بررسی تأثیر فرم ساختمان‌های بلند بر پایداری سازه‌ای آنها با هدف کاهش مخاطرات زلزله نمونۀ موردی: تأثیر پارامتر شکل پلان

نوع مقاله : پژوهشی کاربردی

نویسندگان

1 پژوهشگر دورۀ دکتری، دانشکدۀ معماری، پردیس هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استاد دانشکدۀ معماری، پردیس هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استاد پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

4 استادیار دانشکدۀ معماری و شهرسازی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

پیشگیری از مخاطرات همواره جایگزین بهتری از مدیریت و درمان آن است. کشور ما جزو ده کشوری است که با توجه به شرایط طبیعی و جغرافیایی در معرض بیشترین مخاطرات طبیعی قرار دارند. با توجه به وجود گسل‌های فعال فراوان، زلزله به‌عنوان مهم‌ترین مخاطره، تاکنون خسارات فراوانی را در ایران سبب شده است. به همین دلیل موضوع پیش‌بینی خطر زلزله و اتخاذ تمهیداتی برای کاهش آسیب‌پذیری بناها، از اولویت‌های طراحان و سازندگان کشور و آیین‌نامه‌های موجود است. از سوی دیگر، بناهای بلندمرتبه با توجه به وسعت زیربنا، اسکان جمعیت زیاد، تأثیر بر محیط پیرامون و ویژگی‌های خاص سازه‌ای، از اهمیت بیشتری در کاهش آسیب‌پذیری برخوردارند. در این مقاله، به شاخص‌های گوناگون معماری و سازه‌ای مؤثر بر بهینه‌سازی و پایداری بیشتر این بناها در برابر نیروهای واردشده اشاره شده و سپس به بررسی تأثیر شکل پلان معماری آنها بر افزایش کارایی سازه‌ای و پایداری بیشتر این بناها در برابر نیروی زلزله پرداخته شده است. پژوهش از نوع کمّی است و با کمک فنون مدلسازی و شبیه‌سازی صورت گرفته است. برای سنجش و ارزیابی دقیق تأثیر شاخص‌ها، از نرم‌افزارهای معتبر معماری (Rhinoceros) و سازه‌ای (SAP2000) بهره برده شده است. براساس نتایج به‌دست‌آمده، گرچه تأثیر تعداد اضلاع پلان در برخی شاخص‌های پایداری چون جابه‌جایی نسبی میان طبقات و حداکثر جابه‌جایی طبقات سازه‌ای کمتر مشهود است، در زمان تناوب اصلی سازه و نیز وزن سازه‌ای واحد مساحت، تفاوت روشن‌تری را بیان می‌کند و رابطۀ عیان‌تری را میان تعداد اضلاع و وزن مصالح نشان می‌دهد. براساس نمودارها، به‌طور کلی اشکال پلان با اضلاع بیشتر، رفتاری با سختی کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر را نشان می‌دهند، اما در عین‌حال وزن سازه‌ای کمتری دارند و بر این اساس فرم‌های بهینه را تشکیل می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


  1. اردکانی، امیررضا؛ علاقمندان، متین (1394). «نقش تعامل معمار و مهندس سازه بر بهینه‌سازی ساختمان‌های بلند»، دومین کنفرانس بین‌المللی ساختمان‌های بلند، آذر- دی‌ 1394، برج میلاد تهران.
  2. امبرسیز، نیکولاس نیکولاس؛ ملویل، چارلز پیتر (1370). تاریخ زمین‌لرزه‌های ایران، ترجمۀ ابوالحسن رده تهران: آگاه.
  3. امینی، الهام (1384). «تبیین مفهوم بافت شهری و نقش آن در کاهش خطرات ناشی از زلزله»، مجموعه مقالات کنفرانس بین‌المللی مخاطرات زمین، بلایای طبیعی و راهکارهای مقابله با آنها. دانشگاه تبریز، 5 تا 7 مهر.
  4. بمانیان، محمدرضا (1379). «بررسی عوامل مؤثر بر شکل‌گیری ساختمان‌های بلند در ایران». رسالۀ دکتری معماری. پردیس هنرهای زیبا. دانشگاه تهران.
  5. چارلسون، اندرو (1389). طراحی لرزه‌ای برای معماران، مقابله‌ای هوشمندانه با زلزله، ترجمۀ محمود گلابچی و احسان سروش‌نیا. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
  6. حسینی، میرهادی (1395). «جغرافیای تاریخی زلزله در ایران؛ اسناد مهلرزه‌ای». فصلنامۀ علمی- پژوهشی و بین‌المللی جغرافیای ایران، سال چهاردهم، ش 49. 453-433.
  7. شولر، ولفگانگ (1977) سازه‌های ساختمان بلند. ترجمۀ حجت‌الله عادلی. چ پنجم، تهران: انتشارات دهخدا.
  8. صادق‌زاده، اکبر (1376). «نقدی بر اندیشۀ ساختمان‌های بلند در ایران». جغرافیا و برنامه‌ریزی. بهار، تابستان، پاییز، زمستان 1376، ش 5: 117-101.
  9. صفوی، سیدیحیی (1380). «ملاحظاتی بر بلندمرتبه‌سازی در تهران: ساختمان‌های بلندمرتبه در تهران». رشد آموزش جغرافیا، ش 85: 29-18.
  10. گلابچی، محمود؛ گلابچی، محمدرضا (1392). مبانی طراحی ساختمان‌های بلند. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
  11. مقیمی، ابراهیم (1393). دانش مخاطرات (برای زندگی با کیفیت بهتر). چ دوم. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.

 

[12] Alaghmandan, M., Elnimeiri, M. (2013). “Reducing Impact of Wind on Tall Buildings through Design and Aerodynamic Modifications (Architectural and Structural Concepts to Mitigate Wind Effect on Tall Buildings)”. Architectural Engineering Conference 2013 (AEI). Pennsylvania State University, State College, Pennsylvania, USA. Published by ASCE.

[13] Amin, J.A; Ahuja, A.K. (2010). "Aerodynamic Modifications to the Shape of the Buildings: A Review of the State-Of-The-Art". Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), Vol. 11, 4:433-450

[14] Baker, W., Besjak C., Sarkisian, M., Lee, P., Doo, C. (2010). “Proposed Methodology to Determine Seismic Performance Factors for Steel Diagrid Framed Systems”, 13th U.S. Japan Workshop, 2010

[15] Boake, T.M. (2014). “Diagrid Structures Systems Connections Details”, 2014 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel P.O. Box 44, 4009 Basel, SwitzerlandPart of De Gruyter.

[16] Jani, K., Patel, P. (2013). “Analysis and Design of Diagrid Structural System for High Rise Steel Buildings”, Chemical, Civil and Mechanical Engineering Tracks of 3rd Nirma University International Conference on Engineering (NUiCONE-2012), Procedia Engineering 51 (2013) 92 – 100

[17] Khan, R., Shinde, S.B. (2015). “Analysis of Diagrid Structure in Comparison with Exterior Braced Frame Structure”, IJRET: International Journal of Research in Engineering and Technology, Volume: 04 Issue: 12, Dec-2015

[18] Moon, K. (2008). “Material Saving Design Strategies for Tall Buildings Structures”, CTBUH 8th World Congress, 2008

[19] Moon, K. (2012). “Sustainable Structural Design of Contemporary Tall Buildings of Various Forms”, CTBUH 2012 9th World Congress, Shanghai

[20] Taranath, B.S. (1988). Structural Analysis & Design of Tall Buildings, Published by McGraw Hill.

[21] See information in: http://www.fosterandpartners.com/projects/, June, 2017