به نام خدا
شرکت صنعت سوله علمدار 
شنبه21 شهریور 1405 زمان مطالعه : پنج دقیقه
وقتی اجزای اسکلت ساختمان از جنس پروفیلهای فولادی باشند، میگویند ساختمان با اسکلت فلزی ساخته شده است. در حالحاضر مقاطع و پروفیلهای فولادی پرکاربردترین متریال برای ساخت اسکلت فلزی ساختمان هستند، اما در دهههای گذشته از چدن و فولاد کمکربن نیز برای ساخت این نوع اسکلت استفاده میشد. کاربرد فولاد بهعنوان متریال اصلی در این اسکلت باعث شده است که در صنعت عمران با نام اسکلت فولادی هم شناخته شود. در این مقاله توضیح میدهیم اسکلت فلزی چیست، چه تفاوتی با سایر انواع اسکلتهای ساختمانی دارد و در چه ساختمانهایی از این نوع اسکلت استفاده میشود.
اسکلت فلزی ساختمان چیست؟
اسکلت فلزی، مجموعهای از اعضای سازهای فولادی است که بهعنوان سازه اصلی ساختمان، وظیفه ایجاد چارچوب و انتقال نیروها را بر عهده دارد. این سیستم از اجزایی مانند ستون، تیر، بادبند و اتصالات تشکیل میشود که براساس نقشههای سازهای به یکدیگر متصل شده و یک سازه یکپارچه را ایجاد میکنند.
عملکرد اصلی اسکلت فولادی، تحمل انواع باره وارد بر ساختمان و انتقال این بارها به فونداسیون است. بارهای ثقلی، جانبی و سایر نیروهای واردشده ابتدا توسط اعضای اسکلت فلزی دریافت شده و سپس از طریق مسیرهای مشخص به پی ساختمان منتقل میشوند. بههمیندلیل، اسکلت اسکلت فولادی بهعنوان هسته اصلی سازه شناخته میشود و نوع، ابعاد و نحوه اتصال اعضای آن مطابق محاسبات مهندسی و ضوابط طراحی تعیین میشود.
نمایی از اسکلت فلزی یا سازه فلزی ساختمان چند طبقه با تیر و ستون های فولادی در حال ساخت
آیا اسکلت فولادی و فلزی ساختمان تفاوت دارند؟
خیر، اسکلت فولادی و اسکلت فلزی ساختمان درواقع به یک نوع سازه اشاره دارند و از نظر اجرایی تفاوتی با یکدیگر ندارند. اصطلاح اسکلت فولادی از نظر فنی دقیقتر است، زیرا اعضای اصلی سازه مانند تیر، ستون و مهاربند از فولاد ساخته میشوند؛ در حالی که اسکلت فلزی بیشتر یک اصطلاح رایج در صنعت ساختمان است که برای همین نوع سازه استفاده میشود. این نوع اسکلت به دلیل مقاومت بالا، سرعت اجرای مناسب و دوام قابلتوجه، یکی از سیستمهای پرکاربرد در ساختوساز بهشمار میرود.
اجزای اسکلت فلزی ساختمان
اسکلت فلزی ساختمان از مجموعهای از قطعات فولادی تشکیل شده است که در کنار یکدیگر وظیفه تحمل بارهای وارد بر سازه و انتقال آنها به فونداسیون را بر عهده دارند. شناخت اجزای اسکلت فلزی به درک بهتر نحوه عملکرد این نوع سازه کمک میکند؛ زیرا هر بخش نقش مشخصی در افزایش استحکام، ایمنی و پایداری ساختمان دارد. مهمترین اجزای تشکیلدهنده اسکلت فلزی شامل موارد زیر هستند:
- ستونهای فلزی: ستونها از اصلیترین اجزای اسکلت فلزی ساختمان هستند که وظیفه انتقال بارهای ثقلی و نیروهای وارد بر سازه را از طبقات بالاتر به فونداسیون بر عهده دارند. انتخاب ابعاد و نوع ستونها تأثیر مستقیمی بر مقاومت و دوام ساختمان دارد.
- تیرهای اصلی و فرعی: تیرهای فلزی برای انتقال بار سقفها و کف طبقات به ستونها استفاده میشوند. تیرهای اصلی بارهای واردشده را به ستونها منتقل کرده و تیرهای فرعی وظیفه تقسیم و انتقال بار در بخشهای مختلف سازه را بر عهده دارند. باتوجهبه تأثیر مستقیم تیرآهن در استحکام سازه، بررسی قیمت تیرآهن و انتخاب نوع مناسب آن یکی از مراحل مهم در برآورد هزینه و اجرای اسکلت فلزی ساختمان محسوب میشود.
- مهاربندها (بادبندها): مهاربندها یکی از اجزای مهم اسکلت فلزی هستند که برای افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله به کار میروند. این اعضا باعث افزایش پایداری و جلوگیری از تغییر شکل بیش از حد ساختمان میشوند.
