حساب أحمال الرياح على الرافعات العلوية: دليل شامل لسرعة الرياح وضغطها وحدود التصميم

التاريخ: 15 يوليو 2026

جدول المحتويات

يُعد حساب أحمال الرياح على الرافعات العلوية أحد أهم جوانب تصميم هياكل الرافعات وضمان تشغيلها الآمن في الهواء الطلق. سواءً كان التصميم الرافعات العلوية, رافعاتسواءً كانت رافعة جسرية متحركة (RTG) أو رافعة جسرية متحركة (RMG) أو رافعة حاويات من السفينة إلى الشاطئ، يجب على المهندسين تحديد سرعة الرياح التصميمية وضغط الرياح وحدود الرياح التشغيلية بدقة لضمان قوة الهيكل واستقراره ومقاومته للانقلاب. قد تؤدي حسابات أحمال الرياح غير الصحيحة إلى إجهاد هيكلي مفرط، أو خروج الرافعة عن مسارها، أو انزلاقها، أو انقلابها، أو تلف شديد للمعدات أثناء الرياح القوية أو ظروف الأعاصير.

دليل شامل لحساب أحمال الرياح على الرافعات العلوية، وسرعة الرياح، وضغط الرياح، وحدود التصميم.

يشرح هذا الدليل المبادئ الهندسية الكامنة وراء حساب أحمال الرياح على الرافعات استنادًا إلى GB/T 3811-2008 و GB/T 6067.1-2010 و GB/T 28591-2012 و GB/T 43237-2023، ويغطي صيغ ضغط الرياح وتحويلات سرعة الرياح وتصنيفات قوة الرياح على مقياس بوفورت وفئات الأعاصير وحدود سرعة الرياح التشغيلية لأنواع مختلفة من الرافعات.

*الجدول 1: معايير تصميم سرعة الرياح لمواصفات رافعة المشروع*

1. متطلبات مقياس سرعة الرياح وجهاز إنذار سرعة الرياح

بالنسبة للرافعات الخارجية عالية الارتفاع، يجب تركيب مقياس سرعة الرياح في موضع مرتفع مواجه للريح على الرافعة. (GB/T 6067.1، البند 9.6.1.1)
يجب تزويد الرافعات الخارجية عالية الارتفاع بجهاز إنذار لسرعة الرياح يعرض سرعة الرياح اللحظية، ويصدر إشارة إنذار عندما تتجاوز قوة الرياح عتبة سرعة الرياح التصميمية أثناء التشغيل. (البند 9.6.1.2)
يُحظر تشغيل الرافعة عندما تتجاوز سرعة الرياح الحد الأقصى لسرعة الرياح المحددة من قبل الشركة المصنعة. (البند 17.1)

2. سرعة الرياح التصميمية وضغط الرياح التصميمي

ينقسم ضغط الرياح التصميمي أثناء الخدمة إلى مستويين:

pⅠ — ضغط الرياح التصميمي لظروف التشغيل العادية، ويستخدم لاختيار قدرة المحرك (حساب المقاومة والتحقق الحراري)
pⅡ — أقصى ضغط رياح تصميمي أثناء الخدمة، يُستخدم لفحص قوة وصلابة واستقرار المكونات الهيكلية، والتحقق من قدرة التحميل الزائد للمحرك، واستقرار منع الانقلاب أثناء الخدمة، والسلامة من الانزلاق

pⅠ = 0.6 × pⅡ

يمثل ضغط الرياح التصميمي خارج الخدمة pⅢ أقصى ضغط رياح يجب أن تتحمله الرافعة عندما تكون متوقفة عن العمل. ويُستخدم هذا الضغط في فحوصات قوة الرافعة خارج الخدمة، والتحقق من ثباتها ضد الانقلاب، وتصميم مشابك السكك الحديدية، وأجهزة التثبيت، وروابط العواصف.

