۹ نوع سازه ساختمانی

سازه ساختمانی در معماری و ساختمان سازی از جمله تصمیم های بسیار مهمی است که سازندگان و مهندس ها و کارفرما باید با دقت نسبت به آن اقدام کنند. سازه های ساختمانی با توجه به شرایط اجرایی، اقلیمی، فنی و…. انتخاب می شوند، از این طرف باید با در نظر گرفتن فاکتور های مهم سازه ای مناسب طراحی و اجرا نمود.سازه های متداول در کشور شامل سازه های سنتی، بتنی، فلزی، آجری، چوبی و صنعتی می باشند که هرکدام از این نوع سازه ها دارای نقطه قوت و ضعف هایی است که در ادامه به آن ها میپردازیم:

میتوانید انواع نمونه های طراحی ساختمانی را در سایت ما مشاهده کنید.

سازه ساختمانی چیست؟

سازه به زبان ساده استخوان‌بندی ساختمان است مانند بدن انسان که دارای استخوان است و اعضای بدن بر رو و یا درون آن قرار دارد و این استخوان‌بندی از اعضای بدن حمایت می‌کند، در ساختمان‌سازی هم سازه همین نقش را ایفا می‌کند.سازه حکم اسکلت را دارد و بقیه مصالح ساختمانی سازه را در بر می‌گیرند و باعث تقویت آن می‌شوند. استحکام سازه باید در حدی باشد که بتواند باری که به آن وارد می‌شود را هم تحمل کرده و به درستی انتقال دهد و در مواقع حوادث طبیعی مقاوم باشد.

در سازه های معماری، نیرو با بار از تیرچه به تیر اصلی و از تیر اصلی به ستون‌ها منتقل می‌شود؛ ستون‌ها نیز این نیرو را به پی ساختمان انتقال می‌دهند. پس پی ساختمان، سازه ای برای تحمل بارهای سازه ای و توزیع بارها بر روی زمین است. سازه، اولین بخش از بنا کردن ساختمان است. ابتدا سازه طراحی و اجرا می‌شود و بعد بقیه قسمت‌های ساختمان اجرا می‌شود.سازه باید به درستی اجرا شود و استفاده از مصالح باکیفت هم روی کیفیت و پایداری سازه نهایی تأثیرگذار است.

انواع سازه در معماری:

سازه سنتی
سازه بتنی
سازه بنایی ( آجری، سنگی، بلوک سیمانی)
سازه فلزی
سازه چوبی
سازه پانلی
سازه پیش تنیده
سازه ال اس اف ( LSF )
سازه آی سی اف ( ICF )

۱-سازه سنتی:

این سازه‌ها را با استفاده از خشت و آجر می‌سازند. بنابراین، تحمل وزن بالایی ندارند. برخلاف دیگر سازه ها، ساخت سازه سنتی بیشتر با محاسبات علمی صورت می گیرد و بر مبنای تجربه می باشد و تمام آئین نامه های اجرایی و محدودیت های مربوط به آن طبق آمار و تجربه شکل می گیرند.در واقع یکی از معیارهای مراکز آمارگیری برای سنجش میزان فرسودگی بافت ساختمان، بررسی تعداد ساختمان‌هایی است که با خشت و آجر ساخته شده‌اند. حداکثر طبقات مجاز برای ساخت یک سازه با آجر، دو طبقه است با حداکثر ارتفاع ۸ متر از سطح زمین و در طراحی و اجرا پلان معماری باید تمامی ضوابط و محدودیت ها را در نظرگرفت.

نوع عملکرد این سازه: دیوارها بارهای قائم را تحمل می کنند و کلاف و شناژهای قائم و افقی دیوارها و سقف را به یکدیگر متصل نموده و بار سقف را بر روی دیوارها توزیع می کنند.

سازه سنتی در حال حاضر کمتر استفاده میشود و در روستاها و مناطقی که قدمت دارند دیده میشود و در سازه های شهری تقریبا منسوخ شده است.

