آشنایی با ساختمان های پیش ساخته
تاریخ ساختمان های پیش ساخته به هزاران سال قبل زمانی که انسان‌ها کوچ‌نشین بودند برمی گردد. در آن زمان از چوب ساخته می‌شده است که برای پوشش آن از پوست حیوانات استفاده می‌کردند. باستان شناسان قدمت این نوع از ساخت‌وساز را حدود ۴۰۰۰۰۰ سال قبل از ميلاد می‌دانند. این خانه‌ها به‌راحتی حمل و به‌آسانی بر پا می‌شدند. در مناطقی که کشاورزی انجام می‌شد خاک رس هم فراوان بود بنابراین با توجه به ویژگی‌هایش به‌عنوان یک مصالح ساختمانی برای ساخت بنا مورداستفاده قرار گرفت.
تمدن‌های بین‌النهرین از اولین تمدن‌های سازنده ساختمان‌های خشتی بودند. یونانی‌ها در ساخت معابد خود از قطعات سنگی ساخته‌شده استفاده و برای اتصال آنها از پین‌های ویژه که جنس آنها از آهن یا برنز بود استفاده می‌کردند. رومی‌ها به صنعت ساختمان اعتبار ویژه‌ای بخشیدند. در صنعت پیش‌ساخته سازی معماران باید همانند مهندسين توليد فکر کنند. آنها نمی‌توانند بدون آنکه به نحوه تولید قطعات، حمل آنها و نصب فکر کنند طراحی انجام دهند. معماران باید از کوچک‌ترین جزییات اتصالات و سایر مسائل مربوط به نصب کاملاً آگاه باشند و درعین‌حال باید در طراحی، هزینه‌های تولید را نیز مدنظر قرار دهند.
اصول فنی و اجرایی پایه مربوط به ساختمان های پیش ساخته
اصول فنی ساختمان های پیش ساخته شامل موارد زیر است که در این مطلب به بررسی جداگانه هرکدام از این اصول می‌پردازیم.
- سيستم: شامل سازه، پوسته، تأسيسات، فضای داخلی و تجهیزات
- مواد و مصالح: چوب، فولاد، آلومینیوم، بتن، پلیمر، کامپوزیت
- روش: ساخت و تولید
- محصول: ساخته‌شده به سهام، مونتاژ و ساخته‌شده به سفارش
- کلاس: باز در مقابل بسته
- شبکه‌بندی: محوری و مدولار
که در این مطلب به بررسی جداگانه هرکدام از این اصول می‌پردازیم.
سیستم‌های ساختمانی در ساختمان های پیش ساخته چگونه است؟
سیستم‌های ساختمانی به‌طورمعمول از پنج قسمت تشکیل‌شده‌اند که شامل سایت، سازه، پوسته، تأسیسات و فضا و تجهیزات داخلی است. در سیستم‌های پیش‌ساخته ساختمانی می‌توان تمامی قسمت‌های نامبرده را تأمین کرد (البته به‌استثنای سایت). تجهیزات داخلی (مبلمان، کابینت، کمد و سایر اقلام مشابه) اغلب بر اساس سلیقه ساكنين و با تغییر دکوراسیون تغییر می‌کنند بنابراین در سیستم‌های پیش‌ساخته موردتوجه قرار نمی‌گیرند.
سازه: قسمتی از ساختمان است که بار زنده و مرده وارده بر ساختمان را تحمل کرده و در ضمن می‌تواند در مقابل نیروهای جانبی که به ساختمان وارد می‌شود (باد و زلزله) نیز مقاومت نماید. اجزاء سازه، فونداسیون، قاب‌ها (تیرستون) دیوارهای باربر و سقف هستند. سازه‌ها برای مقاومت در مقابل نیروهای افقی و عمودی که به ساختمان وارد می‌شود عموماً دو نوع می‌باشند.
سیستم دیوار باربر: سیستم فریم‌های سازه‌ای که به چند نوع تقسیم می‌شوند تیر و ستون، سازه‌های فضایی و شبکه‌های شطرنجی مایل. این سیستم‌ها معمولاً از بتن‌آرمه، فولاد، چوب ساخته‌شده‌اند و به دلیل انعطاف‌پذیری مناسب بسیار متداول هستند. آنها از عناصر عمودی (ستون‌ها) و افقی (تیرها و خرپاها) تشکیل‌شده‌اند. که بارهای عمودی در راستای گرانش را به‌خوبی تحمل می‌کنند اما در مقابل نیروهای جانبی از مقاومت چندانی برخوردار نیستند.
