همه ساختمانها برای اینکه ساختاری محکم داشته باشند، نیاز به یک اسکلت نگهدارنده به نام استراکچر دارند. استراکچر ساختمانی با تحمل بارهای وارده، مقاومت سازه را بهبود می‌بخشد. از آنجایی که مهم‌ترین و اصلی‌ترین جز هر ساختمانی، استراکچر یا سازه آن است، ما در این مطلب تصمیم گرفتیم به بررسی اجزای اصلی استراکچر ساختمانی و انواع آن بپردازیم. پس اگر به دنبال راهنمای جامع درباره استراکچرهای ساختمانی هستید، تا پایان همراه ما باشید.
منظور از استراکچر ساختمانی چیست؟
استراکچر ساختمانی شامل مجموعه‌ای از اجزای متصل است که به منظور تحمل نیروها و بارهای وارد شده به یک سازه و حفظ پایداری آن، طراحی و اجرا می‌شوند. به عنوان اسکت اصلی ساختمان، استراکچر وظیفه انتقال بارهای ناشی از وزن خود ساختمان، بارهای مرده مثل سقف و دیوارها، بارهای زنده مثل افراد، وسایل و تجهیزات، بارهای جانبی همچون نیروهای ناشی از زلزله، باد و عوامل خارجی دیگر به زمین را بر عهده دارد.
طراحی استراکچر ساختمانی یک فرایند پیچیده است که نیاز به دانش تخصصی در زمینه تحلیل سازه‌ها، مکانیک خاک، مقاومت مصالح و مهندسی عمران دارد. در این فرایند، مهندسان عمران بارهای وارده بر سازه را با استفاده از نرم افزارهای تخصصی محاسبه کرده و سپس نوع، ابعاد و آرایش اعضای سازه‌ای را به صورتی مشخص می‌کنند که سازه بتواند در برابر این بارها مقاومت نماید. فاکتورهای مهم در انتخاب نوع استراکچر شامل مساحت و ارتفاع ساختمان، نوع ساختمان، مقررات ملی ساختمان، کاربری ساختمان و شرایط اقلیمی میشود که هر کدام نیاز به بررسی در مقاله جداگانه‌ای دارد.
اما به صورت کلی، فاکتورهای مهم در انتخاب نوع استراکچر از چند جهت حائز اهمیت هستند:
- پایداری ساختمان: استراکچر با توزیع مناسب بارها، مانع از تخریب، نشست و کج شدن ساختمان می‌شوند.
- ایمنی ساختمان: طراحی و اجرای درست استراکچر، در برابر زلزله، باد و دیگر نیروهای خارجی، مقاومت ساختمان را افزایش می‌دهند.
- کارایی ساختمان: طراحی بهینه استراکچر، انتخاب مناسب نوع و جنس مصالح ساختمانی باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش عمر مفید ساختمان میشود.
برای افزایش مقاومت استراکچر ساختمانی می‌توانید از توری مش استفاده کنید.
معرفی اجزای اصلی استراکچر ساختمانی
استراکچر فلزی ساختمان شامل مجموعه گسترده‌ای از قطعات مختلف است که هر کدام وظیفه خاصی در ایجاد پایداری سازه و تحمل بارها دارند. به طور کلی، اجزای اصلی استراکچر ساختمانی عبارت‌اند از:
- ستون: ستون‌ها که از پروفیل‌های مربع، H یا IPE ساخته می‌شوند و عضو عمودی سازه هستند که بارهای وارد شده از دیوارها و سقف را به فونداسیون منتقل می‌کنند.
- تیر: تیرهای استراکچر میتوانند از پروفیل‌های کانال، T، H یا IPE ساخته شوند و به عنوان عضو افقی سازه، بارهای وارد شده به سقف را به ستون‌ها منتقل می‌کنند.
- خرپا: خرپا شامل مجموعه‌ای از اجزای مستقیم و مثلثی است که برای انتقال بارها و پوشش دهانه‌های بزرگ به صورت کششی و فشاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- مهاربند: مهاربندها که میتوانند به صورت افقی یا مورب باشند و برای مقابله با نیروهای جانبی مثل باد یا زلزله و افزایش پایداری جانبی سازه در استراکچر ساختمانی به کار برده می‌شوند.
- اتصالات: برای اینکه بتوان قطعات مختلف استراکچر ساختمان را به یکدیگر متصل نمود، از اتصالات مختلفی نظیر بولت، پرچ، جوشکاری یا پیچ و مهره استفاده میشود.