۲-سازه بتنی:

متریال اصلی در ساخت این نوع سازه مطابق با اسم آن بتن،شن و ماسه است. از این رو از نظر استحکام و مقاومت مورد تائید قرارگرفته است. در حال حاضر به دلیل نوسانات بالای قیمت پروفیل های فولادی اکثر سازندگان ترجیح می دهند از این سازه استفاده کنند.

این سازه ها در تمام شرایط آب و هوایی بسیار مقاوم تر از سازه های دیگر بوده و اگر پوشش بتن به خوبی اجرا شود، نم و رطوبت هیچ آسیبی به آن ها وارد نخواهد کرد، از این رو عمر آن ها در مقایسه با سایر سازه ها بیشتر است.یکی از خاصیت های مهم بتن شکل پذیری آن و مقاوم در برابر حرارت و سوختگی است به همین دلیل از بتن در ساخت انواع سازه‌ها نظیر پل، ستون و … به شکلهای مختلف استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از سازه بتنی:

مقرون به صرفه بودن بتن
قابلیت قالب گیری و شکل دهی
مقاوم در برابر حرارت و دمای بالا
نیاز به نگهداری و مراقبت نسبت به سازه های دیگر کمتر است
ضد آب
دوام بالا
شکل‌پذیری بالا
هزینه کم سازه بتنی نسبت به سازه فلزی
استفاده از بتن آرمه در ساخت اسکلت بتنی
کمانش کمتر اجزا در اسکلت بتنی
زمان کمتر
حساسیت کمتر
هزینه نگهداری کمتر

معایب استفاده از سازه بتنی:

برخی نمک‌های محلول در بتن در حضور رطوبت باعث شوره زدگی سطح بتنی می‌شود.
بتن ساخته شده با سیمان پرتلند معمولی، در حضور مواد قلیایی و حمله‌ی سولفات‌ها دچار تغییرات شیمیایی می‌شوند که کاهش مقاومت آن را در پی دارد.
بتن نسبت به سایر مصالح انعطاف پذیری کمی دارد.
وزن بیشتر سازه بتنی نسبت به اکثر سازه های دیگر
تحمل کمتر نیروی کششی
میزان بیشتر هدر رفت مصالح
نیاز به سقف کاذب
عدم امکان ترمیم بافت‌ها در صورت آسیب دیدگی ساختمان
استفاده از عایق‌‎بندی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی

۳.سازه بنایی:

۱.سازه آجری:

در ساخت و ساز سازه با استفاده از مصالح بنایی آجر از آجرهای درجه‌ی یک سوخته استفاده می‌شود. در سازه‌های کم‌اهمیت‌تر از آجرهای درجه دو یا درجه سه نیز استفاده می‌شود. بهترین روش این است که در پی ساختمان از آجرهای درجه‌ی یک سوخته استفاده شود؛ اما، در دیوارها از آجرهای درجه‌ی دو استفاده شود. آجرهای درجه‌ی سه مقاومت کمی دارند؛ بنابراین، پیشنهاد نمی‌شود.

توجه داشته باشید که استحکام آجر نسبت به باقی مصالح بنایی کمتر است؛ یعنی، فرقی نمی‌کند که درجه‌ی یک یا درجه‌ی سه باشد. صرفاً، نوع درجه‌ی یک کمی بهتر از نوع درجه‌ی دو و سه است. آجر نسبت به نیروهای کششی ضعف دارد بنابراین، کاربرد آن در سازه‌هایی که تحت اثر نیروی کششی هستند، مناسب نیست.

از سازه آجری برای ساختمان های کوچک و نهایتا دو طبقه می توان استفاده نمود. اسکلت اصلی این نوع ساختمان ها آجری است و برای ساخت سقف نیز از پروفیل های فولادی و آجری به صورت طاق ضربی استفاده می شود. گاهی نیز سقف تیرچه بلوک برای این سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد.

