرد(الانحدار المفترض=2% للتصريف)

الجدران الخارجية:-كتل خرسانية مجوفة غير هيكلية (مبنية محليًا؛لا يتم تحميل-المحمل)

نظام الكلمة: سطح فولاذي مركب مع طبقة من الخرسانة المصبوبة-في-المكان(سيتم تحديده)

 

 

إجمالي طول المبنى: 80 m

تكوين الخطة:

الجناح الشرقي: 55.6 m (L) × 27 m (W)

الجناح الغربي: 25 m (L) × 41.7 m (W)

ملحوظة: الخطة هيغير -مستطيل، من المحتمل أن يكون على شكل حرف L-أو متدرجًا. بالنسبة للتحليل الهيكلي، يتم التعامل مع المبنى على أنه كتلتين متصلتين مع إمكانية وصلة تمدد أو وصلة صلبة اعتمادًا على التفاصيل الزلزالية.

أحجام الخليج النموذجية: افترض تباعد الأعمدة7.5 م طولياو6.0 م عرضيا(قابل للتعديل حسب المدخلات المعمارية).

 

 

الرمز الأساسي: AISC 360-16 (مواصفات المباني الفولاذية الإنشائية)

التصميم الزلزالي: ASCE 7-16 (أو ما يعادله - متكيف مع الزلازل في PNG)

حمل الرياح: ASCE 7-16، الفصل 27 (إجراء التوجيه)

معايير المواد: ASTM A992 (الكمرات/الأعمدة)، ASTM A36 (الألواح والأعضاء الثانوية)

 

 

 

عنصر	الحمل (كيلو نيوتن/م²)
سطح فولاذي + 125 ملم بلاطة خرسانية (ρ=24 كيلو نيوتن / م³)	0.25 + (0.125×24) = 3.25
السقف، الهندسة الكهربائية والميكانيكية، التشطيبات	0.5
التسقيف (سطح معدني + عزل)	0.3
جدار مجوف (غير هيكلي، ولكن يتم تطبيقه كحمل خطي على العوارض)	~3.0 كيلو نيوتن/م(لكل متر ارتفاع)

 

 

مستوى	ليرة لبنانية (كيلو نيوتن / م²)	مرجع
المستوى الأول (مواقف السيارات)	2.5	ASCE 7
المستويات 2-4 (الفندق)	1.9	ASCE 7 (سكني)
سَطح	0.5	حمل الصيانة

 

 

سرعة الرياح الأساسية:V = 33.3 m/s

فئة التعرض:C(بافتراض تضاريس الضواحي / المناطق الحضرية)

عامل العاصفة:G = 0.85

معامل الضغط (Cp):

الجدار (اتجاه الريح):+0.8

الجدار (جهة الريح):–0.5

السقف (منحدر-مفرد):-0.9 إلى -0.3(حسب المنطقة)

باستخدام ASCE 7 مكافئ. 27.3-1:
[ q_z=0.613 K_z K_{zt} K_d V^2 I ]
بافتراض (K_z=0.85) عند منتصف - الارتفاع (~7 م)، (I=1.0)، (K_{zt}=1.0)، (K_d=0.85):
[ q_z ≈ 0.613 × 0.85 × 1.0 × 0.85 × (33.3)^2 × 1.0 ≈ 0.613 × 0.7225 × 1109 ≈ 490 باسكال ≈ 0.49 كيلو نيوتن / م² ]

تصميم ضغط الرياح:
[ p = q_z G C_p ≈ 0.49 × 0.85 × C_p ]
→ أقصى ضغط على الجدار ≈0.33 كيلو نيوتن/م²(اتجاه الريح)، الشفط ≈–0.21 كيلو نيوتن/م²(مواجه للريح)

ملحوظة: بسبب الارتفاع المنخفض (<15 m), wind governs lateral stability but seismic may control due to high seismicity.

