ملاعب كرة السلة التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية الجديدة (BIPV): أيهما أكثر فعالية من حيث التكلفة، هياكل الجمالون أم هياكل إطارات البوابة؟

ما هي تكلفة بناء هيكل ملعب كرة سلة كهروضوئي كهذا؟ ما هو الخيار الهيكلي الاقتصادي والأفضل مظهرًا؟

نظرة عامة على المشروع

اتخاذ معيار ملعب كرة السلة على سبيل المثال، 28 م × 15 م، في حالة اعتماد مخطط الهيكل الفولاذي، يكون 30 م (طول) × 21 م (عرض)، بإجمالي قدرة كهروضوئية مركبة تبلغ 136 كيلووات.

يتبع الحمل التصميمي حمل رياح يبلغ 0.4 كيلو نيوتن/م⊃2; وحمل ثلج يبلغ 0.4 كيلو نيوتن/م⊃2;. مسافة الأعمدة 6 م، والارتفاع 7.8 م.

نموذج حساب هيكل الجمالون

نقل الحمولة: في الجمالون، يتم نقل الأحمال من خلال المفاصل. تنتقل أحمال السقف الأفقية مثل الحمل الميت وحمل الثلج عبر المدادات إلى المفاصل، ثم يتم تحويلها إلى قوى محورية في الأعضاء.

الأعضاء أنفسهم يخضعون عمومًا لتشوه قليل في الانحناء. في معظم الحالات، يكون الوتر العلوي في حالة انضغاط، ويكون الوتر السفلي في حالة توتر، وتتناوب أعضاء الوتر بين الشد والضغط.

التباعد المشترك: ويرتبط التباعد بين مفاصل الوتر العلوي بمسافة المدادة. إذا تم ترتيب المدادات على مسافة 1.5 متر، فإن المسافة الفاصلة تؤخذ بشكل عام أيضًا على أنها 1.5 متر. أثناء النمذجة الهيكلية، يجب تحويل أحمال السقف الأفقية إلى أحمال مشتركة مركزة.

الطول الفعال خارج المستوى وداخل المستوى: يوفر القسم 5.3 من قانون الهيكل الصلب الصيني متطلبات واضحة لمعاملات الطول الفعالة لأعضاء الوتر وأعضاء الويب.

البوابة-نموذج حساب هيكل الإطار

في هيكل إطار البوابة، يتم نقل أحمال السقف الأفقية من خلال المدادات وتحويلها إلى لحظات انحناء وقوى قص في العوارض الفولاذية، مما يؤدي إلى تشوه انحناء العوارض. يمكن تعديل تباعد المدادة بحرية أكبر ولا يقتصر على تباعد المفاصل.

يتم تحديد الطول الفعال للعارضة الفولاذية خارج المستوى وفقًا لظروف التدعيم خارج المستوى ويُؤخذ عمومًا على أنه المسافة بين أعضاء الربط الصلبة، مما يضمن استقرار الحزمة خارج المستوى.

مقارنة التكلفة

استهلاك الصلب في هيكل الجمالون

يبلغ استهلاك الفولاذ لكل الجمالون حوالي 1000 كجم، بإجمالي 6 جمالونات.

إجمالي الفولاذ لعدد 6 دعامات: 1000 × 6 = 6000 كجم.

أعضاء الربط والدعامات: 1200 كجم؛ المدادات والقضبان المتدلية: 2500 كجم.

إجمالي استهلاك الفولاذ لنظام الجمالون: 6,000 + 1,200 + 2,500 = 9,700 كجم.

استهلاك الصلب في هيكل الإطار الصلب

يبلغ استهلاك الفولاذ لكل إطار صلب حوالي 1500 كجم، بإجمالي 6 إطارات.

إجمالي الفولاذ لعدد 6 إطارات: 1500 × 6 = 9000 كجم.

أعضاء الربط والدعامات: 1200 كجم؛ المدادات والقضبان المتدلية: 2500 كجم.

إجمالي استهلاك الفولاذ لمخطط الإطار الصلب: 9,000 + 1,200 + 2,500 = 12,700 كجم.

المقارنة: 12,700 - 9,700 = 3,000 كجم. لذلك، يستخدم مخطط الإطار الصلب 3,000 / 12,700 = 23% من الفولاذ أكثر من مخطط الجمالون.

النطاق الاقتصادي وكثافة الصلب

يتراوح الامتداد الاقتصادي لإطار البوابة بشكل عام من 18 إلى 24 مترًا، في حين يتراوح الامتداد الاقتصادي لهيكل الجمالون من 30 إلى 40 مترًا.

تبلغ المسافة الاقتصادية بين الأعمدة بشكل عام 7.5-9 م. إذا كانت المسافات صغيرة جدًا، فإن استهلاك الفولاذ للكمر والأعمدة والأساسات يزداد. إذا كانت المسافة كبيرة جدًا، على الرغم من تقليل عدد الإطارات، فإن استهلاك الفولاذ للمدادات يزداد كما تصبح أقسام العوارض الفولاذية أكبر أيضًا، مما يجعل الحل غير اقتصادي.

استهلاك الوحدة الفولاذية لهيكل الجمالون: 9,700 كجم / 630 م⊃2; = 15.39 كجم/م⊃2;.

استهلاك الوحدة الفولاذية لهيكل الإطار الصلب: 12,700 كجم / 630 مترًا مربعًا = 20.16 كجم / مترًا مربعًا.

الاستنتاج

التقليدية الملاعب الرياضية ذات الهيكل الفولاذي مع امتدادات تتراوح من 18 إلى 24 مترًا، يتفوق هيكل الجمالون على الإطار الصلب من حيث استهلاك وحدة الفولاذ. ومع ذلك، نظرًا لأن هياكل الجمالون تحتوي على العديد من الوصلات الملحومة وتكاليف العمالة الأعلى، فإن سعر الفولاذ الخاص بها في المصنع يكون عمومًا أعلى بكثير من سعر هياكل إطار البوابة القياسية.

ونتيجة لذلك، لا تظهر هياكل الجمالون ميزة كبيرة في التكلفة الإجمالية في ظل ظروف الامتداد هذه.

عندما يتجاوز الامتداد الهيكلي 24 مترًا، وخاصة عندما يصل إلى 30 مترًا أو أكثر، فإن استهلاك الفولاذ لهيكل الإطار الصلب يزداد بشكل كبير، وتصبح مزايا هيكل الجمالون أكثر وضوحًا.

بالإضافة إلى ذلك، تختلف أحمال الرياح وأحمال الثلوج حسب المنطقة، وبالتالي فإن استهلاك الفولاذ لنفس الفترة يمكن أن يختلف من موقع إلى آخر. تعتبر الهياكل ذات الامتدادات الكبيرة حساسة بشكل خاص لحمل الثلوج، وفي المناطق ذات الأحمال الثلجية العالية، يكون لحمل الثلج تأثير أكبر بكثير على كمية الفولاذ المطلوبة.

بالنسبة لملعب كرة سلة كهروضوئي قياسي بقياس 28 م × 15 م، تبلغ التكلفة الإجمالية للمشروع حوالي 400,000 يوان صيني. اعتمادًا على عوامل مثل تقلبات أسعار المواد، والامتداد، والمنطقة، قد تختلف التكلفة النهائية بحوالي 10% إلى 15%.