شیوه‌های متداول مقاوم‌سازی سازه‌های اسکلتی در برابر نیروهای جانبی
بادبند (ارزان‌ترین روش مقاوم‌سازی)
در این شیوه گوشه‌های فریم یعنی محل اتصال تیر و ستون با اعضای مورب (بادبند) به یکدیگر متصل می‌شوند. اتصال بادبند به سازه می‌تواند از طریق جوش یا پیچ باشد. شيوه بادبندی معمولاً از دو روش دیگر ارزان‌تر است.
دیوار برشی (مقاوم‌سازی سازه در برابر نیروهای جانبی)
دیوارهای برشی، سازه‌های فریمی را در مقابل نیروهای جانبی مقاوم وهمچنین آنها فضای بین ستون‌ها و تیرها را پر می‌کنند. در روش‌های سنتی ساختمان‌سازی دیوارهای برشی می‌توانند بتن درجا و یا از بلوک‌های تقویت‌شده باشند. اما در روش‌های صنعتی ترجیح داده می‌شود که این دیوارها به‌صورت پانل‌های پیش‌ساخته تهیه و در محل نصب شوند.
قاب صلب (نحوه‌ی قرارگیری تیر و ستون در مقابل نیروهای جانبی)
در این شیوه برای مقاوم‌سازی فریم در مقابل نیروهای جانبی، اتصال تیر و ستون به نحوی انجام می‌شود که در مقابل اثر نیروهای جانبی، فریم سازه دچار تغییر شکل نشود.
سازه با هسته مرکزی (محل عبور تأسیسات، آسانسور و پله‌های ساختمان)
سازه یک ساختمان می‌تواند دارای یک هسته مرکزی باشد. درعین‌حال می‌تواند محلی برای عبور تأسیسات، آسانسور و پله‌های ساختمان به کار برده شود. گاهی اوقات ممکن است به‌صورت بتن در جا اجرا شوند و در قطعات مختلف به‌صورت پیش‌ساخته تهیه و در سایت به یکدیگر متصل و پس‌ازآن قطعات سازه فولادی به این هسته مرکزی وصل می‌شوند. در حالتی که هسته مرکزی پیش‌ساخته باشد سرعت و اجرای ساختمان به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.
سازه فضایی (سازه فضا کار)
متشکل است از اعضای سبک به یکدیگر متصل شده که در کنار هم یک شبکه فضایی را تشکیل می‌دهند. سازه فضا کار برای پوشش دهنه‌های وسيع استفاده می‌شود. به دلیل مصرف بسیار کم فولاد و نیز اعضای سازه‌ای مشابه که در تیراژ بالا در این نوع سازه بکار می‌رود درجه بالایی از پیش ساختگی در این شیوه وجود دارد.
شبکه‌های شطرنجی مایل (Diagrid – Diagonal Grid)
در این شیوه برخلاف سازه‌های معمول که تیرها افقى و ستون‌ها عمود هستند، در اینجا مایل می‌باشند. این سیستم می‌تواند نیروهای جانبی و قائم را به‌خوبی تحمل نمايد. در این شیوه نسبت به سازه‌های معمول، حدود ۲۵ درصد فولاد کمتر مصرف می‌شود. نمونه این سیستم در طبيعت بسیار یافت می‌شود برای مثال در استخوان حيوانات و گیاهان. در جاهاییکه اعضا در امتداد یکدیگر به هم متصل می‌شوند و صفحات تشکیل‌شده یکدیگر را قطع می‌کنند این نوع سازه به سازه‌های تیغه‌ای شبیه می‌شوند. در ساختمان‌های برج هيرست (نورمن فاستر) کتابخانه سیاتل (رم کول هاوس) از این شیوه استفاده‌شده است.
پوسته (سطح خارجی ) در ساختمان های پیش ساخته چگونه است؟
پوسته یا پوشش درواقع حدفاصل داخل و خارج ساختمان هستند. محافظت ساختمان از اتلاف حرارتی یکی از وظايف پوسته است. به لحاظ معماری، یک کارکرد زیبایی شناسانه هم دارد و اولین قسمتی است که یک بیننده از طریق آن با ساختمان ارتباط برقرار می‌کند. همچنین یکی از مهم‌ترین بخش‌های ساختمان است که می‌تواند مسئولیت زیست‌محیطی ساختمان را نشان دهد.
اینکه در یک سیستم پیش‌ساخته چگونه و در یک مدت‌زمان کوتاه عناصر متعدد و مختلف پیش‌ساخته شده بتوانند به یکدیگر متصل شده و پوسته ساختمان را تشكيل دهند یکی از مواردی است که روی هزینه ساختمان تأثیر بسیار زیادی دارد. سطح خارجی در مقایسه با سایر قسمت‌ها از قبیل سازه، تأسیسات و فضای داخلی، در رابطه با مصرف انرژی در كل دوره سرویس‌دهی ساختمان از بیشترین اهميت برخوردار است. نوع پوسته ساختمان، سازه، تأسیسات و معماری ساختمان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. همچنین روی سرایت آتش و جذب انرژی خورشید در یک ساختمان تأثیر می‌گذارد. ستون‌ها، تیرها و سایر اجزای سازه، خطوط کلی و تقسیم‌بندی‌های نمای ساختمان را تعیین می‌کنند.