 

 

الاستجابة الطيفية: لمنطقة 8 درجة، افترضS_DS=1.0, S_D1 = 0.6(تقدير متحفظ لكل تعديل محلي لـ ASCE 7)

فئة المخاطر: الثاني

عامل R- (إطار عزم فولاذي): R = 8(لإطار اللحظة الخاصة – SMF)

عامل الأهمية: (I_e = 1.0)

الفترة الأساسية التقريبية:
[ T_a = C_t h_n^x = 0.028 × (14.6)^{0.8} ≈ 0.028 × 8.5 ≈ 0.24 s ]
(الارتفاع الإجمالي (h_n=3.8 + 3×3.7 – 0.3=14.6) م تقريبًا.)

قاعدة القص الزلزالية:
[ V=\\frac{S_{DS}}{R/I_e} W=\\frac{1.0}{8} W=0.125 W ]
→ 12.5% ​​من الوزن الإجمالي- هام.

 

 

مساحة الأرضية ≈ (55.6×27) + (25×41.7) ≈ 1501 + 1043 =2544 m²

3 أدوار مشغولة + السطح ≈ 4 مستويات

متوسط DL + LL لكل طابق ≈ (3.75 + 1.9) ≈5.65 كيلو نيوتن/م²

الوزن الإجمالي (العرض ≈ 2544 × 5.65 × 4 ≈57500 كيلو نيوتن

القص الأساسي (V ≈ 0.125 × 57500 ≈7200 كيلو نيوتن

→ يحكم الزلزالية على الرياحللتصميم الجانبي.

 

 

نظام مقاومة القوة الجانبية (LFRS):

الإطارات الخاصة ذات الأقواس المركزة (SCBF)أوإطارات اللحظات الخاصة (SMF)

نظرا للمرونة المعمارية والحاجة إلى مواقف مفتوحة،SCBFمفضل من حيث الكفاءة والمرونة في المناطق-الزلزالية العالية.

نظام الجاذبية:

الحزم المركبة(أشكال W-مع مسامير القص + سطح معدني + بلاطة خرسانية)

أعمدة: أقسام HSS أو W-متواصلة من الأساس إلى السقف

تستعد: X-التدعيم في كلا الاتجاهين عند قلب الدرج/المصعد ومحيطه حيثما أمكن ذلك

سَطح: منحدر واحد- مدعوم بعوارض سقف مائلة أو إطارات مدببة؛ المدادات على القمة.

 

 

6.1 عوارض الأرضية (الداخلية النموذجية)

المدى: 7.5 م

الحمل: (ث=(3.25 + 1.9) × 6.0=30.9 كيلو نيوتن / م)

أقصى عزم: (M=wL^2/8=30.9 × 7.5^2 / 8 ≈ 217 كيلو نيوتن · م)

معامل القسم المطلوب: (Z_x أكبر من أو يساوي M / (0.9 F_y)=217×10⁶ / (0.9×345) ≈ 700×10³ مم³)

قسم المحاكمة: W410×60(Zₓ=773×10³ مم³، حسنًا)

6.2 عوارض الحافة (مع تحميل الجدار)

حمل الجدار الإضافي: 3.0 كيلو نيوتن/م × 3.7 م =11.1 كيلو نيوتن/م

الإجمالي ث ≈ 30.9 + 11.1 =42.0 كيلو نيوتن/م

م ≈ 295 كيلو نيوتن · م →W460×74(Zₓ=942×10³ مم³)

6.3 أعمدة (داخلية، 4 طوابق)

منطقة الرافد: 7.5 م × 6.0 م=45 م²

الحمل المحوري لكل طابق: (3.25 + 1.9) × 45=232 كيلو نيوتن

إجمالي P ≈ 4 × 232 =928 كيلو نيوتن

أضف 20% للتأثيرات الزلزالية المحورية →P_u ≈ 1,115 كيلو نيوتن

الطول الفعال (KL ≈ 0.8 × 3700=2,960 مم)

محاكمة:W250×73(أ=9,290 مم²، ص=119 مم → KL/r ≈ 25 → φPₙ ≈ 0.9×345×9290 ≈2880 كيلو نيوتن >>1,115 كيلو نيوتن → موافق)