در ساختمان هایی با سازه های آجری برای مقابله با نیروهای جانبی مانند زلزله باید از شناژهای روی کرسی چینی و زیر سقف استفاده گردد.هم چنین در این سازه ها معمولا دیوار های باربر در طبقات مختلف بر روی یک دیگر قرار می گیرند و اغلب جدا کننده های فضا نیز همین دیوار های حمال می باشند. نکته قابل توجه این است که عرض دیوار های باربر نباید از ۳۵ سانتی متر کمتر باشد.

مزایای استفاده از سازه آجری:

سازگار با محیط زیست
کم هزینه و مقرون به صرفه بودن
ضد عایق و ضد صدا بودن
نصب آسان و سریع
نگهداری آسان
مقاوم و ایمن

۲.سازه سنگی:

سنگ بهترین انتخاب برای ساخت سازه‌های بنایی است؛ چون، مقاومت بسیار زیادی دارد. این مصالح بادوام است؛ بنابراین، سازه‌ی شما عمر طولانی خواهد داشت.

جهت پی‌سازی با مصالح بنایی سنگ از سنگ‌های دانه درشت تا دانه ریز به صورت ترکیبی استفاده کنید؛ اما، جهت دیوارسازی با مصالح بنایی سنگ از سنگ‌های مستحکم یکدست استفاده کنید. بهترین سنگ‌ها آنهایی هستند که در برابر آب مقاوم هستند. در هنگام انتخاب سنگ دقت کنید.

۳.سازه بلوک سیمانی:

بلوک‌های سیمانی انتخاب مدرن‌تری نسبت به مصالح پیشین است. ساخت و ساز با بلوک‌های سیمانی بسیار پرسرعت است؛ چون، ابعاد اجزای آن بزرگ‌تر از باقی مصالح بنایی است. در ضمن، وزن سازه‌ی نهایی نیز سبک‌تر است؛ چون، بلوک‌های سیمانی اندازه‌های درشت دارند که ملات کمتری مصرف می‌کنند.

ساخت و ساز سازه‌های بنایی بلو‌ک بتنی مقرون به صرفه است؛ چون، ساخت و ساز آن هزینه‌ی کمتری نسبت به باقی سازه‌ها دارد. در ضمن، این سازه‌ها در برابر آتش‌سوزی مقاوم است. بلوک‌ها در اندازه‌ها، شکل‌ها و فرم‌های متعدد تولید می‌شود؛ بنابراین، دست شما جهت ساخت و ساز‌های پیچیده‌تر باز است. شما می‌توانید یک خانه‌ی یک طبقه تا یک مدرسه‌ی دو طبقه را با استفاده از سازه‌ی بلوک سیمانی بنا کنید.

۴.سازه فلزی:

در ساخت سازه فلزی از متریال اصلی فلز یعنی (فولاد) استفاده می شود و اتصال هایی که در آن به کار می روند از نوع پیچی، جوشی و پرچی هستند. اجرای این سازه نسبت به بقیه ی سازه ها به مدت زمان کمتری نیاز دارد. چون اسکلت فلزی را می توان قبل از نصب مونتاژ کرد.

هم چنین لزوم اجرای بدون مکث و هم زمان اسکلت باعث می شود سرعت اجرای کار زیاد شود. شکل اتصال تیر و ستون در سازه فلزی امکان توسعه طبقات را فراهم نموده، به همین دلیل می توان ساختمان های بلند تری با آن ساخت یکی از معایب اصلی این سازه نسبت به سازه های دیگر در برابر حرارت و آتش گرفتگی مقاومت کمی دارد.

مصالح اصلی این سازه که برای تحمل بار‌ها و انتقال آن‌ها به سازه‌های زیرین به کار می‌رود، از فولاد است. سازه‌های فولادی از پرکاربردترین انواع سازه‌های مهندسی به شمار می‌روند. امروزه بسیاری از ساختمان‌های مسکونی بلند، برج‌های تجاری، سوله‌های صنعتی و پل‌های معلق را با اسکلت فولادی می‌سازند. جالب است بدانید که تنها رقیب سرسخت فولاد در ساخت سازه، بتن آرمه یا بتن مسلح است.