معیارهای تقسیم‌بندی پوسته ساختمان های پیش ساخته ازلحاظ اجرا و مونتاژ
انتقال بار: آیا دیوارها باربر هستند و یا اینکه دیوارها نقشی در تحمل وزن ساختمان ندارند؟
تعداد لایه‌ها: آیا پوسته ساختمان از یک متریال ساخته‌شده یا اینکه چندلایه است؟
شفافیت: چه حدي از شفافیت در پوسته ساختمان موردنظر است؟
موقعیت قرارگیری پوسته نسبت به سازه: آیا پوسته ساختمان در جلو، چسبيده و یا در پشت سازه قرارگرفته است؟ نماهای پیش‌ساخته می‌توانند پانل‌هایی چندلایه باشند و هر لایه عملکرد مشخصی داشته باشد. برای مثال یک‌لایه در مقابل نفوذ رطوبت مقاوم باشد، دیگری در مقابل تابش آفتاب و غيره.
تأسيسات (گرمایش، سرمایش، تهویه)
گرمایش، سرمایش، تهویه و هوای تازه، لوله‌کشی‌ها، سیم‌کشی‌ها و تجهیزاتی از قبیل آسانسور و پله‌برقی تأسیسات یک ساختمان را تشکیل می‌دهند.
در سیستم پیش‌ساخته توالت‌ها، حمام‌ها و آشپزخانه‌ها و سایر قسمت‌های مشابه در کارخانه ساخته‌شده و سپس به‌عنوان یک مدول در سایت و از محل موردنظر نصب می‌شوند.
فضای داخلی (کاربرد مصالحی مانند پلیمرها، چوب و مواد و مصالح جدید)
ازآنجایی‌که متریال مورداستفاده برای معماری داخلی در معرض آب‌وهوای نامساعد بیرونی قرار نمی‌گیرند، پلیمرها، چوب و مواد و مصالح جدید در فضای داخل ساختمان به‌کاربرده می‌شود. هدف معماری داخلی آن است که فضای مناسب و متناسبی را برای ساکنین فراهم نماید. مصالحی که برای معماری داخلی استفاده می‌شوند به‌صورت پانل، تایل، پوشش و مواد پاششی بوده و همگی می‌توانند روی سطوح داخلی ساختمان در کارخانه اجراشده و سپس در سایت در محل موردنظر نصب شوند. ازآنجایی‌که سطوح داخلی ساختمان معمولاً با تغيير سليقه و یا تغییر مالکیت ساختمان دچار تغییر می‌شوند طراحان و سازندگان در طراحی جزییات مربوطه به نحوی عمل می‌کنند که این امر به‌راحتی و در بازه‌های زمانی بعد از مونتاژ ساختمان قابل انجام باشد.
مواد و مصالح به‌کاررفته در ساختمان های پیش ساخته
جان فرناندز در کتاب طبقه‌بندی مصالح در معماری طبقه‌بندی زیر را مطرح می‌کند:
- فلزات
- پلیمرها
- سرامیک‌ها
- مواد طبیعی
- کامپوزیت‌ها
هرکدام از این طبقات در خودشان مصالح مشابهی را جای‌داده‌اند برای مثل آجر، بتن، سنگ، شیشه و امثال آنها ازآنجاکه مواد اولیه همگی آنها مستقیماً از معادن زمین به‌دست‌آمده، متراکم و سخت هستند و انعطاف‌پذیری ندارند، جان فرناندز آنها را در یک طبقه جای‌داده است. پیش‌ساخته سازی می‌تواند با مصالح متنوعی انجام شود، اما انتخاب مصالح به موضوعات متعددی بستگی دارد، ازجمله مدت‌زمان سرویس‌دهی ساختمان، قیمت، شیوه تولید و ساخت، زیبایی و پاسخگویی به نیازهای عملکردی، روش نصب و غیره. امروزه کمپوزیت ها و مواد نانو کاربرد گسترده‌ای در ساختمان‌سازی به‌طور عام و پیش‌ساخته سازی به‌طور خاص پیداکرده‌اند هرچند که هنوز مواد و مصالح سنتی از قبیل چوب، فولاد و بتن نیز کاربرد زیادی دارند.
برای مثال برای استفاده در سازه هنوز بتن و فولاد جایگزینی ندارند زیرا شیوه کار، ماشین‌آلات، نیروی انسانی برای کار با این مصالح بسیار فراهم بوده و ویژگی‌های آنها برای طراحان و سازندگان بسیار آشناست. در ساختمان‌های کوچک حتی چوب هم می‌تواند به‌عنوان سازه مورداستفاده قرار گیرد. برای نما می‌توان از فلزاتی مثل مس، برنز و الياژهای بادوامی مثل فولاد ضدزنگ و تیتانیوم استفاده کرد.