استخدم W250×67 أو HSS203×203×9.5 للاقتصاد

6.4 الأعضاء الداعمين (SCBF)

افترض تستعد في 2 الخلجان في كل اتجاه

قص القصة الزلزالية لكل خليج ≈ 7200 / (عدد الإطارات المدعمة)

افترض 4 إطارات مدعمة في كل اتجاه → ~ 900 كيلو نيوتن لكل إطار

القوة القطرية: (F=V / sinθ)؛ θ=45 درجة → F ≈ 900 / 0.707 ≈1,270 كيلو نيوتن

مطلوب A_g أكبر من أو يساوي 1,270,000 / (0.9×345) ≈4,090 ملم²

محاكمة: اتش اس اس152×152×9.5(أ=5,200 مم²، مناسب للشد/الضغط مع فحص النحافة)

 

 

سطح معدني: كونفورم® 2.0 أو بونديك®(عمق الملف=60 مم)

بلاطة خرسانية: سماكة 125 ملم، f'c=25 ميجا باسكال

ترصيع القص: قطر 19 ملم × ارتفاع 100 ملم، متباعدة في300 ملمعلى طول الحزم

العمل المركب: التفاعل الكامل المفترض وفقًا لـ AISC 360 الفصل الأول

 

 

مطلوب تقرير التربة– تحمل قدرة تحمل معتدلة (150 كيلو باسكال)

ردود فعل العمود: الحد الأقصى ~ 1200 كيلو نيوتن → حجم القدم ≈ √(1200 / 150) ≈2.8 m × 2.8 mقاعدة معزولة

مرسى الزلزالية: قضبان التثبيت مصممة للرفع والقص وفقًا لمعيار ACI 318

 

 

أرسل -إلى-العمود: لوحات نهاية مثبتة بمسامير أو وصلات لحظة ملحومة (إذا تم استخدام SMF)

الدعامة-إلى-التجميع: طريقة قسم ويتمور وفقًا للأحكام الزلزالية AISC

دعم سطح السفينة: محمل بسيط على الحافة العلوية للشعاع

 

 

غرض	مواصفة
LFRS	الإطارات الخاصة ذات الأقواس المركزة (SCBF)
عوارض الجاذبية	العرض 410 × 60 (الداخل)، العرض 460 × 74 (الحافة)
أعمدة	عرض 250×67 أو HSS203×203×9.5
الأقواس	اتش اس اس152×152×9.5
سطح السفينة	سطح معدني مركب بعمق 60 ملم + 125 ملم خرسانة
قاعدة القص الزلزالية	~7200 كيلو نيوتن (التصميم الحاكم)
ضغط الرياح	~0.33 كيلو نيوتن/م² (غير -مسيطر)
منحدر السقف	2% منحدر واحد، مدعوم بعوارض خشبية مائلة

 

 

إشراك مهندس جيوتقني محلي لتقرير التربة.

التنسيق مع المهندس المعماري لتحديد موقع الإطارات المدعمة دون إعاقة مواقف السيارات أو الغرف.

استخدم نظام طلاء مقاوم للتآكل- (بيئة C4 وفقًا لمعيار ISO 12944 - PNG الساحلية).

قم بتوفير مفاصل الحركة في حالة إزاحة الأجنحة الشرقية والغربية بشكل كبير.

قم بإجراء تحليل هيكلي ثلاثي الأبعاد مفصل باستخدام البرامج (على سبيل المثال، ETABS، SAP2000) بما في ذلك تأثيرات P-Δ.