العلاقة الأساسية بين ضغط الرياح وسرعة الرياح (تنطبق على كل من ظروف التشغيل وظروف عدم التشغيل):

p = 0.625 × Vs²

رمز	معنى	وحدة
ص	ضغط الرياح التصميمي	نيوتن/م²
ضد	سرعة الرياح التصميمية (هبات لمدة 3 ثوانٍ)	آنسة

*الجدول 2: ضغط الرياح التصميمي وسرعة الرياح التصميمية أثناء الخدمة (المصدر: GB/T 3811-2008 الجدول 15)*

علاقة التحويل الرئيسيةسرعة الرياح التصميمية (Vs) هي هبة رياح مدتها 3 ثوانٍ تُقاس على ارتفاع 10 أمتار في منطقة مفتوحة. في ظروف التشغيل، Vs = متوسط سرعة الرياح خلال 10 دقائق × 1.5 (انظر الجدول 3). أما في ظروف عدم التشغيل، Vs = متوسط سرعة الرياح خلال 10 دقائق × 1.4 (انظر الجدول 4). متوسط سرعة الرياح خلال 10 دقائق هو المرجع لمقياس قوة الرياح المناخية.

الجدول 3: العلاقة بين ضغط الرياح التصميمي (p) وسرعة هبات الرياح (3 ثوانٍ) مقابل متوسط سرعة الرياح (Vp) خلال 10 دقائق ومقياس قوة الرياح — الجدول 3 العلاقة بين ضغط الرياح التصميمي p، وسرعة العاصفة لمدة 3 ثوانٍ Vs، ومتوسط سرعة الرياح لمدة 10 دقائق Vp، ومقياس قوة الرياح (المصدر: GB/T 3811-2008 الجدول E.1)

*الجدول 4: ضغط الرياح التصميمي وسرعة الرياح التصميمية خارج الخدمة (المصدر: GB/T 3811-2008 الجدول 18)*

الاشتقاق الأساسي

من الجدولين 2 و3، بالنسبة للرافعات التي تعمل في ظل ظروف الرياح العادية:

أقصى ضغط رياح تصميمي: 250 نيوتن/م²
أقصى سرعة رياح تصميمية (عاصفة): 20 م/ث
قوة الرياح المقابلة: القوة 6

ولهذا السبب يجب أن يتم تشغيل إنذار سرعة الرياح عند قوة 6 - إنها سرعة العاصفة المحددة التي تم تصميم هيكل الرافعة واستقرارها من أجلها في الخدمة العادية.

من الجدول 4، بالنسبة للرافعات الداخلية في حالة خارج الخدمة:

الحد الأدنى لضغط الرياح التصميمي خارج الخدمة: 500 نيوتن/م²
الحد الأدنى لسرعة الرياح التصميمية خارج الخدمة (العاصفة): 28.3 م/ث
قوة الرياح المقابلة: القوة 8

ولهذا السبب يجب تثبيت الرافعة عند قوة 8 - وهي الحد الأدنى لحالة التصميم خارج الخدمة للرافعات الداخلية.

3. تصنيف مقياس قوة الرياح

3.1 المصطلحات

سرعة الرياحالمسافة الأفقية التي يقطعها الهواء في وحدة الزمن. الوحدات الشائعة: متر/ثانية، كيلومتر/ساعة، أو عقدة. (GB/T 28591-2012)
قوة الرياحشدة الرياح: تُقاس عادةً بأرقام مقياس قوة الرياح. ويُستخدم مقياس بوفورت دوليًا. (GB/T 28591-2012)

3.2 مقياس قوة الرياح

وفقًا لـ GB/T 28591-2012 مقياس قوة الرياح، يتم تصنيف قوة الرياح إلى 18 مستوى: من 0 إلى 17.

*الجدول 5 تصنيف مقياس قوة الرياح (المصدر: GB/T 28591-2012)*

3.3 مقياس قوة الرياح بوفورت

تم وضع مقياس بوفورت بواسطة فرانسيس بوفورت (1774-1857) في عام 1805 وتم توسيعه في عام 1946. وهو يربط مستويات قوة الرياح بخصائص سطح الأرض المرئية.

