چکیده
متن حاضر شامل خلاصهای از تحلیل نتایج تجربی نظری تحلیلی بر روند صنعتی سازی در آسمان خراشها ,حاصل بخشی از کارهای اجرایی و تحقیقاتی بیش از چهار دهه که با تالیف حدود ۷۲ جلد کتاب و مقاله علمی پژوهشی و ترویجی بوده ,با روش میدانی کتابخانهای و اینترنتی تهیه گردیده است.
کلیدواژه: آسمان خراش-صنعتی سازی-پیش ساخته-مدولار-مونتاژ
مقدمه
رشد شتابان شهرنشینی و افزایش نیاز به فضاهای مسکونی، اداری تجاری و اقامتی بلندمرتبه، ضرورت تحول در روشهای ساختوساز را بیش از پیش آشکار ساخته است. روشهای سنتی ساخت، خارج از بحث انسانمحوری، حفظ بهتر مفاهیم تاریخی و تعلق علاوه بر زمانبر بودن، با چالشهایی همچون هزینههای بالا، کیفیت متغیر، اتلاف منابع و اثرات زیستمحیطی مواجه هستند. در پاسخ به این نیازها، صنعتیسازی ساختمان و بهویژه رویکردهای پیشساخته مدولار و چاپ سه بعدی بهعنوان ایدههای از نوآورانه و راهکارهایی نو مطرح شدهاند.
این سیستمها، علی رقم مشکلات روان شناختی محیطی به لحاظ پیچیدگی، خلاقیت و پاسخ دهی به نیازها همواره با انتقال بخش عمدهای از فرآیند ساخت به محیط کارخانه و مونتاژ سریع اجزا در محل پروژه، امکان کاهش زمان ساخت، کنترل کیفیت، ایمنی بالاتر و پایداری زیستمحیطی حائز اهمیت میباشد. علاوه بر این، ساختمانهای مدولار با انعطافپذیری طراحی، قابلیت توسعه و حتی جداسازی و انتقال، افقهای تازهای را پیش روی صنعت ساختوساز گشودهاند.
در سطح جهانی، آسمان خراشها با توجه به تعریف ESOو یونسکو از ساختمانهای بلندتر از ۱۰۰ متر, نمونههای موفقی از آن مدولار و پیشساخته ساخته و ترکیبی چاپ گرهای سه بعدی و دیجیتال مدیا در حال ساخت و یا ساخته شدهاند که نشاندهنده توان این فناوریها در تحقق پروژههای بزرگ و پیچیده هستند. اکنون، با توجه به روندهای نوظهور همچون استفاده از مواد سبک و مقاوم، فناوری پرینت سهبعدی، و سیستمهای مونتاژ روباتیک، آینده ساختمانهای آسمان خراش بیش از هر زمان دیگری به سمت صنعتیسازی حرکت میکند.
این مقاله با مروری بر تکنیکها و نمونههای جهانی، به تحلیل روندهای پیشرو در صنعتیسازی ساختمانهای بلند میپردازد و در نهایت با توجه به وجود شرکتهای ، ظرفیت و توانمندی شرکت اسکان در طراحی و توسعه این نوع پروژهها را معرفی خواهد کرد.
۲- روند پیشرفت صنعتی سازی ساختمان های بلند
۲-۱- با بررسی نمونههایی از بلندترین سازههای تاریخی در کشورهایی چون ایران ، چین، یمن و تا معماری معاصر و نمونههای ساخته شده مشاهده میشود که تداوم این روند از اواسط قرن ۱۹ در کشورهایی چون روسیه و آمریکا؛ با ساخت کریستال پالاس و ساخت قطعات پیش ساخته و مونتاژ آن در مقیاس بزرگ برگشته و در ادامه در اوایل قرن ۲۰ با طراحی و ساخت خانههایی با قطعات پیش ساخته ادامه پیدا کرده تا در نیمه دوم قرن ۲۰ با مشاهده شتابزدگی پسا جنگ جهانی دوم برای صنعتی سازی انبوه نمونههای زیادی در این حوزه دیده میشود اما میتوان شروع تفکر پیمون (مدولار) در مقیاس بزرگ را به برج کپسولی ناکاگین نسبت داد، که آزمایشهای جسورانه برای ساخت ۱۴۰ کپسول پیش ساخته و قابل تعویض که نماد معماری متابولیسم و نخستین الگو جدی واحدهای ماژولار میباشد. این روند تفکر در ادامه با رسیدن به قرن ۲۱ در حدود سالهای ۲۰۱۰تا ۲۰۲۵ با جهش دیجیتالی و تکنولوژی در معماری تا به امروز نمونههای ارزشمند زیادی را بر جای گذاشته که در ادامه به بررسی بیشتر آن میپردازیم.