- اتصالات جوشی و پیچی: اتصالات در اسکلت فلزی ساختمان، نقش اتصالدهنده بین اعضای مختلف سازه را دارند. این اتصالات میتوانند بهصورت جوشی یا پیچی اجرا شوند و کیفیت اجرای آنها تأثیر زیادی بر عملکرد و ایمنی کلی سازه دارد.
- صفحه ستون و بیس پلیت: صفحه ستون یا بیس پلیت قطعهای فولادی است که بین ستون فلزی و فونداسیون قرار میگیرد. این بخش وظیفه انتقال صحیح نیروهای ستون به فونداسیون و ایجاد اتصال محکم بین سازه فلزی و پی ساختمان را بر عهده دارد.
انواع اسکلت فلزی
اسکلت فلزی براساس نوع اتصال قطعات به دو دسته جوشکاری و پیچومهره تقسیم میشود. در ادامه توضیحاتی درباره هرکدام از انواع اسکلتها ارائه میدهیم.
- در اسکلتهای پیچ و مهرهای، قطعات در اندازههای موردنیاز و مطابق با نقشه ساختمان در کارخانه ساخته میشوند، در محل برش میخورند و در محل اتصال آنها نیز سوراخهای موردنیاز برای اتصال پیچ و مهره ایجاد میشود. قطعات آماده با ماشینهای باربر بهمحل پروژه منتقل میشوند و تنها وظیفه کارگران ساختمان این است که قطعات را مطابق بانقشه با پیچ و مهره بهیکدیگر متصل کنند. این نوع اسکلت فلزی برای سازههای سنگین و نقشههای پیچیده مورداستفاده قرار میگیرد، زیرا سرعت اجرای آن بیشتر است. برش دادن قطعات در کارخانه سادهتر انجام میشود و عوامل محیطی روی کار تأثیر نمیگذارد؛ البته اگر اشتباهی در محاسبات وجود داشته باشد، جایگزین کردن قطعات در اسکلت فلزی با پیچ و مهره چالشهای بسیاری دارد و باید با کارخانه ارتباط برقرار کرد.
- در اسکلت فلزی جوشکاری، پروفیلهای فولادی در همان اندازههای استاندارد (شاخههای 6 یا 12 متری) از کارخانه خریداری میشوند و تمام تغییرات موردنیاز در محل ساختمان روی آنها انجام میشود. قطعات در محل برش میخورند و بهاندازههای موردنیاز در میآیند و سپس با جوشکاری بهیکدیگر متصل میشوند. جوشکاری نیز بهروشهایی مثل جوشکاری با گاز یا قوس الکتریکی انجام میشود.
در یک مقایسه کلی میتوان گفت سرعت اجرا و عملکرد اسکلت فلزی با پیچ و مهره بهتر است، اما از آنجاییکه این روش پیچیده است و هزینه بالایی هم دارد، معمولا از متد جوشکاری برای اسکلتهای فلزی در ساختمانهای معمول استفاده میکنند.
کاربردهای اسکلت فلزی
اسکلت فلزی قابلیت استفاده در انواع سازههای عمرانی را دارد و مهندسان عمران باید با توجه به شرایط پروژه، نوع کاربری ساختمان، میزان بارهای وارده و الزامات فنی تصمیم بگیرند که آیا استفاده از این سیستم سازهای مناسب است یا خیر. در فرآیند ساخت اسکلت فلزی ساختمان نیز انتخاب مصالح، طراحی دقیق و اجرای اصولی نقش مهمی در افزایش مقاومت، ایمنی و دوام سازه دارد.
در ادامه لیست پروژههایی که این نوع اسکلت بیشترین کاربرد را برای آنها دارد، ارائه میدهیم:
- سازههای سنگین مثل برجها
- سولههای صنعتی و کارگاهها
- انبار
- سالن ورزشی
- پل و سازههای زیرساختی
- سازههای ضد زلزله
- ایستگاههای قطار، مترو و پایانههای حملونقل
- سازههای عمرانی موقت
مزایا و معایب استفاده از اسکلت فلزی
اسکلت فلزی ساختمان مانند هر سازه دیگری، مزایا و معایبی دارد که مهندسان باید با ارزیابی آنها تصمیم بگیرند این سازه برای پروژهشان مناسب است یا خیر. البته این مزایا و معایب نسبی است و ممکن است برای هر پروژه متفاوت باشد. ما در این بخش مزایا و معایب استفاده از اسکلت فلزی را بهصورتکلی و بدون در نظر گرفتن شرایط خاص پروژههای مختلف توضیح میدهیم.