مقياس قوة الرياح بوفورت 6 مع معالم الأرض — *الجدول 6: مقياس قوة الرياح بوفورت مع المعالم الأرضية (المصدر: GB/T 28591-2012)*

4. تصنيف الأعاصير

تُصنّف الأعاصير إلى خمسة مستويات من الشدة: عاصفة استوائية، عاصفة استوائية شديدة، إعصار، إعصار شديد، وإعصار فائق. يُفصّل الجدول 7 أقصى متوسط لسرعات الرياح بالقرب من مركز الإعصار وما يقابلها من خصائص سطح الأرض.

*الجدول 7 فئات الأعاصير - أقصى متوسط سرعة للرياح بالقرب من المركز والمعالم الأرضية (المصدر: GB/T 43237-2023)*

5. حدود سرعة الرياح التشغيلية للرافعة حسب النوع

#	نوع الرافعة	معيار	الحد الأقصى للخدمة	حدّ خارج الخدمة
1	رافعة جسرية عامة	GB/T 14406-2011	المناطق الداخلية ≤150 باسكال (F5)، المناطق الساحلية ≤250 باسكال (F6)	—
2	رافعة جسرية كهربائية	JB/T 5663-2008	المناطق الداخلية ≤150 باسكال (F5)، المناطق الساحلية ≤250 باسكال (F6)	≤800 باسكال (F10)
3	رافعة حاويات RTG	GB/T 14783-2009	≤20 م/ث (F6)	≤44 م/ث (F11)
4	رافعة حاويات RMG	GB/T 19683-2005	≤20 م/ث (F6)	—
5	رافعة حاويات من السفينة إلى الشاطئ	GB/T 15361-2009	≤20 م/ث (F6)	≤50 م/ث (F12)
6	رافعة جسرية لبناء السفن	GB/T 27997-2011	≤250 باسكال (F6)	≤1,000 باسكال (F11)؛ التثبيت الساحلي ≥55 م/ث (F13)
7	رافعة تفريغ السفن من نوع الجسر	GB/T 26475-2021	≤20 م/ث (F6)	≤49 م/ث (F12)؛ التثبيت الساحلي ≥55 م/ث (F13)
8	رافعة بوابة	GB/T 29560-2013	وفقًا للجدول 15 من المواصفة القياسية البريطانية GB/T 3811	وفقًا للجدول 18 من المواصفة البريطانية GB/T 3811
9	آلة تركيب عوارض الجسور	GB/T 26470-2011	اجتياز ≥150 باسكال (F5)، إقامة ≥250 باسكال (F6)	≥1200 باسكال (F11)
10	رافعة برجية	GB/T 5031-2019	≤20 م/ث (F6)؛ الانتصاب ≤12 م/ث (F5)	انظر الجدول 8
11	رافعة شاحنة	JB/T 9738-2015	≤14.1 م/ث (F5)؛ سحب ذراع الرافعة عند ≥15.5 م/ث؛ سحب ذراع الرافعة عند ≥20 م/ث (F6)	—
12	رافعة جسرية لمحطة الطاقة الكهرومائية	JB/T 6128-2008	انظر الجدول 9	انظر الجدول 9

*الجدول 8: ضغط الرياح التصميمي وسرعة الرياح لرافعة جسرية لمحطة الطاقة الكهرومائية خارج الخدمة (المصدر: JB/T 6128-2008)*

ملحوظةسرعات الرياح المذكورة في البنود من 1 إلى 12 أعلاه هي سرعات الرياح التصميمية، أي سرعات هبات الرياح لمدة 3 ثوانٍ، والتي تعادل 1.5 أو 1.4 ضعف القيم المرجعية لتصنيف قوة الرياح في الأرصاد الجوية. بالنسبة لأنواع الرافعات غير المدرجة، يُرجى الرجوع إلى معيار المنتج ذي الصلة.

