עיצוב מבנים בשימוש רב-שימושיים הממקסימים את החלל ואת הסתברות המבנית

מבוא

הביקוש למבנים רבים בשימוש זינק כערים ברחבי העולם בפני אוכלוסיות צומחות וקרקעות מפותחות מוגבלות.בניינים אלה משלבים מגורים, מסחריים, קמעונאים, ותפקודי פנאי בתוך המעטפה אחת, צמצום ספירה עירונית וטיפוח קהילות תוססות.עיצוב מבנים כאלה דורש איזון זהיר בין גמישות מרחבית ויושרה מבנית.כל ריבוע חייב לשרת מטרות מרובות ללא בטיחות, נוחות, או ערך זה.

עקרונות מרכזיים של עיצוב רב-Use

מבנים רבי-שימוש מוצלחים מושרשים במערכת עקרונות מנחים המבטיחים הסתגלות, יעילות וארוכותיות.עקרונות אלה משפיעים על כל החלטה החל מהתכנות הראשונית ועד למבחר חומרי.

גמישות

חללים בתוך מבנה רב-שימושי חייבים להתאים לצרכים משתנים לאורך זמן.לדוגמה, יחידת קמעונאית בקומת הקרקע עשויה להפוך מאוחר יותר למרחב עבודה משותף או בית קפה.מעצבים להשיג גמישות באמצעות לוחות קומה רחבת טווח, מחיצות מרופפות, ולהגדיל את רצפות הגישה המאפשרות תצורה קלה של שירותים.FLT:0FlexibilityFLT:1 חל גם על מערכות מבניות: קוויות או רשתות פנימיות מאפשרות הסתגלות גדולות.

יעילות

(הדגשה בעיצוב רב-שימושי פירושה למקסם את האזור שניתן למזער את הפסולת מבנית.זה כרוך בקידוד יחסי הרצפה-לארץ, צמצום שטח מחזור הדם, ושילוב מערכות מכניות בתוך אזורי מבנים.

נגישות

מבנים רב-שימושיים משרתים קבוצות משתמשים מגוונות - לצד עובדים במשרד, קונים, מבקרים - כל כך גישה אוניברסלית היא חיונית.מעצבים חייבים לשלב נתיבים ללא מחסום, חדרי מנוחה נגישים, ודרכים אינטואיטיביות למצוא את המעלית, רמפות, ומסדרונות רחבים צריכים להיות מתוכננים מוקדם כדי להימנע מלתתת יעילות מבנית.

חוסר יכולת

מבנים רב-שימושיים מעודדים באופן טבעי את קיימות על ידי צמצום צרכי התחבורה בין עבודה, בית, פנאי ומנוחה.מעבר למיקום, אדריכלים להטביע תכונות בר-קיימא כגון גגות ירוקות, כריכת מים גשם, לוחות פוטו-וולטאיים ומערכות HVAC חסכוניות באנרגיה.

אסטרטגיות עיצוב עבור Maximizing Space

מקסימה מרחב ניתן לשימוש במבנים רבים, דורשת שילוב של יצירתיות אדריכלית ודיוק טכני.אסטרטגיות הבאות מועסקות בדרך כלל על ידי חברות מובילות.

הרחבה והתרחבות מעורבת-Use Zoning

[המגדלים] הם הדרך הישירה ביותר להגדיל את שטח הרצפה מבלי להרחיב את טביעת הרגל הבניין.אזור המגדלים המעורבת בפונקציות שונות באופן אנכי: רצפות נמוכות יותר עבור מתקנים קמעונאיים וציבוריים, פסגות משרדים, וקומות העליונות לדירות.זה מערערערמת ערך קרקע ומפחיתה את זרימת האופקית של מערכות סטרקטיות עבור מגדלים גבוהים - כגון FLT:0outriggersFalturesFalrtures:2 LT3 או 1FLT2:

תוכניות רצפה פתוחה ומבנהי סקאל

מחיקת קירות פנימיים מיותרים יוצרת מרחבים מתאימים.פתוח תוכניות מסתמכות על השלדים מבניים – דבורים ודבורים המוצבים במרווחים קבועים – להעביר עומסים ללא מחיצות פנימיות.גישה זו נפוצה במשרדים ובמחוזות קמעונאיים, שם ייתכן שעשרהים צריכים לשנות את הפריסה לעיתים קרובות.