- صفحه ستون: برای توزیع یکنواخت بار ستون بر روی فونداسیون ساختمان از صفحه فلزی به نام صفحه ستون استفاده میشود.
- ناودانی: در میان اجزای اصلی استراکچر ساختمانی ناودانی به عنوان پروفیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد که باعث تقویت اتصال تیرها به ستون‌ها، ساخت سازه‌های سبک و ایجاد قاب‌ها میشود.
- کانال: در استراکچر فلزی، کانال نوعی پروفیل است که برای پوشش سقف، دیوار، ساخت تیرچه و اجزای دیگر سازه‌ای به کار برده میشود.
- پروفیل‌های خاص: در ساخت استراکچر فلزی ساختمان علاوه بر پروفیل‌های استاندارد، از پروفیل‌های خاصی نظیر قوطی، سپری و نبشی استفاده میشود.
از ورقهای پانچ در صنعت ساخت‌وساز، به ویژه در ساخت سازه‌های فلزی و تزیینات معماری استفاده میشود.
آشنایی با انواع استراکچرهای ساختمانی
استراکچرهای ساختمانی بر اساس ساختار، روش اجرا و نوع مصالح به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند. در اینجا به معرفی انواع رایج استراکچرهای ساختمانی پرداخته‌ایم:
بر اساس ساختار
- سازه معلق: سازه‌هایی با سطح افقی که توسط کابل‌های آویزان و با قدرت بالا پشتیبانی می‌شوند. این نوع سازه‌ها از نیروی کششی بالا بهره‌مند هستند.
- سازه پوستهای (Shell Structure): سازه‌هایی با ساختار ورقهای و منحنی که در برابر نیروهای فشار، برش و کشش مقاومت بالایی دارند.
- سازه قالب بندی: سازه‌هایی ترکیبی که از اعضای خمشی، محوری یا محوری-خمشی ساخته می‌شوند.
بر اساس روش اجرا
- سازه با اتصالات جوشی: در این روش، تیرآهن‌های فولادی با استفاده از جوشکاری به یکدیگر متصل می‌شوند.
- سازه با اتصالات پیچ و مهره‌ای: در این نوع سازه‌ها، قطعات به صورت پیش‌ساخته تولید و در محل مونتاژ می‌شوند که سرعت اجرا را افزایش می‌دهد.
- سازه با اتصالات ترکیبی: در این روش از ترکیب اتصالات جوشی و پیچ و مهره‌ای استفاده میشود.
بر اساس مصالح
- استراکچر بتنی: در این سازه‌ها از بتن مسلح برای ایجاد استحکام بالا استفاده میشود. این نوع سازه‌ها برای ساختمان‌های مسکونی، تجاری و پل‌ها مناسب است.
- استراکچر فلزی: سازه‌های فلزی که نسبت به کشش مقاومت بالایی دارند و معمولاً برای برج‌ها، آسمان‌خراش‌ها و سازه‌های صنعتی کاربرد دارند.
- استراکچر چوبی: این نوع سازه‌ها بیشتر برای ساخت سازه‌های سبک و موقت مانند آلاچیق‌ها استفاده میشود. مزیت آنها وزن پایین و عایق حرارتی و صوتی مناسب است.
- استراکچر ترکیبی: ترکیب مصالح مختلف مانند بتن، فولاد یا چوب برای ساخت سازه‌های خاص مانند پل‌ها و سازه‌های دریایی.
- استراکچر صنعتی: این نوع سازه‌ها برای تحمل بارهای سنگین و لرزش طراحی شده‌اند و معمولاً به صورت پیش‌ساخته تولید می‌شوند.
این توری‌ها از جنس فلزی هستند و به‌عنوان حصار یا نگهدارنده سنگ‌ها در سازه‌های مختلف استفاده می‌شوند. توری گابیون نقش مهمی در جلوگیری از رانش زمین و تقویت سازه‌ها در برابر نیروهای طبیعی مانند زمین‌لرزه دارد.