6. ملخص حسابات أحمال الرياح على الرافعة العلوية

قوة الرياح	العتبة (متوسط 10 دقائق)	3 ثوانٍ من الرياح مقابل	ضغط الرياح التصميمي	الإجراء المطلوب
القوة 6	10.8–13.8 م/ث	20 م/ث	250 نيوتن/م²	إنذار - الرافعة تعمل بأقصى طاقتها التصميمية أثناء الخدمة؛ تنبيه المشغل لمراقبة الظروف والاستعداد
القوة 7	13.9–17.1 م/ث	~22–25 م/ث	—	إيقاف التشغيل والقفل — تجاوزت سرعة الرياح حدود التشغيل التصميمية لغالبية الرافعات؛ أوقف جميع العمليات، وامنع التجاوز اليدوي.
القوة 8	17.2–20.7 م/ث	28.3 م/ث	≥500 نيوتن/م²	التثبيت — رياح بمستوى العاصفة الاستوائية؛ قم بتثبيت جميع مشابك السكك الحديدية وأجهزة التثبيت وأحزمة ربط العاصفة

قد تختلف عتبات القوة في حالات خاصة مثل رافعات الموانئ المقاومة للرياح، والرافعات العسكرية، ورافعات الإنقاذ. أما بالنسبة لجميع الرافعات العلوية والرافعات الجسرية القياسية، فتُطبق قاعدة القوة 6/7/8.

7. حساب أحمال الرياح على الرافعات العلوية: أهم النقاط الهندسية

يُعدّ حساب أحمال الرياح على الرافعات العلوية بدقة أمرًا أساسيًا لتصميم وتشغيل وصيانة معدات الرفع الخارجية بأمان. فمن خلال تحديد سرعة الرياح التصميمية وضغطها وتراكيب الأحمال وحدود الرياح التشغيلية بدقة، يستطيع المهندسون تحسين التصميم الإنشائي، وتعزيز ثبات الرافعة ضد الانقلاب، واختيار أجهزة الحماية المناسبة من الرياح، مثل أجهزة قياس سرعة الرياح، ومثبتات القضبان، وأنظمة التثبيت، وأحزمة الربط المقاومة للعواصف. كما يُعدّ فهم العلاقة بين بيانات الرياح المناخية وضغط الرياح التصميمي وظروف تشغيل الرافعة أمرًا بالغ الأهمية لمنع الأعطال الناجمة عن الرياح وضمان عمليات رفع آمنة.

باتباع أساليب الحساب ومتطلبات التصميم المحددة في المعيار GB/T 3811، بالإضافة إلى أحكام السلامة الواردة في المعيار GB/T 6067.1 ومعايير منتجات الرافعات المعمول بها، يتمكن المصنّعون والمصممون وفرق الصيانة من وضع إجراءات موثوقة لتقييم أحمال الرياح للرافعات العلوية، والرافعات الجسرية، والرافعات الجسرية المتحركة، والرافعات الجسرية المتحركة، ورافعات السفن والشاطئ، وغيرها من معدات الرفع الخارجية. ولا يقتصر دور حساب أحمال الرياح بدقة على تحسين السلامة التشغيلية فحسب، بل يمتد ليشمل إطالة عمر خدمة المعدات وتعزيز موثوقيتها على المدى الطويل في الظروف البيئية القاسية.

المعايير المرجعية الرئيسية(استفسار عن معايير الرافعات الصينية):

GB/T 6067.1-2010 قواعد السلامة لأجهزة الرفع - الجزء 1: عام
GB/T 3811-2008 قواعد تصميم الرافعات
GB/T 43237-2023 إرشادات عامة للوقاية من الكوارث الجوية - إعصار
مقياس الرياح GB/T 28591-2012

كريستال

خبير تصنيع المعدات الأصلية للرافعات

مع 8 سنوات من الخبرة في تخصيص معدات الرفع، ساعدت أكثر من 10,000 عميل في الإجابة على أسئلتهم واهتماماتهم قبل البيع، إذا كانت لديك أي احتياجات ذات صلة، فلا تتردد في الاتصال بي!

واتساب: +86 199 1373 9708

بريد إلكتروني: krystalli@kscranegroup.com

العلامات: مقياس شدة الريح,تصميم الرافعات,سلامة الرافعات,رافعة جسرية,GB/T 3811,رافعة علوية,تصنيف الأعاصير,مقياس قوة الرياح,الحماية من الرياح,منبه سرعة الرياح