در زمینه ساختمانهای سازهدار فولادی -، قابهای پورتال و سازههای قاب دو سیستم سازهای متداول هستند که هر کدام با نیروی منحصربهفرد خود دارای منطق و سناریوهای قابل اجرا هستند. درک عمیق این ویژگی ها برای انتخاب منطقی سیستم سازه ساختمان و اطمینان از ایمنی و عملکرد ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است.
ساختار قاب پورتال
(I) اجباری - دارای منطق
انتقال بار عمودیهنگامی که تحت بارهای عمودی (مانند وزن خود سقف -، بار برف و غیره) قرار می گیرد، تیر قاب پورتال بار را به ستون منتقل می کند و سپس ستون آن را به فونداسیون منتقل می کند. تیر قاب پورتال به طور کلی به عنوان یک عضو خمشی طراحی شده است و از طریق ظرفیت خمشی خود در برابر لنگر خمشی ایجاد شده توسط بار عمودی مقاومت می کند. از آنجایی که تیر و ستون به طور صلب به هم متصل هستند، تحت تأثیر بارهای قائم، یک لنگر خمشی منفی در انتهای تیر ایجاد میشود که به طور نسبی لنگر خمشی دهانه میانی تیر را کاهش میدهد و در نتیجه از خواص مکانیکی ماده استفاده بهینهتر میشود.
مقاومت بار افقیبرای بارهای افقی (مانند بار باد، اثر لرزه ای و غیره)، قاب پورتال عمدتاً به سختی جانبی ستون برای مقاومت متکی است. ستون تحت تأثیر نیروهای افقی، مانند تیر کنسولی، نیروی افقی را به پی منتقل می کند. اتصال صلب در اتصال ستون تیر - میتواند چرخش نسبی تیر و ستون را مهار کند و کل سازه را قادر میسازد تا برای مقاومت در برابر نیروی افقی هماهنگ کار کند. در اثر بار باد، ستون رو به باد فشار را تحمل می کند، و ستون بادگیر، کشش را تحمل می کند. تعادل سازه از طریق نیروی محوری ستون و نیروی برشی افقی تیر حفظ می شود. تحت تأثیر نیروهای لرزه ای، جابجایی جانبی سازه باعث تغییر شکل خمشی تیر و ستون و چرخش درزها می شود. قاب پورتال انرژی لرزه ای را از طریق مکانیزم اتلاف شکل پذیری و انرژی - سازه برای اطمینان از پایداری سازه هدر می دهد.
(II) مرزهای قابل اجرا
محدوده دهانهساختار قاب پورتال برای ساختمان هایی با دهانه متوسط - مناسب است. به طور کلی، دهانه معمولاً بین 9 - 36 متر است. در این محدوده گستره، قاب پورتال می تواند به مزایای عملکرد ساختاری خود کاملاً بازی کند و نسبتاً اقتصادی است. به عنوان مثال، کارخانه های صنعتی رایج، ساختمان های ذخیره سازی و غیره اغلب دهانه هایی در این محدوده دارند. با طراحی مقطع معقول - و ساخت مفصل، چارچوب پورتال میتواند نیازهای فضایی این ساختمانها را برآورده کند.
محدودیت قدبه طور معمول، ارتفاع قاب پورتال بین 6 - 12 متر مناسب تر است. ارتفاع بیش از حد طول محاسبه شده ستون را افزایش می دهد و در نتیجه مشکلات پایداری برجسته ستون را ایجاد می کند. لازم است اندازه مقطع - ستون افزایش یابد یا اقدامات تقویتی دیگری انجام شود و در نتیجه هزینه افزایش یابد. برای برخی از ساختمانها با فضای مورد نیاز بیشتر، اما همچنان در محدوده ارتفاع مناسب قرار دارند، مانند برخی از کارخانههای صنعتی سبک - و انبارهای تدارکات، ساختار قاب پورتال انتخاب مناسبتری است.
ویژگی های باربرای ساختمان هایی با بار سقف نسبتاً کوچک و بار جرثقیل مناسب است. با توجه به سختی جانبی نسبتاً محدود سازه قاب پورتال، برای بارهای جرثقیل بیش از حد بزرگ یا بارهای نسبتاً بزرگ مانند اقدامات لرزه ای افقی، ممکن است طراحی های خاص یا سایر سیستم های سازه ای مورد نیاز باشد. با این حال، برای کارخانههای صنعتی عمومی بدون جرثقیل یا با جرثقیلهای تناژ کوچک -، همچنین ساختمانهای انباری و تجاری با نیاز به بار کم، قاب پورتال میتواند نیازهای باربری نیروی - آنها را برآورده کند و در عین حال دارای اقتصاد خوبی است.