התאמות ומערכות משתנות

עיצוב מודולרי מאפשר חללים להיות במהירות reposition מחדש. קירות מודולרי, מחיצות בלתי ניתן להשגה, ו prefabricated mezzaתשעים לאפשר מעברים מהירים בין פונקציות. במגדלי מגורים, צינורות שירותים מודולריים ניתן לייצר מחוץ לאתר ולהתקנה כיחידות שלמות, שמירה על עבודה באתר וצמצום מערכות ריהוט ממותק.

מתקנים משותפים ו-קומפקטיים Service Cores

מבנים רב-שימושיים מאחדים אזורי שירות כדי למקסם את המרחב הניטרלי במקום כיכרות נפרדות, חדרי מנוחה וחדרים מכניים לכל שימוש, מעצבים יוצרים ליבות משותפות המכילות מעליות, מדרגות ופירים של שירותים.זה מקטין את טביעת הרגל של הבניין.

Reuses and Infill Development

שינוי מבנים קיימים - כגון מחסנים, מפעלים או בנייני משרדים לשעבר - חללים בשימוש רב-שימושיים היא אסטרטגיה פופולרית יותר ויותר.שימוש חוזר הסתגלותי משמר את האופי של פחמן ושכונתי.אתגרי סטרקטיל כוללים חיזוק העמודים הקיימים לעומסים חדשים, הוספת mezzanines, ושידרגו את חוסן הסיסמיטי (Silative Resilience) של מהנדסים לעתים קרובות לבצע LT:0 ניתוחים של רגישות מופרזת (FLT)

טכניקות יעילות אינטגרטוריות

יעילות מבנית הולכת יד ביד עם יעילות מרחבית.מערכת מבנית נכונה יכולה להפחית את השימוש בחומר, להאיץ את הבנייה, ולאפשר חופש עיצוב גדול יותר.

קירות כבדים ומערכת הליבה

קירות בעלי עומס אסטרטגי יכולים לשרת מטרות כפולות: תמיכה בעומסי כבידה תוך הפעלת מחסומים אש וחילופים אקוסטיים בין שימושים שונים.בבניינים רב קומות, FLT:0concrete או masonry ליבות FLT:1 ומדרגות תוך התנגדות לכוחות מאוחרים יותר מרוחות אדמה ורוחות.

חומרים קלים ופוסטפורמנטליים

שימוש בחומרים קלים מוריד את העומס הקטלני על יסודות ומאפשר לעגלות ארוכות יותר.(FLT:0Cross-laminated Tree (CLT)Building on Basics ומאפשר לעגלות מרובות לשימוש עבור יחס החוזק למשקל ולקיבולת אחסון פחמן. מסגרות פלדה עם ערכות מתכת מורכבות נשאר פופולרי עבור רצפות מסחריות, בעוד אלומיניום ורכיבי פולימרים כוח זכוכית משמשים עבור 20 רכיבים לא-דלקתיים יכול גם להפחית את משקל מצטברים עם רצפה.

מערכות בנייה משולבות

מבנים רב-שימושיים מודרניים משלבים מערכות מבניות, מכניות, חשמל וצנרת (MEP) כדי לחסוך מקום.לדוגמה, FLT:0chilled beamssphFLT:1 ניתן להשעות בין תקרה, חיסול הצורך בתקרה נפרדת.FLT:2BIM (בניית מודל מידע) מאפשר עיצוב מתואמת, המבטיח כי דפטים, וניתן לשפר את הצנרת העבודה, כמו גם את המקררים, עם רכיבי MEPPTD.

המונחים: Modular Construction

(Prefabricating רכיבים מבניים מחוץ לאתר מציע רווחי יעילות משמעותיים.מסגרות פלדה, לוחות בטון precast, ופודים שלמים של שירותים מיוצרים בסביבות מבוקרות, ולאחר מכן התאספו במהירות באתר. Modular Building - שבו מודולים נפחיים מחסנים כמו בלוקים - יכול לחתוך זמן בנייה עד 50%.עבור פרויקטים רב-שימושיים, מודולים יכולים להיות מעוצבים עם גמלים שונים למגורים או לשימוש מסחרי.

