سیستم سازه ای ساختمان های بلندStructural system of tall buildings

[معصومه نادعلی]

پردیس فناوری کیش _طرح مشاوران ومتخصصان مدریت گروه فنی و مهندسی



در دهه‌های گذشته سیستم‌های سازه‌ای مورد استفاده در ساختمان‌های بلند شامل سیستم‌هایی همچون قاب صلب، قاب
مهاربندی شده، دیوارهای برشی و یا ترکیبی از این سیستم‌ها بوده است.
اما امروزه سیستم‌های نوینی همچون سیستم‌های لوله‌ای، کمربندهای خرپایی و شبکه قطری تحولی در ساختمان های بلند
هم از نظر معماری و هم از نظر سازه‌ای به وجود آورده است.

بررسی سیستم های سازه ای ساختمان های بلند 
سیستم سازه ای لوله ای:
لوله یک سیستم طراحی سازه ای است که در ساختمان های بلند به کار برده می شود و به آنها توانایی مقاومت در برابر
بارهای جانبی از طرف باد و فشارهای لرزه ای و… را می دهد.
سیستم لوله ای به صورت یک استوانه توخالی و مشبک عمود به زمین عمل می کند.
این لوله ها می توانند توسط بتن، فولاد یا کامپوزیت ساخته شوند که در نوع ساده آن ستون هایی با فاصله نزدیک توسط تیرهای
عمیق اسپندرال در محیط خارجی ساختمان به یکدیگر گره خورده اند. قاب صلبی که این مجموعه از ستون ها و تیرها تشکیل
می دهد، منجر به یک “لوله” ساختاری متراکم و قوی در قسمت بیرونی می شود. 
از آنجایی که یک قاب سخت جانبی می تواند در برابر فشارهای جانبی مقاومت کند، ستون های داخلی را می توان در هسته
قرار داد و از نظر تعداد کمترند. محیط داخلی می تواند برای مقاومت در برابر جاذبه مقاوم شود که در اینصورت اشکوب می تواند
بدون ستون باشد.

سیستم هسته و پایه:
این سیستم تیرهای عمیقی را داخل شفت بتن آرمه به کار می برد که باعث بالا رفتن وزن ساختمان می شود.
تیربست به مقاومت ساختمان در برابر فشار باد کمک می کند و عمل فشرده سازی نیروهای جانبی در اطراف ساختمان را
انجام می دهد.

قاب مهاربندی شده:
این نوع سیستم، از مهاربندی برای مقاومت هرچه بیشتر ساختمان در برابر فشار های جانبی استفاده می کند که همچنین
باعث استحکام تیرها و ستون ها در برابر خم شدن می شود.
این سیستم اجازه استفاده از استوانه در امتداد ارتفاع ساختمان را می دهد.
ساخت و تعمیر آسان این سیستم، آنرا به یکی از بهترین سیستم های اقتصادی تبدیل کرده است.

قاب صلب:
این سیستم به وسیله ستون و تیر پابرجا می ماند و اسلب ها به وسیله اتصالات صلبی به یکدیگر متصل می شوند.
به اتصالات صلب اتصالات ثابت نیز می گویند.
تفاوت سیستم لوله ای و صلبی این است که این سیستم دارای دهانه بلندی است، در صورتی که در سیستم لوله ای اینگونه
نیست.

جدیدترین سیستم های سازه ای
قاب دیوار:
به دسته ای از سازه می گویند که از یک سری دیوارهای بتنی نزدیک به هم برای حمایت از تیر و اسلب ها تشکیل شده است.
این سیستم در برابر بارهای جانبی مقاوم تر است.

جفت دیوار:
سیستمی که از دو دیوار متصل بهم استفاده می کند و ستون ها و تیرها نقش متصل کننده را بین دیوارهای برشی داخلی ایف
ا می کنند.

دیوار برشی:
سیستمی که از دیوارهای بتنی فوق سنگین مقاوم در برابر نیروهای افقی طول آنها استفاده می کند و همچنین به عنوان
مهاربندی چارچوب بتنی عمل می نماید.
همچنین به عنوان یک ستون عمودی عمل می کند که هم فشار جانبی و هم فشار گرانش را تحمل می نماید.

دیگر انواع سیستم های
سازه ای ساختمان های بلند عباتند از سیستم ترکیبی، دیوار صلیبی، دیوار ستون فقرات، لوله در لوله و لوله مهاربندی شده

انواع سیستم های پیش ساخته
سیستم های باربر صندوق های خود متکی که یکی از زیر مجموعه های انواع سیستم های سازه ای ساختمان های بلند قرار
می گیرد. این صندوق ها در واقع واحدهای سه بعدی پیش ساخته هستند که به صورت بخش های ساخته شده به محل پروژه
انتقال داده شده در همان مکان به یکدیگر متصل شده و به سازه ای با دیوار باربر می باشد.

انواع سیستم های ساختمانی پیشرفته
ساختمان ها با توجه به ارتفاعی که میزان تاب آوری متفاوتی در برابر نیروهای وارد بر خود دارند. ضمن آنکه نوع کاربری سازه
انتخاب نوع سیستم سازه را متفاوت کرده است.
به همین ترتیب این سیستم ها را به دو دسته و در انواع مختلفی تقسیم بندی کرده اند که به شرح زیر می باشد:
[list=1]
[*]انواع سازه های ساختمانی در سازه های بلند

[*]سیستم های باربر دیوارهای موازی

[*]سیستم های باربر هسته ها و دیوارهای باربر نمایی

[*]سیستم های باربر صندوق های خود متکی

[*]سیستم های باربر دال طره شده

[*]سیستم های باربر دال مسطح

[*]سیستم های باربر فاصله گذاری

[*]سیستم های باربر معلق

[*]سیستم های باربر خرپاهای متناوب

[*]سیستم های باربر قاب صلب

[*]سیستم های باربر قاب و هسته مرکزی

[*]سیستم های باربر قاب خرپایی

[*]سیستم های باربر قاب با خرپاهای کمربندی و هسته مرکزی

[*]سیستم های باربر لوله در لوله

[*]سیستم های باربر لوله های دسته شده

[*]مهاربندی
[/list]مهاربندهای سازه‌ای فولادی یکی از روش های متداول لرزه‌بندی است. در این روش، سازه در برابر نیروهای جانبی باد و زلزله
عملا همچون خرپایی است که بادبندها اعضای قطری و ستون‌ها کش‌های قطری آن می‌باشد. مهاربندی‌ها اگر چه عمدتا در
سازه‌های فولادی متداول است، اما گاهی ساختمان‌های بتنی هم مهاربندی می‌شوند

دیوار برشی
دیوار برشی بتن آرمه سیستم کاملا مناسب و باصرفه‌ای برای لرزه‌بندی ساختمان‌های بلند است.
سختی و مقاومت برشی زیاد رفتار نرم و عدم کاهندگی در بارهای متناوب، و قابلیت تغییر مقاومت خمشی و برشی به میزان
دلخواه در طبقات، این سیستم را بسیار جذاب و قابل اعتماد ساخته است. این دیوارها مانند یک تیر طره‌ی عمودی عمل می‌کنند
و تا ساختمان‌های ۳۵ طبقه مقرون به صرفه می‌باشند.