 

 

 

يغطي تقدير حمولة الفولاذ عناصر الفولاذ الهيكلية الأولية والثانوية اللازمة لأنظمة مقاومة الجاذبية والحمل الجانبي-للفندق المكون من 4 طوابق، بما في ذلك:

الأعمدة (من الأساس إلى السقف)

عوارض الأرضية والسقف (التصميم المركب)

أعضاء التدعيم (الإطارات الخاصة ذات التدعيم المركز – SCBF)

تأطير السقف (العوارض الخشبية المنحدرة والمدادات)

التوصيلات (تقدر بـ 5% من وزن العضو الرئيسي)

مستبعد:

السطح المعدني (يُعتبر -كسوة غير هيكلية/دعم للألواح)

قضبان التثبيت، وألواح القاعدة (مدرجة في بدل التوصيل)

السلالم والدرابزين والفولاذ المتنوع

 

 

تتكون خطة البناء من كتلتين متصلتين:

الكتلة الشرقية: 55.6 m × 27 m

الكتلة الغربية: 25 m × 41.7 m
→ إجمالي البصمة ≈2,544 m²

شبكة الأعمدة النموذجية:7.5 م (طولي) × 6.0 م (عرضي)

عدد الأعمدة:

الكتلة الشرقية: (55.6/7.5 ≈ 8 فتحات → 9 خطوط) × (27/6 ≈ 4.5 → 5 خطوط) =45 عمودًا

الكتلة الغربية: (25/7.5 ≈ 3.3 → 4 خطوط) × (41.7/6 ≈ 7 → 8 خطوط) =32 عمودًا

خصم التداخل عند التقاطع (~ 5 أعمدة مشتركة) →إجمالي الأعمدة ≈ 72

الطوابق: 4 مستويات (بما في ذلك السقف)

الإطارات المدعمة: 2 لكل اتجاه لكل كتلة →8 فتحات كاملة

انحدار السقف: 2%، مدعم بعوارض مائلة؛ لا دعامات

 

 

ونظرًا لطبيعة المشروع كسكن سكني عام، فقد قررنا تعزيز النظام الهيكلي بأكمله لإنشاء مبنى قوي بعمر خدمة يتجاوز 100 عام. ولتحقيق ذلك، استبدلنا الأعمدة التقليدية بأعمدة فولاذية ذات مقطع صندوقي-وملأناها في-الموقع بالخرسانة، مما أدى إلى تعزيز القوة الهيكلية الإجمالية بشكل ملحوظ.

 

 

قسم:نوع الصندوق 400 × 400 × 12 × 12 ملم(الكتلة=146.2 كجم/م)

الارتفاع لكل عمود:

المستوى الأول: 3.8 م

المستويات 2-3: 3.7 م لكل منها

المستوى الرابع: 3.4 م
→ الارتفاع الإجمالي =14.6 m

إجمالي طول العمود=72 × 14.6 =1,051 m

وزن العمود=1,051 م × 146.2 كجم/م =153.656 كجم ≈ 153.7 طن

ملاحظة: قد تكون أعمدة الطابق الأرضي أثقل؛ هذا متوسط.

 

 

الحزم الداخلية: WH500X290X10X16mm (الكتلة=109.6 كجم/م)

المدى: 7.5 م

العدد لكل طابق:

الكتلة الشرقية: 5 خطوط عرضية × 8 فتحات طولية=40

الكتلة الغربية: 8 خطوط عرضية × 3 فتحات طولية=24
→ 64 عوارض داخلية لكل طابق

الإجمالي لـ 3 طوابق + إطار السقف=4 × 64 =256 شعاع

الطول=256 × 7.5 =1,920 m

الوزن=1,920 × 109.6=210,432 كجم

عوارض الحافة/المحيط: WH600X200X12X12mm (الكتلة=92 كجم/م)

طول المحيط لكل طابق ≈ 2×(55.6+27) + 2×(25+41.7) – تداخل ≈290 م/الطابق

افترض عوارض حافة كل 6 م → ~ 48 عوارض حافة لكل طابق

الإجمالي=4 × 48 =192 شعاع، متوسط. تمتد=6.0 م

الطول=192 × 6 =1,152 m

الوزن=1,152 × 92=105,984 كجم

إجمالي وزن الشعاع = 210,432 + 105,984 = 316,416 كجم ≈ 316.4 طن

 

 

قسم:اتش اس اس152×152×9.5(الكتلة=42.5 كجم/م)