۳- بررسی سبک ها و روش های ساخت
۳-۱- سیستم اسکلت فولادی پیشساخته
سیستم اسکلت فولادی پیشساخته یکی از پایهایترین و پرکاربردترین روشهای صنعتیسازی در ساختمانهای بلند است. در این شیوه، ستونها، تیرها و اتصالات فولادی در کارخانه تولید میشوند و سپس در محل پروژه مونتاژ و نصب میگردند. ساختمانهای بلندمرتبه در آمریکا و آسیا، از دهه ۱۹۶۰ تاکنون، عمدتاً بر اساس اسکلت فولادی پیشساخته شکل گرفتهاند. نمونههای اخیر نیز شامل آسمانخراشهای مدرن در نیویورک و شانگهای هستند که با ماژولهای فولادی مونتاژی ساخته شدهاند.
۳-۲- سیستم پیشساخته (Precast System)
در سیستم بتن پیشساخته، اجزای سازهای مانند ستونها، تیرها، دیوارها و دالها در کارخانه تولید و سپس به محل پروژه منتقل میشوند. این اجزا پس از حمل، در محل به یکدیگر متصل و مونتاژ میگردند. از دهه ۱۹۶۰، این سیستم در پروژههای مسکن انبوه (مانند بلوکهای مسکونی اروپای شرقی و شوروی سابق) رایج شد. امروزه، با تکامل فناوری اتصالات و ترکیب بتن پیشساخته با فناوریهای PPVC و DfMA، امکان اجرای برجهای بلند با این سیستم فراهم شده است.
۳-۳-سیستم ماژول حجمی (Volumetric Modular)
سیستم ماژول حجمی یکی از روشهای نوین ساختوساز صنعتی است که در آن فضاهای ساختمانی بهصورت ماژولهای سهبعدی کامل شامل اسکلت، دیوارها، کف، سقف و حتی تأسیسات در کارخانه ساخته شده و سپس به محل پروژه منتقل و در کنار یکدیگر نصب میشوند. این روش امکان ساخت همزمان بخشهای مختلف در کارخانه و سایت را فراهم کرده و زمان اجرا را به حداقل میرساند. ماژولها معمولاً دارای اسکلت فولادی یا ترکیبی هستند و پس از انتقال، با اتصالات دقیق به یکدیگر متصل میشوند تا یک سازه یکپارچه تشکیل دهند. سیستم ماژول حجمی علاوه بر سرعت و کیفیت بالا، امکان کنترل بهتر مصرف انرژی، کاهش ضایعات و قابلیت جداسازی و جابهجایی در آینده را نیز فراهم میسازد.
۳-۴-پانل سه بعدی (۳D Panel)
سیستم پانل سهبعدی روشی نوین در ساختوساز است که در آن پانلها شامل یک هسته عایق (معمولاً پلیاستایرن منبسطشده) هستند که با دو شبکه فولادی مش متصل و توسط مفتولهای مورب به هم دوخته میشوند. این پانلها بهصورت دیوار باربر یا غیرباربر و همچنین سقف در کارخانه تولید شده و در محل پروژه نصب میگردند. پس از نصب، روی پانلها با لایهای از بتن پاششی یا شاتکریت پوشیده میشود و به یک دیوار یا سقف یکپارچه و مقاوم تبدیل میگردد. این سیستم علاوه بر وزن سبک، مقاومت مطلوب در برابر زلزله، سرعت اجرا، صرفهجویی انرژی و عایق حرارتی و صوتی، کاهش هزینههای ساخت و قابلیت انبوهسازی را فراهم میکند.