مزایای استفاده از اسکلت فلزی در ساختمان عبارتند از:
- مقاومت بالا در برابر انواع بارهای واردشده بهسازه و ضریب تغییر شکل پایین در بلند مدت
- سرعت بالا در اجرا و امکان اجرا در مدت کوتاه
- قابلیت ساخت قطعات در کارخانه بهصورت پیشساخته (در محل پروژه قطعات فقط مونتاژ میشوند)
- سهولت در تخریب و انتقال قطعات اسکلت
- امکان توسعه سازه
- امکان استفاده مجدد از منابع و بازیافت مقاطع فولادی درصورت تخریب سازه
- مناسب برای پروژههای بزرگ بخاطر وزن پایین و مقاومت بالا
- دقت بالا در اجرا و امکان ساخت بهصورت دقیق مطابق با نقشههای سازه
مهمترین نقطه ضعفهای اسکلتهای فلزی عبارتند از:
- مقاومت پایین دربرابر خوردگی و زنگزدگی
- مقاومت پایین دربرابر رطوبت
- مقاومت پایین دربرابر حرارت و احتمال ذوب شدن و تخریب سازه در حوادثی مثل آتشسوزی
- نیاز بهتخصص برای جوشکاری اجزای اسکلت فلزی
- قیمت بالا و نوسانهای قیمت زیاد بخاطر تغییرات قیمت آهن
نکته مهمی که باید به آن دقت داشته باشید این است که کیفیت اجزای اسکلت فلزی بهصورت مستقیم روی کیفیت این قطعات تأثیر دارند. بنابراین باید اجزای اسکلت را از فروشندههای شناختهشده خریداری کنید تا مطمئن شوید تولیدات اصلی کارخانههای معتبر را بهشما تحویل میدهند.
سازه فلزی در حال ساخت در پروژه عمرانی
مقایسه اسکلت سازه فلزی و بتنی
در ادامه تفاوت های اسکلت فلزی و بتنی که دو نوع متداول از اسکلتهای ساختمانی هستند و هرکدام مزایا و معایب منحصربفردی دارند را مورد بررسی قرار میدهیم:
- اجرای اسکلت فلزی ساختمان بسیار سادهتر و سریعتر از اسکلت بتنی انجام میشود. زیرا در نوع فلزی، فقط باید قطعات را برش داد و بهیکدیگر متصل کرد. اما در اسکلت بتنی باید زمانی برای عملآوری و خشک شدن بتن سپری شود. البته اجرای اسکلت فلزی به نیروی کار متخصص بهخصوص در زمینه جوشکاری نیاز دارد، اما اسکلت بتنی را میتوان بهکمک کارگرهای معمولی و با نظارت بر عملکرد آنها نیز اجرا کرد.
- اسکلت فلزی سبکتر از اسکلت بتنی است و فضای کمتری را هم اشغال میکند. بههمیندلیل فضای مفید قسمتهای داخلی بیشتر است. اما در اسکلت بتنی ستونها و تیرها حجیم ساخته میشوند و بخشی از فضای داخلی ساختمان را اشغال میکنند.
- اسکلت فلزی در برابر زلزله مقاومتر از بتن است، اما در برابر دمای بالا یا رطوبت مقاومت کمتری نسبتبه بتن دارد. هر دو نوع این اسکلتها عمر مفید طولانی دارند و اگر در معرض عوامل مخرب قرار نگیرند، میتوانند تا سالهای طولانی بدون آسیب و کاربردی باقی بمانند.
- هزینه اجرای اسکلت فلزی بسیار بیشتر از اسکلت بتنی است. اولین دلیل بالا بودن این هزینه، قیمت بیشتر آهنآلات نسبت به بتن است. ازطرفدیگر، هزینه اجرای اسکلت فولادی بهدلیل تخصصی بودن فرایند نصب قطعات بالاتر است. البته باید دقت داشته باشید که اگر سازه در آینده نیاز بهتغییر و توسعه داشته باشد، هزینه این کار با اسکلت فلزی بسیار پایینتر خواهد بود. زیرا نیازی بهتخریب نیست و اسکلت کنونی را میتوان توسعه داد. اما برای توسعه سازهای که با اسکلت بتنی ساخته شده است، باید حداقل چندبخش از سازه بهصورت کامل تخریب شوند.
عوامل تاثیرگذار بر قیمت اسکلت فلزی
قیمت اسکلت فلزی بهقیمت قطعات آن بستگی دارد. همانطورکه اشاره کردیم، در این نوع سازه از انواع مقاطع فولادی استفاده میکنند؛ پس نوسانهای نرخ همه اجزای سازه و نوسانهای قیمت در بازار آهن، بهصورت مستقیم روی نرخ اسکلت فلزی تأثیر دارد. قیمت اسکلت فلزی و اجزای آن تحت تأثیر عواملی چون میزان عرضه و تقاضا، قیمتگذاری کارخانهها، نرخ ارز، میزان تورم، قیمتهای جهانی آهنآلات و مقاطع فولادی و شرایط اقتصادی جامعه وابسته است. در حالتکلی ساختمان اسکلت فلزی، قیمت بالاتری نسبتبه سایر انواع ساختمانها دارد. دقت داشته باشید که اگر برای ساخت این نوع اسکلت به مقاطع سفارشی نیاز داشته باشید، هزینهها باز هم بیشتر میشود. کارخانهها مقاطع سفارشی را با قیمتی بالاتر از مقاطع معمولی موجود در بازار عرضه میکنند.