ساختمانهای بلند از ابتدای شکلگیری تمدنهای بشری تاکنون، همواره توجه انسانها و جوامع بشری را به خود جلب کردهاست. وقوع انقلاب صنعتی در اروپا و تحولاتی که در پی آن در قرنهای هجدهم و نوزدهم میلادی حادث شد، تغییرات اساسی در روش زندگی مردم به دنبال داشت و عواقب آن، وقوع اختراعات این روند را سرعت بیشتری بخشید.
این تحولات سبب ایجاد شهرهای جدید و به دنبال آن بهرهگیری از ساختمانهای بلند با شیوه امروزی بهعنوان یکی از راهحلهای توسعه شهری مورداستفاده قرار گرفت. احداث ساختمانهای بلند در فضای شهر با وجود مسائل و مشکلاتی که به همراه دارد، امروزه بهعنوان نیازی جدی و راهحلی مهم برای بهحداقلرساندن بسیاری از مسائل شهرسازی به کار میرود.
بهترین تعریف برای ساختمانهای بلند
درمورد ساختمان بلند تعریفی واحد و دقیق بهصورت رسمی ارائه نشده که در آن، اجماعی بین همه مراجع رسمی ملی و جهانی وجود داشتهباشد. هریک از متخصصان مرتبط با ساختمان، تعریف متفاوتی از ساختمانهای بلند ارائه دادهاند که عبارتاند از:
از دیدگاه مهندسی سازه:
ساختمان بلند، ساختمانی است که در طراحی و اجرای آن، نیروهای جانبی باد و زلزله تأثیرگذارتر و مهمتر از نیروهای عمودی باشند.
از دیدگاه معماری:
ساختمانی بلند محسوب میگردد که نسبت قطر آن حداقل برابر ۳/۱۴ باشد؛ به عبارتی یعنی تعداد طبقات آن حداقل ده طبقه است.
از دیدگاه حریق:
ساختمانی بلند است که طبقات بالای آن برای ماشینهای آتشنشانی قابلدسترس نیست. برایناساس، در ایران هر بنایی که بالای ۲۳ متر باشد؛ ساختمان بلند به حساب میآید.
از دیدگاه مسائل اجتماعی و خانواده:
بنایی بلند است که نظارت بر فعالیت کودکان در محوطه و فضای باز مشکل باشد. برایناساس ساختمان بیش از ۳۲ متر ساختمانی بلند است. در مجموع بلند بودن ساختمان، امری نسبی بوده و به ارتفاع ساختمانهای مجاور نیز مربوط میشود. برای مثال یک ساختمان سی طبقه در شهرهایی مانند نیویورک ساختمانی کوتاه به شمار میآید، درحالیکه همان بنا در اروپا یا ایران بلند محسوب میگردد.
ساختمانهای بلند و آسمانخراش دارای تفاوتهایی هستند؛ بهطوریکه در ساختمانهای بلند لزوماً در تمامی طبقات کاربری اداری، مسکونی و غیره وجود ندارد، اما آسمانخراشها تعداد قابلتوجهی از آنها را کاربریهای مختلف تشکیل داده است. به عبارتی دیگر، آسمانخراشها زیرمجموعه ساختمانهای بلند هستند. بهطورکلی، به ساختمانهای بلندتر از ۳۰۰ متر فوق بلند و به ساختمانهایی با ارتفاع بیش از ۱۵۰ متر آسمانخراش گفتهمیشود.
تاریخچه ساختمانهای بلند در جهان
تاریخچه ساختمانهای بلند برمیگردد به زمان برج مشهور بابل که تاکنون موضوعی چالشبرانگیز در حیات بشری بودهاست. اصلیترین انگیزههای ساخت سازههای بلند در طول تاریخ عبارتاند از:
۱. توجه به آسمان، جهان ماورا و میل بشر برای رسیدن به بهشت؛
۲. نگاه به جهان از فرازی بالاتر؛
۳. جلبتوجه بهسوی محل و یا ساختمانی خاص؛
۴. برتریجویی برای بالاترین بودن؛
۵. بهرهگیری هرچه بیشتر از زمینی که دارای ارزش بالایی است.
بیشتر ساختمانهای بلند دوران باستان سازه بنایی داشتند، اما در روم باستان از مصالحی شبیه به بتن نیز در ساختوسازها استفاده میشد که بهترین نمونه کاربرد آن در بنای مشهور پانتئون در رم میباشد. اغلب این مصالح در نمای بیرونی دیده نمیشود، بلکه لایهای از آجر روی این سازه بتنی را پوشانده است.
