در دهه‌های گذشته سیستم‌های سازه‌ای مورد استفاده در ساختمان‌های بلند شامل سیستم‌هایی همچون قاب صلب، قاب مهاربندی شده، دیوارهای برشیآمنه 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.
شکل زیر یک نمای کلی از سیستم‌های سازه‌ای متداول ساخت ساختمان‌های بلند را نشان می دهد:
در این مقاله به معرفی برخی از این سیستم‌های سازه‌ای پرداخته شده است:
مهاربندی
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 35 طبقه مقرون به صرفه می‌باشند.
-
نمونه‌ای از کاربرد دیوار برشی
سیستم سازه‌ای برج تهران، بر اساس سیستم‌های سازه‌ای آیین نامه 2800 ایران، سیستم دیواری است. همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود
، دیوارهای سازه‌ای بتن آرمه، از دو گروه دیوار تشکیل شده‌اند. گروه اول، دیواری سه شاخه یا دیوارهای اصلی است که شاخه‌ها نسبت به یکدیگر دارای زاویه 120 درجه است و گروه دوم، دیوارهای عرضی عمود بر این سه شاخه یا دیوارهای فرعی است.
دیوارهای فرعی با تیرهای هم بند (کوپله) به دیوار اصلی اتصال دارند. وظیفه باربری جانبی عمدتاً به عهده دیوارهای اصلی گذاشته شده که سهم قابل توجهی از نیروهای جانبی ایجاد شده در سازه، در اثر تحریک زمین به وسیله‌ی این عناصر جذب می‌شود.
و وظیفه باربری قائم نیز عمدتاً به عهده دیوارهای فرعی است. درواقع موقعیت قرارگیری دیوارهای فرعی به گونه‌ای است که سهم قابل توجهی از مساحت بارگیر هر کف از نوع دال تخت و یکنواخت را به خود اختصاص داده و بنابراین بارهای ثقلی وارد شده را تحمل می‌کند.
ضخامت دیوار برشی اصلی از ۲ تا ۰/۷متر در ارتفاع متغیر و ضخامت دیوارهای برشی فرعی نیز بین ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر است. دیوارهای اصلی دارای چهار
ردیف بازشو است که به صورت یک در میان در طبقات قرار گرفته‌اند. همه‌ی دیوارهای برشی فرعی نیز در مجاورت دیوار اصلی، بازشو دارند.
سیستم قاب یکپارچه
یکی از مهمترین ابداعات نسبتا نوین سازه‌ای بشمار می‌آید. در این سیستم، در هر یک از وجوه پیرامونی ساختمان یک قاب با ستون‌های نزدیک به هم (با فاصله ۲ تا ۴ متر)که با تیرهای قوی و عمیق به هم متصلند، حالت یک تیر قوطی را دارد که تحت بار جانبی زلزله یا باد، دو تا از قاب‌های پیرامونی به سان بال‌ها و دو تای دیگر به سان جان‌های این تیر عمل می‌کنند.
قاب بتنی یکپارچه با مهاربندی بتنی
برای ایجاد مهاربندهای قطری تعدادی از پنجره‌ها حذف شده‌اند.
سیستم لنگر بندی
یکی از روش‌های افزایش سختی و مقاومت سیستم‌های لرزه‌ای که در حوالی هسته مرکزی ساختمان مستقر هستند، لنگربندی آنها به وسیله خرپاهای افقی است که در ارتفاع‌های مختلف تعبیه شده‌اند.
وقتی سازه زیر بار جانبی قرار می‌گیرد، این خرپاها باعث می‌شوند که ستون‌های یک سمت هسته به کشش و سمت دیگر به فشار بیفتند و در نتیجه کل سازه مانند یک تیر طره عمل می‌کند. در واقع لنگر واژگونی هسته لرزه‌ای توسط خرپاهای مزبور به ستون‌هایی انتقال می‌یابد که در غیاب این خرپاها ظرفیت لرزه‌ای چندانی ندارند.
-
نمونه‌ای از کاربرد سیستم لنگربندی
مرکز مالی جهانی شانگهای که به مرکز تجارت جهانی شانگهای نیز مشهور است، نام یک برج مرتفع در شانگهای در چین است. این برج در ۱۹۹۷-۲۰۰۸ ساخته گردید، و با ۴۹۲ متر ارتفاع، در سال ۲۰۰۹ نخستین برج بلند کشور چین بود. هدف از طراحی فضای خالی بالای برج کاهش فشار باد بر روی برج می‌باشد. معماران این برج ۱۰۱ طبقه، شرکت آمریکایی کون پدرسون فاکس هستند.
مراجع
بمانیان و همکاران، “تحلیل عددی کنترل ارتعاشات ساختمان های بلند با استفاده از سیستم جرم میراگر متوازن مطالعه موردی: ساختمان برج بین المللی تهران.” مهندسی عمران مدرس ۱۰.۴ (۲۰۱۱).
حسن مقدم، ۱۳۸۷. مهندسی زلزله (مبانی و کاربرد). نشر فراهنگ