۳-۵-تاسیسات پیش ساخته (MEP Modular)
تأسیسات پیشساخته به مجموعهای از سیستمهای مکانیکی، الکتریکی و لولهکشی (MEP) گفته میشود که بهصورت ماژولار در کارخانه تولید و مونتاژ شده و سپس به محل پروژه منتقل میگردند. در این روش بخشهایی مانند شفتهای تأسیساتی، رایزرها، پکیجهای موتورخانه، واحدهای تهویه مطبوع، تابلوهای برق، شبکههای لولهکشی و کانالکشی هوا، به شکل یکپارچه و آماده ساخته میشوند و در محل تنها نصب و اتصال نهایی صورت میگیرد. این سیستم موجب افزایش سرعت و دقت اجرا، کاهش خطای انسانی، کنترل بهتر کیفیت، صرفهجویی در زمان و هزینه و نیز سهولت در نگهداری و تعمیرات آینده میشود. تأسیسات پیشساخته بهویژه در پروژههای بزرگ نظیر بیمارستانها، هتلها، فرودگاهها و ساختمانهای بلندمرتبه بهکار گرفته میشوند و نقش مهمی در صنعتیسازی ساختوساز ایفا میکنند.
۳-۶-اتصالات مکانیکی خشک (Bolt-on Systems)
اتصالات مکانیکی خشک روشی نوین در صنعت ساختمان است که در آن اجزای سازهای یا معماری بدون استفاده از ملات و دوغاب، تنها با بهرهگیری از قطعات مکانیکی مانند پیچ و مهره، جوش, پین، قفلهای فلزی، گیرهها در سیستمهای ماژولار به یکدیگر متصل میشوند. این روش که جایگزینی برای اتصالات تر و ملاتهای سنتی است، امکان نصب سریعتر، باز و بسته کردن آسان، کنترل بهتر کیفیت اجرا و کاهش خطاهای انسانی را فراهم میسازد. اتصالات خشک علاوه بر افزایش کیفیت,سرعت و سادگی ساخت، موجب کاهش مصرف مصالح، قابلیت جداسازی و بازیافت اجزا و همچنین سهولت در تعمیرات و توسعه آتی ساختمان میشوند. این تکنیک بهویژه در سیستمهای پیشساخته، پیمون(مدولار) و ساختمانهای قابل جابهجایی اهمیت ویژهای دارد و با رویکرد معماری پایدار و ساختوساز صنعتی همراستا است.
۳-۷-پرینت سه بعدی قطعات (۳D Printing of Components)
پرینت سهبعدی قطعات یکی از فناوریهای نوظهور در صنعت ساختمان است که با استفاده از دستگاههای چاپگر سهبعدی، امکان تولید اجزای سازهای و معماری بهصورت لایهبهلایه و دقیق فراهم میشود. در این روش مصالحی مانند بتن ویژه، پلیمرها یا ترکیبات کامپوزیتی در دستگاه تغذیه شده و مطابق مدل دیجیتالی، قطعات با اشکال پیچیده و ابعاد متنوع ساخته میشوند. پرینت سهبعدی علاوه بر کاهش چشمگیر ضایعات مصالح و هزینههای نیروی انسانی، سرعت تولید را افزایش داده و آزادی عمل بیشتری در طراحی فرمهای معماری ایجاد میکند. همچنین قابلیت ساخت در محل پروژه یا در کارخانه وجود دارد و قطعات تولیدشده میتوانند بهعنوان اجزای پیشساخته در سیستمهای پیمون(مدولار) یا پانلی مورد استفاده قرار گیرند. این فناوری ضمن ارتقای کیفیت و دقت اجرا، با اصول پایداری و صرفهجویی انرژی نیز همراستا است و آیندهای تحولآفرین برای صنعت ساختوساز رقم خواهد زد.
