Table of Contents
مقدمة
وقد زاد الطلب على الهياكل المتعددة الاستخدامات مع تزايد عدد سكان المدن في جميع أنحاء العالم ومحدودية الأراضي القابلة للتطور، إذ تجمع هذه المباني بين الوظائف السكنية والتجارية والتجزئة والترفيهية ضمن ظرف واحد، مما يقلل من التفشي الحضري ويعزز المجتمعات المحلية النابضة بالحياة، ويستلزم تصميم هذه الهياكل توازنا دقيقا بين المرونة المكانية والسلامة الهيكلية، ويجب أن تخدم كل قدم مربع أغراضا متعددة دون المساس بالسلامة أو الوئام أو التصميم الهندسي.
المبادئ الرئيسية للتصميم المتعدد الاستعمالات
وتستمد المباني الناجحة المتعددة الاستخدامات من مجموعة من المبادئ التوجيهية التي تكفل القابلية للتكيف والكفاءة والطول، وتؤثر هذه المبادئ على كل قرار من البرمجة الأولية إلى اختيار المواد.
المرونة
ويجب أن تستوعب الأماكن في إطار هيكل متعدد الاستخدامات الاحتياجات المتغيرة بمرور الوقت، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تصبح وحدة التجزئة الأرضية حيزاً للعمل المشترك أو مقهى، ويحقق المصممون مرونة من خلال لوحات أرضية واسعة النطاق، وقطع قابلة للتداول، ويرفعون طابقاً للشبكة يتيح إعادة هيكلة المرافق بسهولة. ]
الكفاءة
(ب) إن الكفاءة في تصميم الاستخدام المتعدد يعني زيادة المساحة الصالحة للاستخدام إلى أقصى حد مع تقليل النفايات الهيكلية إلى أدنى حد، ويشمل ذلك تحقيق الحد الأمثل من نسبة التناوب إلى المناطق، والحد من الحيز الميكانيكي داخل المناطق الهيكلية، وإدماج النظم الميكانيكية داخل المناطق الهيكلية.() وتستخدم الهياكل الفعالة أيضاً مواد أقل، وتخفض أصناف الكربون.()
إمكانية الوصول
وتخدم المباني المتعددة الاستخدامات مختلف فئات المستخدمين - المقيمين، والعمال المكتبيين، والمتسوقين، والزوار - حتى الوصول الشامل للجميع، وهي مهمة للغاية، ويجب أن يدمج المصممون مسارات خالية من العوائق، ودورات الراحة المتاحة، وتقصي الطرق بطريقة ملائمة، وينبغي التخطيط للمهربين والممرات الواسعة النطاق في وقت مبكر لتجنب الإضرار بالكفاءة الهيكلية، والامتثال لمعايير مثل - قانون الفرص القانونية للبلدان الأمريكية [المادة 1].
الاستدامة
(ب) إن الهياكل المتعددة الاستخدامات تشجع على الاستدامة، بطبيعة الحال، بتقليص احتياجات النقل بين العمل والبيت والترفيه، وفيما بعد الموقع، يُدرج المصممون سمات مستدامة مثل السقف الأخضر، وجني مياه الأمطار، وألواح الفوتات، ونظم HVAC ذات الكفاءة في استخدام الطاقة.() كما أن الخيارات الهيكلية مهمة: استخدام الصلب المعاد تدويره، أو الخرسانة المنخفضة الكربون، أو الأخشاب المعتمدة يمكن أن تقلل إلى حد كبير من تأثير المبنى البيئي([1]).
استراتيجيات التصميم من أجل تحقيق أقصى قدر من الفضاء
ويتطلب تحقيق أقصى قدر ممكن من الحيز المتاح للاستخدام في الهياكل المتعددة الاستخدامات مزيجا من الإبداع المعماري والدقة التقنية، وتستخدم الشركات الرائدة الاستراتيجيات التالية عموما.
التوسع العمودي والتزحلق المختلط
البناء فوق هو أكثر الطرق مباشرة لزيادة مساحة الأرض دون توسيع نطاق البصمة المحتوية على البُرج المختلط الاستخدام، مختلف الوظائف رأسياً: طابق أدنى للتجزئة والمرافق العامة، ومتوسط الحد الأدنى للمكاتب، والطابق العلوي للأماكن السكنية، وهذا التراكم يُعزز قيمة الأرض ويخفض التداول الأفقي.