Diagrid and Space-Frame Systems

מבנים דיאגרריד משתמשים ברשתות דיגונליות של פלדה או בטון כדי להפיץ עומסים ביעילות, לעתים קרובות לחסל את הצורך בעמודות אנכיות על בניין perimeter.זה יוצר חזיתות בולטות וממקסמים גמישות פנימית.TheFLT:0 Hearst TowerhilFLT:1 בניו יורק מעסיק diagrid כי מפחית שימוש פלדה על ידי כמעט 20% בהשוואה למסגרות קונבנציונליות.

דוגמאות אמיתיות לעולם של Multi-Use Structures

בחינת פרויקטים מוצלחים מספקת תובנה כיצד עקרונות וטכניקות אלה מוחלים בפועל.

מרינה ביי סנדס, סינגפור

אתר נופש משולב זה משלב מלון, קזינו, מרכז קונבנציונאלי, קניון ומוזיאון בתוך הצהרה ארכיטקטונית אחת.העיצוב המשולש-לתשובה מוכתר על ידי SkyPark האיקוני, המשתרע על ידי המגדלים עם טרה פלדה מסיבית.המערכת המבנית כוללת יסודות ערמה עמוקה ומכוונן כילנים המוניים לנהל עומסי רוח.הפרויקט מדגים כיצד מתקנים משותפים - כגון גני בריכה, בריכה, תצפית, והופכת לאטרקציות לשימוש בכיסוי קרקעי, תוך כדי שיפור.

הדסון יארד, ניו יורק

הדסון יארדס הוא שכונה מתוכננת, שנבנתה על פני חצרות רכבת פעילה.מגדלים מעורבים כמו 10 Hudson Yards כוללים משרדים, קמעונאית ומרחב ציבורי.הפיתוח משתמש במבנה FLT:0platform StructureFLT:1 - מערכת פלדה מסיבית מסיבית - להפיץ עומסים על המסלולים להלן.טכניקה זו אפשרה בנייה אנכית ישירות מעל מרכז תחבורה, דוגמה ראשונית של מבני במסגרות עירוניות.

Bosco Verticale, מילאנו

שני מגדלי מגורים אלה מפורסמים ביערות האנכיים שלהם, אבל הם גם משלבים חללים מסחריים קרקעיים וגנים משותפים.העיצוב המבני מתאים למשקל נוסף של עצים ומערכות השקיה שלהם. Reinforced ליבות בטון ועמודות היקפיים תומכים לטעון, בעוד עיצוב הרוח המיועד במיוחד מגן על הצמחייה. Bosco Verticale מראה כי מבנים רב-שימושיים יכולים לשלב ביופילרי ללא יעילות מבנית.

אתגרים ופתרונות במבנה רב-מערבי

למרות היתרונות שלהם, מבנים בשימוש רב-מנועי מציגים אתגרים ייחודיים הדורשים פתרונות חדשניים.

קודים ו-Build

שימושים שונים נופלים לעתים קרובות תחת קודי בנייה נפרדים עם דרישות סותרות.לדוגמה, רצפות מגורים עשויים לדרוש עמידות גבוהה יותר של אש מאשר רצפות משרדים. Solutions כוללים FLT:0compartmentalizationFLT:1 - שימוש בקירות ובקומה גבוהה יותר כדי ליצור אזורי דיסקרטיות - ו-FLT:2 ביצועים מבוססי עיצוב FLT 3 המדגים בטיחות שווה באמצעות ניתוח הנדסי מוקדם עם רשויות מקומיות הוא חיוני כדי לספק אישורים.

בקרת זיהום וידוי

סטודיו ריקודים מעל מסעדה או מרכז כושר ליד ספרייה יכול ליצור בעיות רעש ורטטט.מהנדסים סטרקטיקליים מקטין את אלה באמצעות FLT:0floating רצפות FLT:1, resilient בידוד הרים, ומחסומים המוניים מוצצים.רצפה סלאבים עם מסה גבוהה יותר או לחט - כגון סלאבים עבים עם שכבות מולקוליות - שטף השפעה וחיזוי רעשים (FEA) באמצעות רמות נוחות סופיות).