۳-۸- شبیه ساز دیجیتال (BIM)
BIM (مدلسازی اطلاعات ساختمان) و شبیهسازی دیجیتال ابزارهای کلیدی در صنعت ساختوساز مدرن هستند که امکان طراحی، تحلیل، مدیریت و اجرای پروژهها را بهصورت یکپارچه و هوشمند فراهم میکنند. در این روش، تمامی اطلاعات سازهای، معماری، تأسیساتی و اجرایی در یک مدل دیجیتال سهبعدی گردآوری میشود و ذینفعان پروژه میتوانند بهطور همزمان به آن دسترسی داشته باشند. شبیهسازی دیجیتال با استفاده از این مدل، امکان ارزیابی عملکرد ساختمان در برابر زلزله، حریق، مصرف انرژی، تهویه و حتی چرخه عمر مصالح را فراهم کرده و خطاهای طراحی و دوبارهکاریها را به حداقل میرساند. ترکیب BIM با فناوریهای پیشرفته مانند واقعیت مجازی (VR)، واقعیت افزوده (AR) و اینترنت اشیاء (IoT) سبب میشود که فرایند ساختوساز بهسمت صنعتیسازی، کاهش هزینهها، افزایش دقت و ارتقای پایداری حرکت کند.
۳-۹-سیستم (Mega-Truss+Core&Outrigger)
سیستم Mega-Truss و Core & Outrigger از مهمترین راهکارهای سازهای در ساختمانهای بلندمرتبه محسوب میشوند که نقش کلیدی در تأمین سختی جانبی و مقاومت در برابر بارهای باد و زلزله دارند. در سیستم Mega-Truss، شبکهای از خرپاهای فولادی عظیم در پیرامون ساختمان تعبیه میشود که علاوه بر انتقال بارهای ثقلی و جانبی، به یکپارچگی نمای خارجی و ایجاد دهانههای بزرگ داخلی کمک میکند. این خرپاها معمولاً در چند تراز مشخص، کل سازه را مهاربندی کرده و نیروها را به ستونهای محیطی منتقل میکنند. در سیستم Core & Outrigger، یک هسته مرکزی صلب بتنی یا فولادی (Core) بهعنوان عنصر اصلی باربر جانبی در نظر گرفته شده و با تیرها یا خرپاهای افقی موسوم به Outrigger به ستونهای پیرامونی متصل میشود. این اتصال موجب میگردد که ستونهای محیطی بهصورت بازوی اهرمی عمل کرده و سختی جانبی کل سازه بهطور چشمگیری افزایش یابد. ترکیب این دو سیستم، راهکاری کارآمد برای کاهش تغییر مکان جانبی، کنترل دریفت بینطبقهای و ارتقای پایداری سازه در آسمانخراشها و سازههای فوقبلند بهشمار میرود.
۱- برج جان هانکوک ( john hancock)
مهندس سازه برج جان هانکوک شیکاگو، فضلالرحمن خان (Fazlur Rahman Khan)، با طراحی سیستم X-Bracing در نمای ساختمان، رویکردی نوآورانه در استفاده از فناوریهای پیشساختگی ارائه داد. در این روش، تیرها و ستونهای فولادی عظیم به صورت قطعات پیشساخته تولید و سپس در محل پروژه بهوسیلهی شیشهای برج با بهرهگیری از سیستم Curtain Wall پیشساخته اجرا شد که در زمان خود یکی از جلوههای شاخص معماری و فناوری مدرن به شمار میرفت.