خطط الطوابق المفتوحة والهيكلات الهيكلية
:: إزالة الجدران الداخلية غير الضرورية، وخلق أماكن قابلة للتكيف، وتعتمد خطط الطوابق المفتوحة على هياكل هيكلية - كغمات وحزم توضع على فترات منتظمة لنقل حمولات دون تقسيمات داخلية، وهذا النهج شائع في مناطق المكاتب والتجزئة، حيث قد يحتاج المستأجرون إلى إعادة تشكيل هياكلهم في كثير من الأحيان.
العناصر النموذجية والنظم المنقولة
فالتصميمات النموذجية تتيح إعادة تشكيل الأماكن بسرعة، كما أن الجدران الموحّدة، والتجزؤات المتصاعدة، والموزنيات الجاهزة تتيح الانتقال السريع بين الوظائف، وفي الأبراج السكنية، يمكن تصنيع أحواض الحمّام الموحّدة خارج الموقع، وترسيبها كوحدات كاملة، وإنقاذ العمل في الموقع، والحد من النفايات، كما أن نظم الأثاث القابلة للتداول - مثل أماكن الجلوس القابلة للطرد أو الطاولات الأخرى - يمكن تقويتها.
وحدة المرافق والملحقات
وتوحد المباني المتعددة الاستخدامات مجالات الخدمات لتحقيق أقصى قدر ممكن من المساحة الميسرة، وبدلا من الفصائل المنفصلة، والحمامات، والغرف الميكانيكية لكل استخدام، يخلق المصممون نواة مشتركة تحتوي على المصعد والسلالم والثباتات، مما يقلل من آثار التداول في المبنى، مثلا، يمكن أن تخدم مهبط واحد للشحنات ومجال إدارة النفايات كلا من المستأجرين من التجزئة والسكن. [[خدمة الإلكترونية: صفر]
التكيف والتنمية المربحة
(ب) إن تحويل الهياكل القائمة - مثل المستودعات أو المصانع أو مباني المكاتب السابقة - إلى أماكن متعددة الاستخدامات، هو استراتيجية تزداد شعبية، وتجسدت محمية إعادة الاستخدام المتوافقة طابع الكربون والحي، وتشمل التحديات الهيكلية تعزيز الأعمدة الموجودة بالنسبة للحمولات الجديدة، وإضافة الموزنيات، وتحسين القدرة على مواجهة الاضطرابات السيزمية، وكثيراً ما يؤدي المهندسون تحليلات الحساسية
تقنيات الكفاءة الهيكلية
فالكفاءة الهيكلية تواكبها الكفاءة المكانية، فالنظام الهيكلي الصحيح يمكن أن يقلل من استخدام المواد، ويعجل بالبناء، ويتيح مزيدا من حرية التصميم.
جدران الحمل والمنظومات الأساسية
يمكن أن تخدم الجدران التي تحمل حمولة ذات أغراض مزدوجة: دعم حمولات الجاذبية أثناء العمل كحواجز حريق وأجهزة انفصال صوتية بين مختلف الاستخدامات، وفي المباني المتعددة المراحل، النواة الاختصارية أو الماشية ] المصاعد المنزلية والسلالم بينما يقاوم القوى الأفقية من الرياح والزلازل، وهذا النظام يقلل من الحاجة إلى أعمدة المحيط، مما يتيح فتحاً، يوماً،
مواد الوزن الخفيف والمجمعات العالية الأداء
ويقلل استخدام مواد الوزن الخفيف من الحمولة الميتة على المؤسسات ويتيح وجود المزيد من المسافات. كما أن الأطر الصلبة ذات الأسطح المعدنية المركبة لا تزال شائعة في الطوابق التجارية، بينما تشكل مكونات الترجيح والزجاج الموسَّعة في المبان متعددة الاستخدامات.
نظم المباني المتكاملة
(ب) يمكن مثلاً تعليق الحزمة المصنوعة من الأشعة بين السقفيين، مع إزالة الحاجة إلى حد أقصى منفصل لموقع التسرب. [وحدات المعلومات المثبتة] [ترتيب متناسق الجودة]
الصنع والتشييد النموذجي
وتُنتج المكونات الهيكلية السابقة التجهيز من خارج الموقع مكاسب كبيرة في الكفاءة. وتُصنع الأطر الصلبة، وألواح الخرسانة الجاهزة، وأقسام الحمام بأكملها في بيئات خاضعة للرقابة، ثم تُجمع بسرعة في الموقع، وتُجمع وحدات البناء الموحّدة التي تُعد كمجمّد مثل القطع التي يمكن أن تقطع وقت البناء بنسبة تصل إلى 50 في المائة.() أما بالنسبة للمشاريع المتعددة الاستخدامات، فيمكن تصميم وحدات تحتوي على نهايات مختلفة للاستخدام في كولومبيا السكن أو التجاري.