مقایسه استراکچر فلزی و بتنی
برای اینکه بتوان استراکچر فلزی و بتنی را با هم مقاویسه نمود، باید فاکتورهای مختلفی را در نظر گرفت؛ چرا که هر دو نوع سازه دارای ویژگی‌ها، نقاط قوت و ضعف هستند که بر انتخاب آنها تأثیر می‌گذارند. برخی از تفاوت‌های استراکچر فلزی و بتنی در جدول زیربیان شده است:
ویژگی‌ها و مشخصات | استراکچر فلزی | استراکچر بتنی |
| مقدار مواد اولیه | استراکچر فلزی وزن کمتری نسبت به استراکچر بتنی دارد. | به دلیل استفاده از مقدار زیاد مواد اولیه در مرحله تولید، استراکچر بتنی وزن زیادی دارد. |
دوام | دوام کم به دلیل در معرض بودن زنگ زدگی | دوام بالا به دلیل وجود بتن |
| سادگی و سخت بودن | ساخت استراکچر فلزی سخت | ساخت استراکچر بتنی آسان |
سرعت ساخت و ساز | سرعت ساخت و ساز بالا | سرعت ساخت و ساز پایین به دلیل زمان بر بودن فرایند بتن ریزی |
| مقاومت در برابر آتش‌سوزی | کم | زیاد |
مقاومت کششی | بالا | پایین |
| محاسبه وزن مرده ساختمان | نیاز به فونداسیون سنگین ندارد. | به دلیل وزن مرده بسیار زیاد، نیاز به پایه قوی برای حمایت دارد. |
مقاومت بالا | به دلیل شکل‌پذیری در برابر باد و زلزله مقاومت بالایی دارد. | به دلیل شکننده بودن در برابر زلزله و باد مقاومت کمتری دارد. |
| هزینه تعمیر و نگهداری | قابل تعمیر – هزینه نگهداری کم | هزینه تعمیر و نگهداری سخت و زمان بر |
ظرفیت بار | قابلیت حمل بار قابل قبول | دارای ظرفیت بار کم |
| برآورد هزینه‌ها | اکثر قطعات در کارگاه ساخته شده و در محل مونتاژ می‌شوند. | الزامات کار ساخت سازه‌های بتنی مسلح پرهزینه است. |
مقایسه بین استراکچرهای فلزی و بتنی میتواند به مهندسان و سازندگان ساختمان‌های مختلف کمک کند تا بهترین گزینه را بر اساس نیازها و شرایط پروژه انتخاب نمایند.
با توجه به مطالب بیان شده، یکی از اعضای اصلی و مهم هر ساختمانی، استراکچر یا سازه آن است که با دریافت و انتقال بار، باعث تقویت و افزایش استحکام آن میشود. انواع استراکچر ساختمانی به محل و نوع کاربرد آن بستگی داشته و شامل استراکچر فلزی، چوبی، بتنی، صنعتی و ترکیبی میشود. اگر در مورد استراکچرهای ساختمانی سوال یا ابهامی داشتید، می‌توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید تا شما را راهنمایی کنند.
سوالات متداول
1. استراکچر ساختمان چیست و چرا اهمیت دارد؟
استراکچر ساختمان به عنوان اسکلت اصلی، بارهای مختلف مانند وزن ساختمان، تجهیزات و نیروهای خارجی (مانند باد یا زلزله) را به زمین منتقل می‌کند. این ساختار موجب پایداری و ایمنی ساختمان میشود و بدون آن، هیچ‌گونه پشتیبانی برای سازه وجود نخواهد داشت.
2. چه انواع استراکچرهایی در ساختمانها استفاده میشود؟
استراکچرها میتوانند از جنس بتن، فولاد، چوب یا ترکیبی از این مصالح ساخته شوند. بسته به نوع پروژه، استراکچر میتواند از نوع معلق، پوستهای، صنعتی یا دیگر انواع باشد. انتخاب هر یک به شرایط جغرافیایی، بارهای وارده و هدف ساخت بستگی دارد.
3. مزایا و معایب استفاده از استراکچر فلزی چیست؟
استراکچرهای فلزی از مزایای زیادی برخوردارند، از جمله وزن کم، سرعت اجرای بالا و مقاومت در برابر زلزله. با این حال، ممکن است در معرض خوردگی قرار گیرند و هزینه‌های نگهداری بالاتری داشته باشند.
4. چرا از استراکچر بتنی در ساختمان‌های بزرگ استفاده میشود؟
استراکچرهای بتنی به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر فشار و آسیب، برای ساختمان‌های بزرگ و پروژه‌های عمومی مانند پل‌ها و برج‌ها ایده‌آل هستند. اما روند ساخت آنها طولانی‌تر است و وزن بالایی دارند که میتواند هزینه‌های حمل و نقل را افزایش دهد.