۳ روش فرایند تولید در ساختمان های پیش ساخته
فرایند تولید در پیش‌ساخته سازی متنوع است و به عوامل زیادی بستگی دارد از قبیل نیروی کار، ابزار و مصالح و نوع طرح.
سه مرحله اصلی فرآیند تولید به‌قرار زیر است:
مرحله اول: روش ماشین‌کاری در سازه‌های پیش‌ساخته
در این روش متریال در یک خط تولید مکانیزه حرکت می‌کنند و در طول اين خط ابزار مختلفی همچون اره، دریل، دستگاه پرداخت، دستگاه حکاکی و رنده، ماشين تراش و سی ان سی cnc وجود دارد. برای قطع کردن به شيوه waterjet و plasma cutting و laser cutting استفاده می‌شود. واتر جت خیلی کند و تعمير و نگهداری دستگاه آن خیلی زیاد می باشد. برش پلاسما سریع است اما به دلیل گرمایی که ایجاد می‌کند گاهی اوقات مشکل‌ساز می شود و برش لیزری از دقت بالایی برخوردار است اما همان مشکل گرمای زیاد ایجادشده در محل برش را با خود دارد.
مرحله دوم: شکل‌دهی (Moldin)
Molding فرایندی از تغيير شکل دادن، ریخته‌گری، سوراخ‌کاری و پرس‌کاری است که به‌صورت سرد انجام می‌شود.
مرحله سوم: ساخت مکانیکی، جوشکاری، چسباندن
در این مرحله قطعات ساخته‌شده در مراحل قبل به یکدیگر متصل شده و قطعات اصلی تشکیل‌دهنده ساختمان ساخته می‌شوند. شیوه‌های کار در این مرحله بسیار متنوع است اما می‌توان آنها را در سه شیوه کلی اتصال به روش مکانیکی، اتصال با جوش و اتصال با چسب، طبقه‌بندی کرد:
اتصالات مکانیکی: معمولاً برای فلزات استفاده و در آن بلت، پیچ، پرچ به‌کاربرده می‌شود. استفاده از اتصالات مکانیکی موجب می‌شود که باز کردن قطعات از یکدیگر برای تخریب و با انجام تعمیرات به اسانی صورت گیرد.
جوشکاری: به روش‌های گوناگون انجام می‌شود و کاربرد آن بیشتر برای ساخت اعضای سازه‌ای است.
چسباندن: در این روش دو یا چند قطعه توسط چسب به یکدیگر متصل شده و معمولاً برای اتصال قطعات سبک مورداستفاده قرار می‌گیرد. با پیشرفتی که امروزه در تکنولوژی ساخت و تولید چسب‌ها ایجادشده گاهی قطعات سنگین را نیز می‌توان با چسب به یکدیگر متصل کرد. چسب‌ها بیشتر برای اتصال مصالحی از قبیل شیشه، سرامیک، چوب، پلیمر مورداستفاده قرار می‌گیرند. استفاده از چسب در اتصالات باعث می‌شود که آزادی عمل درباز کردن قطعات از یکدیگر نسبت به اتصالات مکانیکی کاهش پیدا کند.
شیوه‌های مختلف تولید ساختمان به روش صنعتی
چهار رویه در تولید ساختمان به روش صنعتی وجود دارد که به‌قرار زیر هستند:
Made-To-Stock(MTS): در این روش طرح‌های استانداردی وجود دارد و سازندگان بر اساس استراتژی‌های بازرگانی و بازاریابی ساختمان‌های پیش‌ساخته را تولید می‌کنند.
Assemble-To-Stock(ATS): در این روش هم طرح‌های استاندارد وجود دارد ولی مشتریان می‌توانند از بین گزینه‌های محدودی، بعضی از مصالح را انتخاب نمایند.
Made-To-Order(MTO): در این شیوه چندین طرح وجود دارد و مشتری‌ها می‌توانند از بین طرح‌های موجود انتخاب نمایند در این شیوه همچنین برای انتخاب در و پنجره و سایر اجزای ساختمان نیز گزینه‌های متعددی برای مشتری وجود دارد.
Engineered-To-Order(ETO): در این شیوه هیچ طرحی از پیش تهیه‌شده‌ای وجود ندارد و طرح، نوع جزييات و قطعات ساختمان می‌تواند تماماً بر اساس نظرات مشتری طراحی و تولیدشده و کاملاً سفارشی باشد هرچند که برای کاهش هزینه‌ها گاهی از قطعات ساخته‌شده در سایر شیوه‌ها هم استفاده می‌شود.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!