نظم التشخيص والفضاء
وتستخدم الهياكل الدياغريدية شبكات من الصلب أو الخرسانة لتوزيع الحمولات بكفاءة، وكثيرا ما تلغي الحاجة إلى الأعمدة العمودية على محيط المبنى، مما يخلق مواجهات مفترقة ويزيد المرونة الداخلية إلى أقصى حد ممكن.() وتستخدم برج الهيرست في مدينة نيويورك مقياسا مثاليا يقلل من استخدام الفولاذ بنسبة تصل إلى 20 في المائة مقارنة بالأطر التقليدية.
أمثلة عالمية حقيقية للهياكل المتعددة الاستعمالات
ويُتيح بحث المشاريع الناجحة رؤية عن كيفية تطبيق هذه المبادئ والتقنيات في الممارسة العملية.
مارينا باي ساندس، سنغافورة
ويجمع هذا المنتجع المتكامل بين فندق وكازينو ومركز مؤتمرات ومجمعات للتجزئة ومتحف في بيان معماري واحد، وتوج تصميم البرج الثلاثي بتصميم الكوك، الذي يربط الأبراج بخروط فولاذية ضخمة، ويشمل النظام الهيكلي أسساً عميقة للكميات وأجهزة لجذب الكتل الكبيرة لإدارة أحمال الرياح.
هدسون ياردز، مدينة نيويورك
(هيدسون ياردز) هو حي مُخطط له على بُعد في ساحات السكك الحديدية النشطة، وتشمل أبراج الاستخدام المختلط مثل 10 هدسون ياردز مكاتب وتجزئة وحيز عام، وتستخدم التنمية هيكلاً متعدد الأشكال - نظاماً واسع النطاق لرواسب الصلب - لتوزيع حمولات البناء على المسارات أدناه.
Bosco Verticale, Milan
ويُزوَّد هذان الأبراجان السكنيان لغاباتهما العمودية، ولكنهما يدمجان أيضاً الأماكن التجارية الأرضية والحدائق المشتركة، ويستوعب التصميم الهيكلي الوزن الإضافي للأشجار ونظم الري، ويدعمان الحمولة من النواة الخرسانية والأعمدة المحيطة، بينما يحميان الغطاء النباتي المصمم خصيصاً للرياح، ويظهر بوسكو فيريكال أن المباني المتعددة الاستخدامات يمكن أن تدمج في التصميم الإحيائي دون التضحية بالكفاءة الهيكلية.
التحديات والحلول في الهياكل المتعددة الاستخدامات
وعلى الرغم من مزايا هذه المباني، فإن المباني المتعددة الاستخدامات تطرح تحديات فريدة تتطلب حلولا مبتكرة.
رموز التزود والبناء
وكثيراً ما تندرج الاستخدامات المختلفة في إطار مدونات منفصلة للبناء مع متطلبات متضاربة، فعلى سبيل المثال، قد تتطلب الطوابق السكنية مقاومة حرائق أعلى من الطوابق المكتبية، وتشمل الحلول التوحيد - استخدام الجدران والطابقيات التي تُدرج في حرارة لإنشاء مناطق متفاوتة - ]، تصميم قائم على الأداء [تبسيط السلامة].
مراقبة الصوت والاحتجاز
ويمكن لاستوديو للرقص فوق مطعم أو مركز لللياقة بجانب مكتبة أن يخلق مشاكل تتعلق بالضجيج والاهتزاز، ويخفف مهندسو الهياكل هذه من خلال ] الطابقين المحمولين ، وم الجبال العزلية المرنة، والحواجز التي تحمل الكتلة، والحواجز التي ترتفع فيها أعداد الكتل أو تثبطها مثل الضوضاء الخرسانية ذات المستويات الارتجية السكية.