در نیمه قرن نوزدهم، رفتهرفته اسکلت فلزی جای سازه بنایی سنگین را در ساخت ساختمانهای چندطبقه گرفت. با سازههای بنایی، ساختمان سنگین و حجیم میشد. ازآنجاکه بار ساختمانها همزمان با افزایش حجم و ارتفاع افزایش مییابد، بلندی بنا، خواهناخواه محدود میگردید. به این صورت نوع جدیدی از ساختوسازها رواج یافت؛ ایستگاههای راهآهن، کارخانهها، انبارهای بزرگ و غیره از این نوع سازهها هستند.
عوامل تاثیر گذار در توسعه ساختمان های بلند
عوامل متعددی در نیل بشر به ساختمانهایی بلندتر نقش دارد که از جمله مهمترین آنها میل به کسب اقتدار و شهرت در ذات بشر است که سبب جهتدهی به مسائل فنی، اقتصادی، اجتماعی و غیره میشود. مهمترین عوامل آسمانخراشها به چهار دسته تقسیم میشود:
۱. عوامل اقتصادی و اجتماعی ۲. توسعه سیستمهای مکانیکی و الکتریکی ۳. ابداع و تولید مصالح پربازدهتر ۴.افزایش توانمندی علمی و تکنیکهای سازهای.
بسیاری از برجها و ساختمانهای بلندی که امروزه توسط کشورها، مؤسسهها و شرکتهای تجاری ساخته میشود، نشانگر قدرت و ثروت این مجموعهها هستند. ابداع سیستمهای سازهای جدید مانند هستههای برشی در مرکز پلان یا سیستمهای لولهای یا لولههای دستهشده و غیره مهمترین عامل توسعه آسمانخراشها است.
بارهای وارد بر ساختمانهای بلند و آسمانخراش
بارهای وارد بر ساختمانهای بلند دو منبع اصلی دارد؛ ۱. ژئوفیزیکی و ۲. مصنوعی. نیروهای ژئوفیزیکی را که نتیجه تغییرات مداوم در طبیعت هستند، میتوان به نیروهای جاذبه زمین، نیروهای ناشی از تغییرات جوی و زلزله تقسیم کرد. منابع بارگذاری مصنوعی ممکن است تکان ناشی از حرکت اتومبیلها، آسانسورها، ماشینهای مکانیکی و غیره باشند. در تقسیمبندی دیگر میتوان بارها را به دودسته بارهای ثقلی و جانبی دستهبندی کرد.
بار ثقلی ترکیب بار مرده و زنده است که بهصورت عمودی عمل میکند و در ستونها و دیوارها تنش فشاری ایجاد مینماید. بار جانبی باری است که بهصورت افقی بر سازه وارد میشود. از مهمترین بارهای جانبی به باد و زلزله میتوان اشاره کرد. نوع آخر بارها را میتوان به بارهای استاتیکی و بارهای دینامیکی تقسیم نمود. بارهای استاتیکی مانند بار مرده، بار زنده، بار برف و غیره. از بارهای دینامیکی هم میتوان به بار ناشی از انفجار، نیروی باد و غیره اشاره نمود. فرق اساسی بارهای مرده با بارهای زنده در این است که بارهای زنده متغیر و غیرقابلپیشبینی هستند، مقدار و راستای ثابت ندارند. بارهای مرده عبارتاند از: قسمتهای باربرساختمان، کف، روکاری سقف و غیره. مجموع وزن همه این قسمتها، بار مرده را تشکیل میدهد.
نیروی زلزله و اثرات آن روی ساختمانهای بلند
دررابطهبا موضوع زلزله و ساختمان بلند لازم است ابتدا شناخت کلی نسبت به زلزله و مشخصات آن کسب شود. به همین منظور ابتدا به ماهیت زلزله اشاره میگردد. سپس زلزله خیزی ایران بررسی شده و بعد از آن علل و عواملی که در وقوع زلزله مؤثر بوده را موردتوجه قرار میدهند. ازآنجاییکه زلزله پدیدهای طبیعی است، بنابراین زلزلهها را نباید بهعنوان فاجعه، بلکه باید بهعنوان یک ضرورت سالم ساز تلقی کرد.
ساختمانها بر اثر امواج زلزله مرتعش میشوند که این ارتعاشات در سه جهت طولی، عرضی و قائم به وجود میآید. این تغیر شکلها در ساختمانها به یکی از حالات محوری، خمش، برشی، پیچشی و یا ترکیبی از آنها خواهد بود.