۲-برج (B2 Tower)
برج B2 در بروکلین نیویورک با ارتفاع ۱۱۰ متر، نخستین آسمانخراش تماماً مدولار جهان با ۳۲ طبقه و ۳۶۳ واحد مسکونی است که طراحی آن توسط دفتر SHOP Architects انجام شد. این پروژه که ساخت آن از سال ۲۰۱۲ آغاز و در سال ۲۰۱۶ تکمیل شد، با فناوری پیشساخته و مونتاژ ماژولها در کارخانه، موجب صرفهجویی چشمگیر در زمان، هزینه و انرژی شد. برج B2 امروزه نمادی از ظرفیت معماری پایدار و نقش فناوری پیشساخته در آیندهی ساختوساز شهری بهشمار میرفت.
۳-برج (Shanghai Tower)
برج شانگهای در شانگهای، چین، با ارتفاع ۶۳۲ متر و ۱۲۸ طبقه، دومین آسمانخراش بلند جهان است که ساخت آن از سال ۲۰۰۸ آغاز و در ۲۰۱۵ تکمیل شد. این برج با طراحی Genslerدفتر و پوستهی دوجدارهی مارپیچی، ضمن کاهش بار باد و صرفهجویی انرژی، نمونهای شاخص از معماری پایدار بهشمار میرود. بهرهگیری از فناوریهای نوین همچون سیستمهای پیشساخته، نمای دوجداره و باغهای عمودی، آن را به الگویی جهانی در ساختوساز شهری تبدیل کرده است.
۴- برج ( Clement Canopy)
برج Clement Canopy در سنگاپور با ارتفاع ۱۴۰ متر و ۴۰ طبقه، نخستین سازه این کشور است که با فناوری مدولار پیشساخته (PPVC) ساخته شده و شامل ۵۰۵ واحد مسکونی میشود. ساخت آن از ۲۰۱۶ آغاز و در ۲۰۱۹ تکمیل شد و این روش باعث کاهش زمان ساخت، مصرف انرژی و افزایش کیفیت نهایی پروژه شد.
۵-برج (One World Trade Center)
برج One World Trade Center در نیویورک با ارتفاع ۵۴۱ متر، نماد بازسازی و استقامت پس از وقایع ۱۱ سپتامبر است. ساخت آن از سال ۲۰۰۶ آغاز و در ۲۰۱۴ به پایان رسید. این برج با استفاده از فناوریهای پیشرفته در طراحی و ساخت، از جمله سیستمهای مدولار و نمای دوجداره، بهعنوان یکی از امنترین و پایدارترین آسمانخراشهای جهان شناخته میشود. طراحی آن توسط دفتر معماری Skidmore, Owings & Merrill (SOM) انجام شده است.
۶- برج (Akasaka Biz Tower)
برج Akasaka Biz Tower در منطقه آکاساکا، توکیو، با ارتفاع ۱۷۹٫۳ متر و ۴۲ طبقه، از سال ۲۰۰۵ آغاز و در ۲۰۰۸ تکمیل شد. این برج با استفاده از فناوری پیشساخته در ساختار فولادی و نمای خارجی، بهویژه در اتصالات ستونها و تیرها، ساخته شده است. طراحی آن توسط دفتر معماری Kume Sekkei انجام شده است. این پروژه با هدف توسعه مجدد منطقه و ایجاد فضایی مدرن برای دفاتر و فروشگاهها انجام شده است.
۱-۵-تفاوت بین صنعتی سازی در آسمان خراشها
با روش سنتی
۱-۱. آسمان خراش های سنتی
• روش ساخت: بتن و فولاد سنتی، اجرای کامل در سایت.
• زمان ساخت: طولانی (چندین سال).
• کیفیت: وابسته به مهارت کارگر، کنترل کیفیت محدود.
• هزینه: بالا به دلیل طول زمان و ضایعات مصالح.
• انعطافپذیری: محدود، تغییرات در طراحی دشوار.
• نمونهها: برجهای پیش از دهه ۱۹۶۰ در آمریکا و اروپا.
۱-۲. آسمان خراش های مدرن پیش ساخته و صنعتی سازی شده
• روش ساخت: انتقال بخش عمده تولید به کارخانه، مونتاژ سریع در سایت.
