تأثير هندسۀ پلان و فرم معماري پيچشي بر آسيب اجزاي غيرسازه‌اي ساختمان‌هاي بلند در برابر زلزله

براساس نقشۀ پهنه‌بندي خطر زلزلۀ جهاني، كشور ايران روي گسترۀ لرزه‌اي با خطر بسيار زياد قرار گرفته است. از اين‌رو موضوع پيش‌بيني خطر زلزله و در نظر گرفتن راهكارهاي كاهش آسيب‌پذيري ساختمان‌ها در برابر آن، از اولويت‌هاي طراحان سازندگان و آيين‌نامه‌هاي موجود در اين حوزه است. ساختمان‌هاي بلند از يك‌سو از نيازهاي اساسي در پاسخ به توسعۀ شهرهاي بزرگ ايران و رشد جمعيت آنها و از سوي ديگر داراي حجم زيادي از اجزاي غيرسازه‌اي شامل تجهيزات، تأسيسات و اجزاي معماري هستند. هر گونه آسيب به اين اجزا در زمان وقوع زلزله، اعم از ناپايداري، فروريزش يا حتي خارج شدن از خدمات‌رساني ممكن است نياز به مديريت بحران و خدمت‌رساني فوق‌العاده را به شهر تحميل كند. از سوي ديگر ساختمان‌هاي بلند به‌دليل ارتفاع و مقياس از بناهاي شاخص و اثرگذار بر سيما و منظر شهرند و به همين دليل طراحان تمايل دارند در طراحي اين ساختمان‌ها از فرم‌هاي پيچيده و زيبا از ديدگاه هندسي و هنري استفاده كنند. اين مقاله به بررسي اثر فرم پيچشي به‌منزلۀ يكي از فرم‌هاي پيچيدۀ رايج در ساخت ساختمان‌هاي بلند بر دريفت و جابه‌جايي جانبي به‌عنوان شاخص‌هاي سنجش آسيب‌پذيري اجزاي غيرسازه‌اي و وزن واحد مساحت سازه به‌عنوان شاخص طراحي بهينۀ سازه‌اي ساختمان‌هاي بلند مي‌پردازد. براي اين منظور فرم‌هاي پيچشي با پلان‌هاي هندسي منتظم شامل مثلث، مربع، شش‌ضلعي و دايره هر يك با درجات پيچش نسبي طبقات از صفر تا 3 درجه و با ارتفاع‌هاي 160، 180 و 200 متر بررسي شده‌اند. اين پژوهش از نوع كمّي است و با كمك شبيه‌سازي و مدل‌سازي با استفاده از نرم‌افزار معماري راينو و افزونۀ شبيه‌ساز تحليل المان محدود كارامبا انجام‌ گرفته است. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه پيچش طبقات در فرم‌ها با پلان مثلث و مربع هم موجب افزايش مقادير شاخص‌هاي دريفت و جابه‌جايي جانبي و هم افزايش وزن واحد مساحت سازه مي‌شود و شدت اين افزايش با ازدياد ارتفاع ساختمان فزوني مي‌يابد. در مقابل پيچش طبقات ساختمان بر فرم‌هاي با پلان‌هاي دايره‌اي و شش‌ضلعي، اثر بسيار كم و حتي ناچيزي دارد و هيچ يك از شاخص‌هاي بررسي‌شده دچار افزايش چنداني نمي‌شود.