در مدل سنتی ساخت سازه توسط فولاد، ابتدا قطعات فولادی به محل کارگاه منتقل شده و در آنجا برش داده می‌شوند. سپس با جوشکاری به هم اتصال پیدا می‌کنند. در روش‌های جدید پس از اینکه نقشه دقیقی از سازه و قطعات آن در نرم افزارهای تخصصی مهندسی عمران کشیده شد، ساخت قطعات فولادی با اندازه‌های بسیار دقیق در کارخانه صورت می‌گیرد. سپس این قطعات پیش‌ساخته به کارگاه منتقل شده و توسط پیچ و مهره یا پرج‌های مخصوص به هم اتصال پیدا می‌کنند.

مزایای استفاده از سازه فلزی (فولادی):

انعطاف پذیری بسیار بالاتر از سایر سیستم‌های ساخت و ساز
پیوستگی و مقاومت متعادل مصالح
خواص ارتجاعی فولاد
امکان تقویت و مقاوم سازی سازه‌های فلزی
سرعت بالای نصب و اجرا
پرت مصالح بسیار کمتر نسبت به سازه‌های بتنی
وزن کم ساختمان‌های فلزی
سطح اشغال فضای کم
قابلیت بالا در شکل پذیری
برگشت پذیر بودن مصالح سازه‌های فولادی

معایب استفاده از سازه فلزی (فولادی):

مقاومت کمتر در برابر آتش‌سوزی
هزینه ساخت و نگهداری بالا
امکان خوردگی فلز در برابر عوامل مختلف
نیاز به جوشکاری دقیق و یا نصب پیچ و مهره‌های استاندارد
نیاز به آزمایش جوش که اغلب پرهزینه است.
نیاز به کنترل و بررسی دقیق جوشکاری توسط مهندس ناظر
تمایل اسکلت فلزی به خمش به‌صورت طبیعی
خوردگی در شرایط جوی مرطوب

۵.سازه چوبی:

طراحی ساختمان های چوبی عموما در مناطقی که قیمت چوب ارزان است بنا می شود. به طور مثال در شهرهای جنوبی کشور اتریش و برخی از ایالات کشور آمریکا، سازه های خانه ها، چوبی می باشد.

این گونه ساختمان ها در کشور ایران به دلیل کمبود منابع چوبی کم تر بنا می شود. در ایران از سازه های چوبی بیشتر برای ساخت اتاق ها و کلبه های کوچک در باغ ها و ویلاها استفاده می شود.

مزایای استفاده از سازه چوبی:

⦁ سبک سازی و مقاومت بالا در مقابل زلزله

⦁ سرعت در ساخت و بازگشت سریع سرمایه

⦁ عایق بندی و کاهش چشمگیر مصرف انرژی

⦁ عمر طولانی سازه

⦁ کاهش پرت مصالح ساختمانی

⦁ صنعتی سازی و افزایش کنترل کیفیت در کارخانه

⦁ استفاده از نیروی کار حرفه‌ای

⦁ کاهش آلودگی محیط زیست

⦁ افزایش ایمنی کار

⦁ زیبایی و سازگاری با شرایط مختلف آب و هوا

⦁ کاهش اثرات منفی الکترومغناطیس بر انسان

⦁انتقال هوای پاک و اکسیژن

معایب استفاده از سازه چوبی:

رطوبت بالا
از بین رفتن جنگل‌ها
حشرات و قارچ‌ زدگی
آتش سوزی سریع

۶.سازه پانلی:

این مدل نوعی سازه از ساختمان‌های بتن آرمه هستند که به جای تیر و ستون در آن‌ها، از دیوار باربر نیمه پیش‌ساخته به روش قالب‌های عایق ماندگار استفاده می‌شود. قطعات این سازه های آماده ساختمانی، از پیش ساخته‌شده به محل نصب انتقال داده می‌شوند. بعد از این‌که دیوارها و سقف اجرا شد، طرفین آن‌ها با بتن، عایق می‌شود.