الخلجان المدعمة: 8 إجماليًا (4 في شرق-غرب، 4 في شمال-جنوب)

يحتوي كل خليج على قطرين لكل قصة → 4 قصص × 2 =8 أقطار لكل خط إطار مدعم

إجمالي الأقطار=8 إطارات × 8 =64 الأقواس

متوسط الطول القطري (7.5 م × 3.7 م عند 45 درجة):
( L=\\sqrt{7.5^2 + 3.7^2} ≈ 8.4 م )

إجمالي طول القوس=64 × 8.4 =538 m

وزن الدعامة=538 × 42.5 =22,865 كجم ≈ 22.9 طن

 

 

تتبع عوارض السقف الرئيسية ملفًا جانبيًا منحدرًا واحدًا-؛ يستخدمW310×45(45 كجم/م2)

التباعد: 3.0 م oc (لدعم المدادات)

إجمالي مساحة السطح=2،544 م² → طول العارضة ≈ عرض المبنى (41.7 م كحد أقصى)

عدد العوارض الخشبية ≈ 80 م / 3.0 ≈27 سطرًا

متوسط طول العارضة=35 م (المتوسط ​​المرجح للعرض الشرقي/الغربي)

إجمالي طول العارضة=27 × 35 =945 m

وزن العارضة=945 × 45 =42,525 كجم

المدادات: C200×20×2.5 (5.5 كجم/م)، متباعدة 1.5 م

إجمالي طول المدادة ≈ (2,544 م² / مسافة 1.5 م) × 1.0 م =1,696 m

الوزن=1,696 × 5.5 =9,328 كجم

إجمالي السقف الصلب = 42,525 + 9,328 = 51853 كجم ≈ 51.9 طن

 

 

الممارسة القياسية:5%من إجمالي وزن العضو الرئيسي

إجمالي الأعضاء الرئيسيين=153.7 + 316.4 + 22.9 + 51.9 =533.9 طن

الاتصالات=0.05 × 533،900 =27245 كجم ≈ 27.3 طن

 

 

عنصر	الوزن (طن)
أعمدة	153.7
عوارض الأرضية والحافة	316.4
تستعد (SCBF)	22.9
تأطير السقف (العوارض الخشبية + المدادات)	51.9
التوصيلات (5%)	27.3
إجمالي الفولاذ الإنشائي المقدر	572.2 طن

 

 

إجمالي مساحة الطابق =2,544 m²

فولاذ لكل وحدة مساحة=572.2 طن / 2,544 م² =225 كجم/م²

يعد هذا أمرًا معقولًا بالنسبة لمبنى من الفولاذ مكون من 4-طوابق-من الفولاذ المقاوم للزلازل مع إطارات مثبتة في منطقة شديدة الزلازل.

 

 

إمكانات التحسين: يمكن أن يؤدي استخدام الخلجان الأكبر حجمًا أو الدعامات المنخفضة إلى خفض الحمولة، لكن المتطلبات الزلزالية في بابوا غينيا الجديدة تحد من التخفيضات.

التصنيع المحلي: ضع في اعتبارك توفر القسم القياسي في PNG أو أستراليا (يتم افتراض الأقسام الشائعة مثل أشكال W- وHSS).

الحماية من التآكل: جميع أنواع الفولاذ لاستقبال نظام الجلفنة بالغمس الساخن أو نظام الطلاء المزدوج بسبب البيئة الاستوائية الساحلية.

الطوارئ: يضيف5–10%لتطوير التصميم أو التغييرات المعمارية أو تفصيل أوجه القصور →تقدير الميزانية النهائية: ~ 615-700 طن. إذا أضفت بعض السلالم وهيكل المصاعد، فسيكون ذلك بشكل عام موجودًا650 ~ 750 طنفي النهائي.

إعداد: شركة Hangzhou Xixi Building Co., LTD.
التاريخ: 16 يناير 2026
الأساس: AISC 360-16، التخطيط الأولي، ASCE 7-16 الافتراضات الزلزالية