عوامل مؤثر در آسیبپذیری ساختمانها را میتوان بهصورت زیر بیان کرد:
الف) خصوصیات زمینشناسی محل احداث ساختمان بلند؛
ب) محل قرارگیری ساختمان بلند و همجواری با سایر عناصر؛
پ) فرم ساختمان بلند و نحوه قرارگیری و ارتباط عناصر آن؛
ت) مقاومت مصالح تشکیلدهنده ساختمان؛
ث) بههمپیوستگی کامل عناصر و اجزای ساختمان بلند و اتصالات آنها؛
ج) وزن ساختمان؛
چ) کیفیت اجرای ساختمان بلند؛
ح) ازدسترفتن مقاومت ساختمان بلند باتوجهبه گذشت زمان.
سازههای متداول ساختمانهای بلند
سیستمهای سازهای ساختمانهای بلند را میتوان بهطورکلی به دو بخش، سازه داخلی و سازه خارجی تقسیم کرد. سازه داخلی به ۱۳ بخش تقسیم میشود که عبارتاند از:
۱. سیستمهای مقاوم در برابر برش (دیوارهای برشی و دیوارهای برشی لولهای)
۲. دیوار باربر
۳. قاب مهاربندیشده
۴. قاب صلب
۵. قاب خمشی مهاربندیشده
۶. سیستمهای مرکب از قاب و دال مسطح
۷. سیستمهای مرکب از قاب و دیوار برشی
۸. خرپاهای کمربندی و خرپاهای کلاهی
۹. سازه تکمیلکننده بیرونی متکی بر هسته
۱۰. سیستمهای مرکب از قاب و هسته توام با خرپاهای کمربندی صلب
۱۱. سازه تیر دیواری
۱۲. سیستمهای طرهای
۱۳. سیستمهای معلق
منظور از سازه داخلی و خارجی در ساختمانهای بلند چیست؟
دو نوع اصلی سیستمهای باربر جانبی در سازههای داخلی، دیوارههای برشی، خرپاهای برشی و قابهای صلب هستند. همچنین سیستم بسیار مهم دیگر در این نوع سازهها، سازه تکمیلکننده بیرونی متکی بر هسته است که امروزه به طور وسیعی در ساختمانهای بلند به کار میرود.
سازه خارجی به ۵ مورد تقسیم شده که عبارتاند از: ۱. سیستمهای لولهای، ۲. دایاگرید، ۳. خرپای فضایی، ۴. ابرقاب و ۵. برون سازه. وضعیت بخش خارجی ساختمان، بیش از هر نوع ساختمان دیگر، در ساختمانهای بلند از اهمیت سازهای ویژهای برخوردار است که ناشی از بلندی این ساختمانهاست و به معنی آسیبپذیری بیشتر در برابر بارهای جانبی، بهخصوص بارهای ناشی از باد میباشد.
صفحات سازهای ساختمانهای بلند
سیستم سازهای هر ساختمان متشکل از صفحات سازهای قائم و صفحات سازهای افقی است. ترکیب و اتصال مناسب و کافی این صفحات، شرایط پایداری یک ساختمان را فراهم میکند. عناصر تشکیلدهنده هر یک از این صفحات میتواند از فولاد، بتن و یا سایر مصالح باشد. در ساختمانهای بلند نیز انواع سیستمهای مقاوم سازهای با استفاده از صفحات سازهای قائم و افقی شکل میگیرد.
صفحات سازهای قائم: همچنان که در بخشهای قبل بیان شد، صفحات سازهای قائم میتواند از قابهای ساده مهاربندیشده و یا قابهای صلب تشکیل شود. صفحات سازهای قائم در دو جهت عمود برهم قرار میگیرند تا یک سیستم سهبعدی را ایجاد نماید. این صفحات میتواند در دو جهت قاب ساده مهاربندیشده یا قاب صلب بوده یا اینکه در یکجهت قاب ساده مهاربندیشده در جهت دیگر قاب صلب باشد.
صفحات سازهای افقی: صفحات سازهای افقی مانند دیافراگمهای صلب نقش توزیع و انتقال نیروهای کف را به صفحات سازهای قائم به عهده دارد. این صفحات سازهای از تیرهای اصلی و فرعی سقف تشکیلشده و با یک پوشش سخت مانند یک دال بتنی تکمیل میشود. یکی از مهمترین روشها برای اجرای سقف در ساختمانهای بلند استفاده از سقفهای با جان باز و یا سقفهای توخالی میباشد.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!!