تاثیر هندسۀ پلان و فرم معماری پیچشی بر آسیب اجزای غیرسازه‌ای ساختمان‌های بلند در برابر زلزله

براساس نقشۀ پهنه‌بندی خطر زلزلۀ جهانی، کشور ایران روی گسترۀ لرزه‌ای با خطر بسیار زیاد قرار گرفته است. از این‌رو موضوع پیش‌بینی خطر زلزله و در نظر گرفتن راهکارهای کاهش آسیب‌پذیری ساختمان‌ها در برابر آن، از اولویت‌های طراحان سازندگان و آیین‌نامه‌های موجود در این حوزه است. ساختمان‌های بلند از یک‌سو از نیازهای اساسی در پاسخ به توسعۀ شهرهای بزرگ ایران و رشد جمعیت آنها و از سوی دیگر دارای حجم زیادی از اجزای غیرسازه‌ای شامل تجهیزات، تاسیسات و اجزای معماری هستند. هر گونه آسیب به این اجزا در زمان وقوع زلزله، اعم از ناپایداری، فروریزش یا حتی خارج شدن از خدمات‌رسانی ممکن است نیاز به مدیریت بحران و خدمت‌رسانی فوق‌العاده را به شهر تحمیل کند. از سوی دیگر ساختمان‌های بلند به‌دلیل ارتفاع و مقیاس از بناهای شاخص و اثرگذار بر سیما و منظر شهرند و به همین دلیل طراحان تمایل دارند در طراحی این ساختمان‌ها از فرم‌های پیچیده و زیبا از دیدگاه هندسی و هنری استفاده کنند. این مقاله به بررسی اثر فرم پیچشی به‌منزلۀ یکی از فرم‌های پیچیدۀ رایج در ساخت ساختمان‌های بلند بر دریفت و جابه‌جایی جانبی به‌عنوان شاخص‌های سنجش آسیب‌پذیری اجزای غیرسازه‌ای و وزن واحد مساحت سازه به‌عنوان شاخص طراحی بهینۀ سازه‌ای ساختمان‌های بلند می‌پردازد. برای این منظور فرم‌های پیچشی با پلان‌های هندسی منتظم شامل مثلث، مربع، شش‌ضلعی و دایره هر یک با درجات پیچش نسبی طبقات از صفر تا 3 درجه و با ارتفاع‌های 160، 180 و 200 متر بررسی شده‌اند. این پژوهش از نوع کمّی است و با کمک شبیه‌سازی و مدل‌سازی با استفاده از نرم‌افزار معماری راینو و افزونۀ شبیه‌ساز تحلیل المان محدود کارامبا انجام‌ گرفته است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که پیچش طبقات در فرم‌ها با پلان مثلث و مربع هم موجب افزایش مقادیر شاخص‌های دریفت و جابه‌جایی جانبی و هم افزایش وزن واحد مساحت سازه می‌شود و شدت این افزایش با ازدیاد ارتفاع ساختمان فزونی می‌یابد. در مقابل پیچش طبقات ساختمان بر فرم‌های با پلان‌های دایره‌ای و شش‌ضلعی، اثر بسیار کم و حتی ناچیزی دارد و هیچ یک از شاخص‌های بررسی‌شده دچار افزایش چندانی نمی‌شود.

effects of plan geometry and twisting architectural form on the seismic vulnerability of tall buildings’ non-structural components (nscs)

introduction earthquake is one of the most important risks in high seismic countries like iran and, considering solutions to reduce the seismic vulnerability of buildings is one of priorities for designers, builders, and regulations in this area. experiences of past earthquakes show that a significant part of the human injuries and financial loses is due to damage to nscs in buildings - including architectural, mechanical and electrical components. tall buildings are more important in reducing nsc’s seismic vulnerability due to their size, large number of residences and occupancies and the special characteristics of their structures. if earthquake happen,  even if it does not cause serious damage to the structural stability of tall buildings, any damage to their nscs such as the facade, stairs, facilities, interior decoration, etc., in addition to the possibility of causing physical injuries and loss of life, it can leave significant costs for reconstruction. managing these damages includes awareness, prevention and reduction of their vulnerability before the earthquake occurred and in the process of designing and constructing buildings.research necessity tall buildings, due to their height and scale, have a considerable impact on the urban landscape, and for this reason, designers mostly like to use complex forms with complicated and impressive geometric in the design of these buildings. however, architectural forms play a major role in the seismic performance of tall buildings. this research explores the effect of the “twisted forms” as a complex architectural form, with various plans and different heights on the seismic performance of tall buildings with steel diagrid structural system. the seismic performance indicators are drift and lateral displacement as indicators of measuring the vulnerability of nscs and the weight per unit area of the structure as an indicator of the optimal structural design of buildings.