• فناوریها: اسکلت فولادی پیشساخته، بتن پیشساخته، ماژول حجمی، پانل سهبعدی، MEP پیشساخته، اتصالات مکانیکی خشک، پرینت سهبعدی، BIM.
• مزایا: کاهش زمان ساخت، کنترل کیفیت بالا، ایمنی بیشتر، کاهش ضایعات، قابلیت توسعه و جابهجایی.
• نمونهها: One World Trade Center، ShanghaiTower، B2 Tower، Clement Canopy،
Akasaka Biz Tower, John Hancock
۱-۳. روند کلی
• از قرن ۱۹ با نمونههایی مانند Crystal Palace آغاز شد.
• نیمه دوم قرن ۲۰: افزایش نیاز به صنعتیسازی پس از جنگ جهانی دوم.
• برج کپسولی ناکاگین: آغاز تفکر مدولار در مقیاس بزرگ.
• قرن ۲۱ (۲۰۱۰–۲۰۲۵): جهش دیجیتال، BIM، چاپ سهبعدی، سیستمهای روباتیک، مواد سبک و مقاوم
تیجهگیری
بررسی نمونههای جهانی آسمانخراشها نشان میدهد که فناوریهای پیشساخته و مدولار، همراه با سیستمهای ترکیبی با پرینت سهبعدی BMI,و نقش حیاتی در کاهش زمان ساخت، ارتقای کنترل کیفیت، صرفهجویی انرژی و افزایش ایمنی دارند. این روشها، از اسکلتهای فولادی پیشساخته گرفته تا سیستمهای PPVC، ماژولهای حجمی و پنل های سه بعدی ، امکان انعطاف پذیری در طراحی و اجرای پروژه های پیچیده شهری را فراهم می کنند .
ما بر این باوریم که آسمانخراشها میتوانند با الهام از تاریخ و فرهنگ و با همکاری هماهنگ تیمهای معماری، سازه، برق، مکانیک، دیجیتال مدیا، آتشنشانی، ایمنی و سایر رشتهها، و با تعامل نزدیک با شرکتها و کارخانههای صنعتی، به روشهای نوین و خلاقانهتر طراحی و اجرا شوند و سهمی موثر در شکلدهی آیندهای پایدار برای این صنعت داشته باشند.
شرکت اسکان، با استقرار تعدادی از اعضای هیئتمدیره در دبی و بهرهگیری از معماران و مشاوران داخلی و بینالمللی، آمادگی کامل برای همکاری با مجموعههای تخصصی صنعتیسازی در زمینه طراحی و ساخت پروژههای آسمانخراش با روشهای صنعتیشده را اعلام میدارد. دفاتر این شرکت در ایران و دبی، ظرفیت مدیریت و اجرای پروژههای پیشرفته، هماهنگی تیمهای تخصصی و ادغام فناوریهای نوین پیشساخته، پرینت سهبعدی و سیستمهای ترکیبی را فراهم میآورند.
بررسی تجربههای ساختمانهای Mega Structuresمانند B2 Tower، Shanghai Tower، One World Trade Center و Clement Canopy نشان میدهد که ترکیب دانش معماری، نوآوری صنعتی و فناوریهای پیشرفته، افقی نوین برای آینده آسمانخراشها گشوده و امکان تحقق توسعه پایدار شهری را بهطور عملی فراهم میکند.
منابع
[۱] A. Author 1 and B. Author 2, Title of the Book. John Wiley & Sons, pp. 100-105, 2002.
[2] A. Author 1 and B. Author 2, “Title of the conference paper,” Proc. Int. Conf. on Power System Reliability. Singapore, pp. 100-105, 1999.
[3] A. Author 1 and B. Author 2, “Title of the journal paper” IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. 55, No. 1, pp. 12-23, 2007.
[4] نویسنده اول و نویسنده دوم «عنوان مقاله» عنوان مجله ، شماره ۲۵، پائیز ۱۳۸۵، صفحات ۱۱۲-۱۱۸
گلوی بخش خصوصی زیر تیغ بیمه و مالیات










دیدگاهتان را بنویسید