چگونه آسمان خراش های بلند از محدودیت های معماری سنتی آزاد می شوند تا بر افق های شهری تسلط داشته باشند؟ پاسخ در یک تکنیک ساختمانی انقلابی است.این ستون فقرات فولادی از رفاه شهری مدرن پشتیبانی می کند و تصورات بشریت را در مورد ارتفاع معماری و فضا دوباره تعریف کرده است.
ساخت قاب اسکلتی، که به عنوان ساخت قاب فولادی نیز شناخته می شود، یک روش ساختمانی است که در آن یک چارچوب از ستون های فولادی و تخته ها به عنوان ساختار حمل عمده عمل می کند. در این سیستم،ستون های فولادی عمودی و I-beam های افقی به یکدیگر متصل می شوند تا یک اسکلت سه بعدی را تشکیل دهند که تمام بارهای ساختاری را حمل می کند، از جمله وزن مرده، نيروهاي باد، فعاليت لرزه اي و بار مصرفي.
دیوارها به عناصر غیرساختاری تبدیل می شوند و فقط به عنوان محفظه ای برای تقسیم فضا و عایق حرارتی عمل می کنند.یا پنل های از پیش ساخته شده برای استفاده به عنوان دیوارهای پرده.
توسعه فریم های اسکلت در موازی با پیشرفت انقلاب صنعتی، به ویژه پیشرفت در تولید فولاد بود. تا اواخر قرن نوزدهم،افزایش تولید فولاد و کاهش هزینه ها ساخت و ساز بلند ساختمانی با قاب فولاد را امکان پذیر ساخت.
اجرای اولیه شامل ترکیب قاب های فولادی با سازه های دیواری بود. ساختمان بیمه خانه در شیکاگو (1885) ، که اغلب "پدر آسمان خراش ها" نامیده می شود،" پيشگام اين روش هاي فرعي بود قبل از اينکه قاب هاي فولادي خالص استاندارد ساختمان هاي بلند بشه.
قاب های اسکلت در مقایسه با ساختمان های دیواری مزایای قابل توجهی دارند:
- ظرفیت حمل بالاتر:قدرت خارق العاده فولاد، ارتفاعات بزرگتر را پشتیبانی می کند
- کاهش وزن:سبک تر از سازه های سنگی، کاهش الزامات پایه
- ساخت سریعتر:قطعات از پیش ساخته شده امکان مونتاژ سریع را فراهم می کنند
- فضای داخلی انعطاف پذیر:دیوارهای غیر تحمل کننده اجازه می دهد طرح های کف قابل سازگاری
- مقاومت در برابر زلزله:انعطاف پذیری فولاد انرژی لرزه ای را جذب می کند
- پایداری:مواد کاملا قابل بازیافت با اصول ساختمان سبز مطابقت دارند
اجرای قاب های اسکلت نیاز به مهندسی تخصصی دارد:
- انتخاب و ساخت فولاد دقیق
- طراحی مشترک حیاتی (قرص های جوشکاری، بولت یا نیت)
- تجزیه و تحلیل ساختاری پیشرفته با استفاده از نرم افزار CAD و FEA
- ضد آتش از طریق پوشش یا پوشش
- حفاظت از خوردگی از طریق گالوانیزه یا رنگ
بازسازی شیکاگو پس از آتش سوزی و گسترش شهری شرایط ایده آل را برای نوآوری قاب استخوان ایجاد کرد:
ساختمان بیمه خانه (1885):ساختار تاریخی ویلیام لو بارون جنی، پتانسیل فولاد را با وجود استفاده جزئی از بلوط سازی نشان داد. تخریب آن در سال 1931 میراث معماری آن را کاهش نداد.
ساختمان ریلیانس (1895):طراحی چارلز بی اتوود شامل دیوارهای پرده شیشه ای گسترده - پیشگام آسمان خراش های مدرن - در حالی که حداکثر نور طبیعی را از طریق چارچوب فولادی آن نشان می دهد.
از ساختمان امپایر استیت نیویورک تا مرکز مالی جهانی شانگهای، قاب های اسکلت بر ساخت آسمان خراش ها در سراسر جهان تسلط دارند. فناوری های نوظهور همچنان به پیشرفت این روش ادامه می دهند:
- آلیاژ های قوی تر که پروفایل های باریک تری را امکان پذیر می کنند
- ساخت مقدماتی ماژولار که باعث افزایش بهره وری می شود
- سیستم های هوشمند بهینه سازی عملکرد انرژی
علیرغم مزایا، چالش ها همچنان باقی می مانند:
- هزینه های بالاتر مواد در مقایسه با بتن
- الزامات سختگیرانه ضد آتش
- نگهداری مداوم از خوردگی
- تقاضای نیروی کار تخصصی
با تشدید شهرنشینی در سطح جهانی، ساخت چارچوب اسکلت همچنان به شکل دادن به اسکایلاین ادامه می دهد در حالی که برای مقابله با این محدودیت ها از طریق نوآوری های علوم مواد و مهندسی تکامل می یابد.