ساختار قاب
(I) اجباری - دارای منطق
انتقال بار عمودیدر سازه قاب، بارهای عمودی از دال کف به تیر منتقل می شود و سپس تیر بار را به ستون منتقل می کند و در نهایت ستون آن را به پی منتقل می کند. هم تیر و هم ستون اعضای باربری اصلی - هستند که به طور مشترک لنگر خمشی، نیروی برشی و نیروی محوری ایجاد شده توسط بار عمودی را تحمل میکنند. متفاوت از قاب پورتال، تحت تأثیر بارهای قائم، توزیع نیروی داخلی تیر و ستون در سازه قاب پیچیدهتر است و لازم است نیروهای داخلی هر عضو از طریق روشهای مکانیک سازه به طور دقیق محاسبه شود.
مقاومت بار افقیبرای بارهای افقی، ساختار قاب از طریق سیستم قاب فضایی متشکل از تیرها و ستون ها مقاومت می کند. تحت تأثیر نیروهای افقی، هم تیر و هم ستون تغییر شکل های خمشی و محوری ایجاد می کنند. ساختار کلی با هماهنگی از طریق اتصال صلب تیر - اتصالات ستون برای تشکیل یک سیستم باربر نیروی فضایی - کار می کند. سختی جانبی سازه قاب عمدتاً به اندازه مقطع - تیر و ستون، خواص مصالح و شکل طرح سازه بستگی دارد. سازه قاب تحت تأثیر نیروهای لرزه ای، انرژی لرزه ای را از طریق تشکیل لولاهای پلاستیکی در تیر و ستون و مکانیسم اتلاف انرژی - برای اطمینان از پایداری سازه در برابر تغییر شکل های بزرگ، تلف می کند.
(II) مرزهای قابل اجرا
دهانه و ارتفاعساختار قاب برای ساختمان هایی با دهانه های بزرگتر و ارتفاع بیشتر مناسب است. دهانه آن می تواند از ده ها متر تا چند ده متر متغیر باشد و همچنین می توان ارتفاع را با توجه به نیازهای عملکردی ساختمان به صورت انعطاف پذیر طراحی کرد. به طور گسترده در ساختمان های چند طبقه و مرتفع - مشترک استفاده می شود. به عنوان مثال، ساختمان های اداری، هتل ها، مراکز خرید و غیره در شهرها به فضاهای بزرگ و چیدمان های انعطاف پذیر نیاز دارند و ساختار قاب به خوبی می تواند این الزامات را برآورده کند. از طریق طراحی معقول تیر - مقطع عرضی ستون - و چیدمان می توان به ایجاد فضای بزرگ - و ارتفاع بالای ساختمان دست یافت.
ویژگی های بارمی تواند بارهای عمودی و افقی زیادی را تحمل کند. با توجه به سیستم باربر نیروی فضایی - و یکپارچگی ساختاری بالای سازه قاب، عملکرد خوبی در تحمل بارهای بزرگ دارد. برای کارخانههای صنعتی با بار جرثقیل بزرگ، یا ساختمانهایی که در مناطقی با شدت استحکامات لرزهای بالا قرار دارند، ساختار قاب میتواند از طریق طراحی معقول نیازهای تحمل نیروی - آنها را برآورده کند. در عین حال، هنگام تحمل بارهای افقی مانند بار باد، سازه قاب همچنین می تواند با تنظیم طرح سازه و اندازه اعضا، پایداری جانبی خود را تضمین کند.
الزامات عملکردیبرای ساختمان هایی با نیازهای بالا برای انعطاف پذیری چیدمان فضایی مناسب است. دیوارهای داخلی در سازه قاب عموماً دیوارهای باربر نیستند که میتوان آنها را بهصورت انعطافپذیر برداشت یا با توجه به تغییر در عملکرد استفاده کرد و تقسیمبندی مجدد و نوسازی فضای داخلی را تسهیل کرد. این انعطافپذیری باعث میشود که ساختار قاب به طور گسترده در ساختمانهای تجاری، ساختمانهای اداری و برخی از ساختمانهای چند - استفاده شود و میتواند نیازهای فضایی متنوع کاربران مختلف را برآورده کند.
در نتیجه، تفاوتهای آشکاری در منطق تحمل نیروی - و مرزهای قابل اجرا بین ساختار قاب پورتال و ساختار قاب وجود دارد. در طراحی مهندسی عملی، عواملی مانند الزامات عملکردی ساختمان، ویژگی های بار، دهانه و ارتفاع باید به طور جامع در نظر گرفته شوند تا سیستم سازه ای به طور منطقی انتخاب شود تا ایمنی، صرفه جویی و کاربردی بودن ساختمان حاصل شود.