HVAC ו- MEP Complexity

שימושים שונים יש מאוד אוורור, חימום, דרישות קירור.מכולת מייצרת עומסי חום גבוהים, בעוד יחידת מגורים דורשת שליטה שקטה, אישית מעצבי ייצור אזורי HVAC נפרדים או מערכות אוויר חיצוניות ייעודיות (DOAS) לכל שימוש, לעתים קרובות שיתוף צמח מרכזי.FLT:0Variable recrant זרימה (VRFLT) מאפשר מערכות:1 ממזג אוויריות במקביל לשיפור יעילות אנרגיה שונה.

המונחים: Structural loading Variations

עומסי חיים בלתי מאוישים משתנים באופן משמעותי: משרדים בדרך כלל דורשים 2.4 kPa, חללים קמעונאיים עד 4.8 kPa, ושטחי הרכב אפילו גבוהים יותר.מערכות סטרקטיטוריות חייבות להתאים את ההבדלים הללו מבלי להפריז בכל המבנה.

עתידם של מבנים רב-אור

טכנולוגיות מתפתחות ומגמות חברתיות מעצבות את הדור הבא של בניינים בשימוש רב.

אינטגרציה חכמה

חיישנים IoT ומערכות ניהול בנייה (BMS) מייעלות את השימוש בחלל בזמן אמת.חיישנים יכולים לזהות תבניות דיקור ולהתאים את התאורה, HVAC, ואפילו לחות מבנית.עיצובים עתידיים עשויים לשלב בין FLT:0adaptable מבנים (FLT:1), שבו קירות מפוזרים או פודים מודולריים מופעלים באופן אוטומטי על בסיס דרישה זו, גמישות דינמית זו תקטין עוד פסולת ושיפור חוויית משתמש.

Net-Zero Energy ו- Carbon Neutrality

(בבניינים רבים משתמשים במועמדים ראשוניים לאנרגיה אפסית נטו מכיוון שהם משלבים עומסים מגוונים שניתן לאוזן באמצעות לוחות סולאריים על גגות וחזיתות, משאבות חום גיאותרמיות ומערכות אחסון סוללות הופכות סטנדרטיות.

עיצוב פרדוקסלי ויצור

כלים חישוביים מתקדמים מאפשרים לאדריכלים ולמהנדסים לחקור אלפי אפשרויות עיצוב כדי לייעל את החלל ואת היעילות המבנית.מודלים Parametric יכולים לייצר באופן אוטומטי לוחות הרצפה הממקסמים את אור היום תוך עמידה בתקופות מבניות.FLT:0ccTopology OptimizationFLT:1 אלגוריתמים ליצור מסגרות מבניות יעילות חומריות הדומה לצורות אורגניות.

עמידות והסתגלות לאקלים

ככל שאירועי מזג אוויר קיצוניים הופכים תכופים יותר, מבנים רב-שימושיים חייבים להיות מעוצבים לחוסנות.אלבבסיסים מוגנים מפני הצפה, בעוד מערכות מאוחרות חזקות עומדות בפני הוריקנים ו רעידות אדמה. מבנים של שימוש רב-שימוש מציעים גם עמידות קהילתית: הם יכולים לשמש כמקלטי חירום או מרכזי אספקה במהלך אסונות.

מסקנה

תכנון מבנים רב-שימושיים הממקסמים את המרחב והיעילות המבנית הוא מאמץ רב תחומי הדורש שיתוף פעולה עמוק בין אדריכלים, מהנדסים, מתכננים ומפתחים. על ידי אימוץ גמישות, יעילות, נגישות וקיימות, צוותי עיצוב יכולים ליצור מבנים שמתאימים לצרכים תוך שמירה על משאבים מתקדמים.טכניקות מבניות מתקדמות - החל מ- אפסגדידים ועד לקדמת ייצוב - טווחים ארוכים יותר, משקל בהיר יותר, ומבנה מהיר יותר של טכנולוגיות חכמות, כמו גם מקבוצות מתפתחות, כמו גם טכנולוגיות חכמות, כמו פיתוח, כמו גם טכנולוגיות חכמות יותר, כמו גם טכנולוגיות חכמות יותר, כמו גם פיתוח, כמו גם טכנולוגיות חכמות יותר, כמו גם פיתוח, כמו גם פיתוח זמינות יותר, כמו גם , כמו פיתוח יותר, וגמישות, ועוד, כמו גם פיתוח עשירות יותר, ועוד.