طراحی ساختمان بلند مرتبه یا برج با توجه به تراکم جمعیت و قیمت گران زمین در شهر های پر جمعیت و شلوغی مانند تهران متداول است. طبق تعریف، برج ، ساختمانی است که نسبت ارتفاع به عرض آن زیاد باشد . طبق تعریف دیگری ارتفاع آن بیشتر از ۱۲ طبقه باشد. برج ها با اهداف مختلفی طراحی می شوند مانند برج های مسکونی ، گردشگری و محل نصب آنتن های مخابراتی. طراحی برج ها از منظر اقتصادی و اجتماعی همیشه چالش برانگیز بوده است، اما پس از تصمیم به احداث برج ، طراحی سازه ی آن چالش بزرگ دیگری است.
ضوابط طراحی ساختمان بلند مرتبه
در طراحی ساختمان بلند مرتبه هدف طراح ، حصول اطمینان از عملکرد یکپارچه این سه مورد است: جذب بار طبقات، انتقال بار به زمین و پایداری کل سازه در مقابل بارهای جانبی. ضوابط بلند مرتبه سازی نظام مهندسی موارد مورد نیاز برای لحاظ کردن در طراحی برج ها را ذکر کرده است.
یکی از مهم ترین چالش های طراحی برج ، افزایش اهمیت نیروهای جانبی است. مقابله با نیرو های جانبی به ویژه نیروی باد و زلزله ، در بلند مرتبه سازی نیاز به رعایت ضوابط ویژه ای دارد.
ضوابط خاص دیگری که باید در طراحی سازه بلند مرتبه رعایت شود، ضوابط آتشنشانی است. برخی ضوابط آتشنشانی که نیاز است در طراحی برج رعایت شوند عبارت‌اند از: تنظیم تهویه و فشار به صورت مکانیکی در محفظه پله خروجی، حداقل عرض ۱۰/۱ متری راه خروج، مجهز شدن ساختمان به تجهیزات کشف و اطفای حریق و امداد و نجات مطابق با مبحث سوم مقررات ملی ساختمان، مجهز بودن برج به برق اضطراری برای تامین برق تجهیزات کشف و اطفای حریق و روشنایی راه های ورود و خروج و برخی ضوابط دیگر. رعایت تمام این ضوابط برای طراحی برج اجباری می باشد.
ضوابط طراحی ساختمان بلند مرتبه
در طراحی ساختمان بلند مرتبه برای مقاومت در برابر زلزله ارتفاع ساختمان در محاسبه متغیرها موثر است. زمان تناوب اصلی نوسان به ارتفاع ساختمان بستگی دارد. در انتخاب سیستم سازه ای مانند سیستم دیوار برشی و غیره نیز برای هر روش یک حداکثر ارتفاع تعیین شده است. مقدار مجاز تغییر مکان نسبی طبقات در ساختمان نیز به ارتفاع ساختمان بستگی دارد.
در طراحی سازه بلند مرتبه باید اهمیت ویژه ای به نیروی باد داده شود. زیرا با افزایش ارتفاع، سرعت و فشار باد افزایش می باید و بر ساختمان اثر بیشتری می گذارد. در ساختمان های بلند مرتبه نیروی باد از نیروی زلزله مهم تر می شود و به نیروی غالب در طراحی تبدیل می شود. در طراحی برج ها باید سختی سازه و سایر ویژگی های دینامیکی آن به نحوی باشد که هم فرکانس گردباد نشود تا پدیده تشدید رخ ندهد. در واقع نوع طراحی این سازه ها در برابر نیروی باد، باید دینامیکی باشد نه استاتیکی.
طراحی ساختمان بلند مرتبه فلزی
در طراحی ساختمان بلند مرتبه با اسکلت فلزی ، از سیستم های طراحی متفاوتی استفاده می شود از جمله قاب های مهار شده ، سیستم های مرکب از قاب و دیوار برشی و سیستم های مرکب از قاب و مهاربندی که این روش ها، معمول و متداول هستند. به جز روش های گفته شده برخی روش های جدید مانند سیستم لوله ای، مهار بازویی و کمربند خرپایی اخیرا مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب هر کدام از این روش ها در بلند مرتبه سازی به موقعیت جغرافیایی برج ، میزان لرزه خیزی منطقه احداث سازه ، سرعت وزش باد در محل سازه و موقعیت ساختمان های اطراف برج بستگی دارد.
طراحی برج بتنی
طراحی سازه بلند مرتبه بتنی ابتدا یک چالش بزرگ بود. زیرا با افزایش ارتفاع ابعاد تیر و ستون های طبقات پایین بسیار افزایش می یافت و همچنین پدیده خزش مشکل ساز می شد. با استفاده از بتن پر مقاومت در ساختمان های بلند مرتبه ، این مساله حل شد.
طراحی برخی از مشهورترین سازه های بلند مرتبه
برج خلیفه با ارتفاع حدود ۸۰۰ متر یکی از بلندترین سازه های ساخت بشر است. طراحی و ساخت این آسمان خراش حدود ۶ سال به طول انجامید. در طراحی این برج از سیستم ابداعی استفاده شده است، سیستم سازه ای قاب بندی شده ی یکپارچه لوله ای.
برج تایپه ۱۰۱ ، در کشور تایوان با ارتفاع حدود ۵۰۰ متر یکی دیگر از بلندترین آسمان خراش های جهان است. این ساختمان در یکی از زلزله خیز ترین مناطق جهان قرار دارد اما وجود یک میراگر ۶۶۰ تنی بین طبقات ۸۷ تا ۹۲ این ساختمان، اثرات بادهای شدید را خنثی می کند.
نرم افزار های مورد استفاده در طراحی ساختمان بلند مرتبه
از نرم افزار های مورد استفاده در طراحی ساختمان بلند مرتبه می توان به اتوکد، ایتبس، تکلا استراکچر (در سازه های فلزی) اشاره کرد.
هزینه طراحی ساختمان بلند مرتبه
قیمت طراحی ساختمان بلند مرتبه با توجه به تعرفه نظام مهندسی تعیین می شود. با افزایش طبقات و متراژ قیمت واحد افزایش می یابد. پیچیدگی های معماری ، باعث افزایش قیمت طراحی سازه می شود.