چون در این سیستم دیوارها و سقف یکپارچه هستند، توزیع بار و مقاومت در برابر نیروهای خارجی مانند زلزله تقریباً یکنواخت و همگن است. پانل‌های پیش‌ساخته به صورت دیوارهای باربر افقی به عنوان سازه باربر ساختمان و یا دیوارهای جداکننده غیر باربر به کار می‌رود. در انواع سازه بتنی و فولادی معمول این نوع سیستم، به عنوان دیوار برشی جهت باربری جانبی استفاده می‌شود.

سازه‌های پانلی از اجزایی شامل دو لایه شبکه فلزی مش که در طرفین قرار می‌گیرند، یک لایه فوم پلی استایرن که در بین دو لایه فلزی قرار می‌گیرد و مفتول‌های جانبی برای اتصال سه لایه به یکدیگر تشکیل می‌شود.

مزایای استفاده از سازه پانلی:

ضخامت کم دیوارهای بیرونی
بالا بردن عمر مفید ساختمان
زمان کم اجرای ساختمان
سرعت بالای نصب
تهیه آسان مصالح
مقاوم در برابر حمل و نقل
مقاومت بالا در برابر نیروهای برشی ناشی از زلزله به دلیل یکپارچگی سازه
کاهش وزن ساختمان
عایق حرارت، رطوبت و صدا
عدم نیاز به گچ و خاک به دلیل بتن پاشی طرفین پنل‌ها

۷.سازه پیش تنیده:

سازه ساختمانی پیش تنیده یکی دیگر از انواع سازه است. بتن با اینکه مقاومت فشاری بالایی دارد که از مزیت‌های آن محسوب می‌شود، ولی در برابر تنش‌های کششی عملکرد خوبی ندارد. به همین دلیل از بتن بیشتر به عنوان مصالح بنایی استفاده می‌شود. در تئوری پیش‌تنیدگی، از اعمال فشار دائمی، قبل از اعمال بارهای بهره‌برداری، برای کاهش و یا از بین بردن تنش‌های کششی استفاده می‌شود. با کابل کشیده‌شده فولادی و مهار کردن آن از دو طرف، تنش فشاری دائمی در بتن ایجاد می‌شود. در بخش‌های پیش‌تنیده با جا به جایی موقعیت کابل، مقدار و توزیع تنش فشاری قابل کنترل است.

سازه پیش تنیده شامل: بتن پیش‌ساخته، مجاری محافظ، پوشش‌های ضد خوردگی یا دوغاب و رشته‌ها یا میلگردهای فولادی ضد زنگ که قبل از ساخت و یا در حین ساخت تحت کشش قرار می‌گیرند، تشکیل می‌شود. در بحث مجاری محافظ، فولاد پیش‌تنیده را در جای خود قرار می‌دهند و با این کار باعث می‌شوند که فولاد در صورت لزوم و پس از اعمال نیروی کششی به بتن، قابلیت جنبشی لازم را داشته باشد.

مزایای استفاده از سازه پیش تنیده:

دهانه های بزرگ و کنسول های تا هفت متر
ضخامت دال کمتر
حذف تیرهای میانی
کاهش ارتفاع کل ساختمان
امکان ایجاد بازشو های بزرگ و نامنظم-
امکان ستون گذاری نا منظم

معایب استفاده از سازه پیش تنیده:

بتن پیش‌تنیده به بتن متراکم با کیفیت بالا و مقاومت بالا نیاز دارد. بتن با کیفیت عالی در تولید، جاگذاری و تراکم مورد نیاز است.
به فولاد با کشش بالا نیاز دارد که ۲.۵ تا ۳.۵ برابر گرانتر از فولاد نرم است.
فرآیند پیش تنیدگی به تجهیزات کششی پیچیده و دستگاه‌های لنگر نیاز دارد.
ساخت و ساز نیاز به نظارت کامل در تمام مراحل ساخت دارد.
بتن پیش‌تنیده به نیروی کار ماهر نیاز دارد.