HVAC and MEP Complexity
وتولد من متجر البقالة حمولات حرارية عالية، بينما تحتاج وحدة سكنية إلى مراقبة هادئة وفردية، وينشئ المصممون مناطق منفصلة للشبكة الجوية ذات العجلات العالية أو نظما جوية مكرّسة لكل استخدام، وكثيرا ما يتقاسمون مع النباتات المركزية. ]
التغيرات الهيكلية في القروض
وتتباين حمولات الهواء الافتراضية اختلافاً كبيراً: فعادة ما تتطلب المكاتب 2.4 كيلوبايت، وحيز للتجزئة يصل إلى 4.8 كيلوباسكال، ومناطق التجمع أعلى، ويجب أن تستوعب النظم الهيكلية هذه الاختلافات دون الإفراط في المبنى بأكمله. ويمكن أن تعيد أجهزة النقل أو التحول الهيكلي تحميلات من المناطق الثقيلة إلى المناطق الأكثر أخف.() وفي أبراج الاستخدامات المختلطة، يمكن أن تنقل أكثر من ذلك [الإطارات: صفر]
مستقبل الهياكل المتعددة الاستخدامات
وتُشكل التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات الاجتماعية الجيل القادم من المباني المتعددة الاستخدامات.
بناء الذكاء
ويمكِّن المستشعرات الصوتية ونظم إدارة المباني من تحقيق الاستخدام الأمثل للفضاء في الوقت الحقيقي، ويمكن للمستشعرات أن تكتشف أنماط الشغل وتضبط الضوء والارتفاع الحاد، بل وحتى التحلل الهيكلي، وقد تدمج التصميمات المستقبلية هياكل قابلة للتعديل ] - حيث تُعاد تشكيل جدران منقولة أو أشجار منقولة، على أساس الطلب.
Net-Zero Energy and Carbon Neutrality
(ب) المباني المتعددة الاستخدامات هي مرشحات رئيسية للطاقة الصافية الصفرية لأنها تجمع بين حمولات متنوعة يمكن أن تتوازن من خلال مصادر الطاقة المتجددة والتخزين في الموقع، وتصبح الألواح الشمسية على السقف والسلاسل الحرارية الأرضية، ومنظومات تخزين البطاريات معيارية، ويستكشف المهندسون البنيويون المواد التي تطلب مركبات الكربون ، مثل الانبعاثات التي تجسدها
التصميم الموازي والقابل للتوازن
(ب) يمكن للأدوات الحاسوبية المتقدمة أن تتيح للمهندسين المعماريين والمهندسين استكشاف آلاف خيارات التصميم لتحقيق الكفاءة القصوى في استخدام الفضاء والكفاءة الهيكلية؛ ويمكن أن تولد النماذج شبه المتماثلة تلقائياً لوحات أرضية تزيد من ضوء النهار وتلبيتها للمواصف الهيكلية. [(FLT:0]) [تُستخدم التكنولوجيا المثلى ] وتُنشئ الخوارزمات إطاراً هيكلياً فعالاً مادياً يُعاد تشكيل أشكال عضوية.
Resilience and Climate Adaptation
ونظراً لأن الأحداث الجوية الشديدة تزداد تواتراً، يجب تصميم المباني المتعددة الاستخدامات من أجل القدرة على التكيف، وتحمي الأرضيات الأرضية المرتفعة من الفيضانات، بينما تصمد النظم الأفقية القوية مع الأعاصير والزلازل، كما توفر الهياكل المتعددة الاستخدامات قدرة المجتمعات المحلية على التكيف: فهي يمكن أن تكون بمثابة ملاجئ طارئة أو مراكز لتوزيع الإمدادات أثناء الكوارث، وتدمج مسارات هيكلية غير متجانسة ، لا تكفل حدوث أضرار تدريجية.
خاتمة
فتصميم هياكل متعددة الاستخدامات تزيد من المساحة والكفاءة الهيكلية هو مسعى متعدد التخصصات يتطلب تعاوناً عميقاً بين المهندسين والمهندسين والمخططين والمطورين، ومن خلال إضفاء المرونة والكفاءة وإمكانية الوصول والاستدامة، يمكن لأفرقة التصميم أن تخلق مباني تتكيف مع الاحتياجات المتغيرة مع الموارد التي تحافظ عليها، وتظل التقنيات الهيكلية المتقدمة - من الديجل إلى التوابل الأطول قبل الصنع، والأمثلة الأضعف، والأكثر قدرة على البناء.