۸.سازه ال اس اف ( LSF ):

این سازه به معنای قالب فولادی سبک است و به صورت پیش‌ساخته عرضه می‌شود. یعنی ابتدا آن را در کارخانه می‌سازند و سپس در روز مقرر به محل نصب می‌فرستند. بعد از ارسال به محل نصب و بر اساس نقشه از پیش مشخص‌شده، اجزاء به هم اتصال پیدا می‌کنند.

در اجرای این سازه از ورق های فولادی سرد نوردشده با اتصالات پیچ و مهره استفاده می شود. برای سقف نیز تیرچه های فولادی سرد نوردشده با فاصله های مشخص و برای دیوارها پانل های گچی به کار می روند.

در این مدل از سازه ساختمانی نیز فلز فولاد نقش اصلی را بازی می‌کند. ورق‌های فلزی فولادی با ضخامت کم و پوشش گالوانیزه با استفاده از پیچ و مهره جوش داده می‌شوند. سپس دیوارها را می‌توان با مصالح مختلف و به صورت دلخواه پر کرد. سازه‌های ساختمانی LCF جزء سازه‌های سبک به حساب می‌آیند. برای اجرای این سازه، ابتدا باید پی و فنداسیون ساخته شود. سپس دیوارها قرار گیرند و بعد سقف اجرا گردد. پوشش‌های داخلی و خارجی نیز با مصالح مختلف قرار می‌گیرند. بعد از اجرای پوشش‌ها، تاسیسات برقی و مکانیکی پیاده‌سازی شده و در نهایت در و پنجره نصب می‌شوند.

مزایای استفاده از سازه LSF:

قابلیت بازیافت مصالح به صورت کامل
سرعت بالا در اجرا
کاهش وزن ساختمان
نصب ساده و سریع ساختمان
ضد زلزله بودن تا ۸ ریشتر
نصب ساده و سریع تاسیسات
عایق صوتی و حرارتی
مقاومت در برابر آتش
حمل و نقل آسان
تنوع در طراحی و معماری
‌ایمنی‌ بالا
‌کیفیت‌ بالا
راحتی در جمع‌آوری‌
انعطاف پذیری طراحی
‌قابلیت بازیافت‌
‌سبک
عمر بسیار طولانی

معایب استفاده از سازه LSF:

محدودیت دهانه های باربر
محدودیت تعداد طبقات بر روی ساختمان
محدودیت بارگذاری بیش از حد استاندارد
در ابعاد دهانه محدودیت وجود دارد.
تعداد طبقات قابل ساخت با این سیستم محدود است.
به نیروی کار متخصص و خبره نیاز دارد.
تامین قطعات فلزی گالوانیزه تولید شده در کارخانه هزینه نسبتاً بالایی دارد.
اتصالات جوشی
اتصال به دیگر مصالح

۹.سازه آی سی اف ( ICF ):

در این نوع سازه روش قالب عایق ماندگار سازه کاملاً بتنی و دارای دیوارهای بتن مسلح باربر بوده که جنس قالب دو طرف دیوار از جنس پلی استایرن می باشد.

این قالب های پلی استایرن نه تنها نقش قالب را در بتن ریزی به عهده دارند بلکه به عنوان عایق صوتی و حرارتی عمل می کنند و تا حد بالایی از هدر رفتن انرژی جلوگیری می نمایند.

سیستم آی سی اف از اجزایی مانند: پلی استایرن منبسط شونده، رابط‌های اتصال‌دهنده پلی استایرن‌های دو طرف دیوار، میلگردهای افقی و عمودی و بتن تشکیل شده‌است. رابط‌ها می‌توانند یا از جنس پلی استایرن منبسط‌شونده باشند و یا از موادی مانند: پلی پروپیلن با دانسیته بالا، پلی استایرن با مقاومت بالا، ورق گالوانیزه و یا میلگرد باشند. این رابط‌ها از نظر ابعاد و تعداد باید طوری باشند که بتوانند بار ناشی از بتن‌ریزی و بتن تازه را تحمل کنند.

مزایای استفاده از سازه ICF: