بررسی تخصصی مشکلات و راه حل ها در طراحی نما ساختمان

در طراحی نمای ساختمان های تجاری- اداری و در کل معماری نما، به عنوان پوسته اصلی ساختمان که رابطه آن را با محیط اطراف تعریف می کند، به یکی از حساس ترین و پر چالش ترین مراحل طراحی تبدیل شده است. کوچکترین سهل انگاری در این مرحله می تواند منجر به بزرگترین مشکلات نه تنها برای نمای ساختمان و فضای داخلی آن بلکه آسیب جدی به زیستگاه شهری باشد.

در چند دهه اخیر نرم افزارهایی که انقلابی در طراحی نما ساختمان های تجاری و اداری بوجود آورده اند رشد و ترقی زیادی کرده اند. رایانه ها امکان طراحی سه بعدی نما و در نتیجه امکان پردازش فرم تعریف شده را فراهم کرده اند. فرم های سه بعدی که انگار مصالح دیجیتالی شکل پذیر و قابل انعطاف هستند اکسترود، اضافه، کم و دفرمه می شوند. تحقیق و جستجو برای متریال قوی ترو سبک تر، عایق قوی تر، متریال پویا و تعاملی برای تحقق این فرم ها در نما، مصالح فوق العاده ای را بوجود آورده است. علاوه بر دامنه وسیع شیشه های تخصصی که شاید شگفت انکیزترین آن ها باشد، می توان به فیبرهای کربنی، کامپوزیت ها و صد ها مصالح تخصصی ارگانیک و غیر ارگانیک مثل Graphene که سبک وزن است اما 200 برابر استیل قوی و تقریبا شفاف و ابر رساناست اشاره کرد. به نقطه ای رسیدیم که می توانیم فرم های پیچیده ای طراحی و شبیه سازی کنیم و آن را به یک  نما اداری تجاری و کاربردی که حقیقت فیزیکی دارد تبدیل کنیم. این نماهای کاربردی گردش انرژی در فضای داخلی ساختمان و محیط اطراف آن را ایجاد می کنند. مزیت ها و ضررهایی که بعضی عمدی و بعضی غیر عمدی هستند وجود دارند. تلاقی تکنیک و تکنولوژی به طور همزمان شگفت انگیز و هولناک شده است و این نشان دهنده یک نیاز و فرصت برای سازمان دهی دوباره افکار ما در مورد این رویدادهاست.

پیش زمینه تاریخی 

نرم افزارهای اولیه معماری مثل اتوکد، ورساکد واستارکد یک جایگزین برای درفتینگ که شامل پلان ها، نماها، مقطع ها و نقشه جزییات می باشد، بودند و در حقیقت یک مونتاژ از فضای 2 بعدی محسوب می شدند. امکان اکسترود کردن این پلان ها به صورت  عمودی به وجود آمد. به دنبال آن حجم های سه بعدی که قابل دستکاری با فرمان های twist، rotate، orbit و غیره بودند برای ایجاد فرم های پیچیده جدید بوجود آمدند. Surface Mapping و الگوریتم ها رایج شدند. در نهایت NURB ها که امکان تغییر هر سطح یک حجم سه بعدی را به طور جداگانه امکان پذیر می کند اختراع شدند. نرم افزارهایی مثل Sketch up، Rhino، Maya، 3Ds max و نرم افزار های مشابه دیگر روانه بازار شدند. به موازات این رویداد ها نرم افزارهایی مثل Revit شروع به ارزیابی قسمت های مختلف ساختمان با تشخیص خصوصیات مصالح برای تصمیم گیری در مورد مکان آن ها در پروژه در فضای سه بعدی کردند. به دست آوردن لیست متریال استفاده شده و مقدار هر کدام در ساختمان امکان پذیر شد. برآورد هزینه در مراحل اولیه طراحی میسر شد. Clash Detection به وجود آمد. مکان و فرم به صورت عینی قابل خلق شد. قسمت های مختلف به صورت دیجیتالی ساخته شد. فرصتی بی نظیر برای سلایق شخصی فراهم شد. به طور همزمان مصالح ساختمانی از نظرخصوصیات و کارایی ترقی چشمگیری کردند. شیشه های reflective و low-e روانه بازار شدند.

در نهایت همه این تغییرات به سمت خلق سطوح هندسی وسیع با دقت و کارایی بالا همگرا شدند. آرشیتکت ها باور کردند که می توانند هر فرمی را برای نمای ساختمان طراحی کنند و آن طرح قابل اجراست که تفکر درستی هم بود. آن ها هم چنین باور داشتند که هر مشکلی با استفاده از مصالح ساختمانی معجزه آسا قابل حل است و با این تفکرخود را از هر گونه مسئولیتی در مورد اینکه چه اتفاقی داخل یا خارج ساختمان به دلیل تصمیمات آن ها در طراحی و استفاده از متریال می افتد مبرا کردند. به جای این که فرم یک منطق پاسخ دهنده به شرایط آب و هوایی را پیروی کند به فرمی غیر کاربردی، افراطی و پیچیده تبدیل شد. به این ترتیب نما معنای حقیقی خود را از دست داد و نمای کاذب جای آن را گرفت.

بیشتر از این ها می توان در مورد مشکلات طراحی نمای ساختمان به خصوض تجاری - اداری صحبت کرد اما مشکل اصلی واضح و روشن است. طراحان به یک الگو و تئوری جدید از نما که فاکتورهای لازم را برای پیش بینی مزیت ها و ضررهای فاجعه بار در نظر بگیرد نیاز دارند.
برای فهمیدن و تحلیل داده ها در حجم بالا یکی از بهترین روش ها استفاده از الگو های مشابه رفتاری و دسته بندی آن هاست. استفاده از روشی که در گذشته مورد استفاده گرفته و موفق هم بوده می تواند نقطه شروع خوبی باشد. یکی از این روش ها برای طبقه بندی حجم بالای اطلاعات Taxonomy است که بر اساس نام گذاری سیستم بیولوژیکی بدن به وجود آمده است.
بر اساس این طبقه بندی نماهای ساختمان به سه دسته اصلی بر اساس کاربری، نوع متریال و تعداد لایه های آن ها تقسیم می شوند.

Skin / پوست

این دسته از نماها به صورت یک پوست تک لایه ای تعریف می شود. نمونه اصلی این گروه نماهای شیشه ای ساختمان های اوایل دوره مدرن معماری می باشد. سازه مجزا و نما ساختمان در غالب یک لایه پوست از سازه آویخته شده است. برای درک بهتر می توان ارتباط این نوع نما و ساختمان را با ارتباط اندام های بدن و پوست مقایسه کرد. پوست بدن انسان از چند لایه تشکیل شده  اما لایه هایی که پیوسته و مرتبط هستند و به صورت یک اندام واحد عمل می کنند و از نظر ذاتی و اساسی از زوایای مختلف متفاوت به نظر نمی رسند. این قوانین در مورد ساختمان تخطی ناپذیر نیستند اما خصوصیات و ماهیت اساسی طراحی نما را تعریف می کند.

پوست معمولا به شکل یک بافت واحد است، انواع شیشه های مختلف ممکن است با هم ترکیب شوند تا یک نوع به خصوص از شیشه را به وجود آورند. معمار در طی مراحل طراحی نما ساختمان تجاری، برای تعریف فرم و ایجاد تصورات از آن مشکلات را شناسایی می کند و مشاوران نمایی را که نتایج دلخواه را فراهم کند پیشنهاد می کنند. قابل ذکر است که مصالح فوق العاده ای مثل Graphene می توانند آینده خوبی در این نوع نما داشته باشند.

مزیت ها و مشکلات

پوست ها یا Skins به آسانی و سرعت قابل ساخت و به راحتی قابل تمیز کردن و نگهداری هستند. بیشترین مساحت قابل اجاره در ساختمان را فراهم و تمیز ترین فرم ها را از نظر زیبایی شناسی ایجاد می کند.
این نوع نما های ساختمان به دلیل ثابت بودن نسبت به جهت تابش نور به راحتی قابل بهینه سازی نیستند و در اکثر موارد نمی توانند پاسخ مناسبی برای شرایط اقلیمی ویژه باشند. به علاوه تمایل به ایجاد مشکل با بازتاب دارند و نمی توانند به راحتی نور را جذب یا دفع کنند خصوصا از بعضی از زوایای خاص.
در نهایت نیاز به تولید شیشه هایی با تنظیم صحیح طول موج انتخابی به وجود می آید. برای به دست آوردن شیشه هایی با ویژگی ایده آل شیشه های low-e، بازتابنده و سطوح ظریف با هم ترکیب می شوند. اما به عنوان یک محصول ترکیبی شیشه به یک مشکل پایدار (sustainability) تبدیل می شود. شیشه تقریبا به صورت نا محدود قابل بازیافت است اگر با مواد نا خالص دیگر ترکیب نشود. اما موادی که به شیشه خصوصیات انتخابی می دهد و آن را منحصر به فرد می کند بازیافت شیشه را بسیار مشکل می سازد. نما شیشه ای گران قیمت به یک آلاینده پر هزینه در ذوب بعدی شیشه تبدیل می شود.  

Filter / فیلتر

نماهای ساختمان اداری تجاری در این دسته از چند لایه تشکیل شده اند. آن ها ممکن است ضد آفتاب، ضد باران یا به صورت حائل هایی برای جلوگیری از نور مستقیم آفتاب باشند. هر لایه می تواند به صورت تکی پویا و با پدیده ای متفاوت سرو کار داشته باشد. پوشش ساختمان که جدا کننده فیزیکی بین شرایط محیطی داخل و خارج می باشد اصولا لایه آخر می باشد مگر اینکه لایه ای برای نور روز یا کنترل نور خورشید وجود داشته باشد. لایه ها می توانند به صورت جداگانه نسبت به محرک های خارجی مثل خورشید جهت گیری کنند. فیلتر ها اغلب در نمای ساختمان به صورت لایه های جداگانه ساخته می شوند اگر چه که تمام لایه ها به صورت یک پوشش واحد قابل طراحی و ساخت است.

مزیت ها و مشکلات

فیلتر ها خیلی از مشکلات Skin ها را حل می کنند. آن ها می توانند تابش خورشید را از زوایای خاص دفع و به سمت آسمان منعکس کنند و یا آن را جذب و سطح جذب کننده را با استفاده از روش انتقال گرما به فضای بیرونی خنک کنند.
باز تاب های به سمت پایین می تواند کاهش یابد یا حذف شود. سطوح صیقلی با قدرت انعکاس بالا کاملا غیر ضروری است. شیشه می تواند با استفاده از مفصل بندی و بدون تغییرات گسترده از نما ساختمان محافظت کند.
مشکلات نما از ساختمان های پیچیده تر به خصوص قسمت های پر هزینه نشات می گیرد. نگهداری و خصوصا تمیز کردن نما ساختمان می تواند سخت تر باشد. احتمال آسیب های زیست محیطی افزایش می یابد. نیروی باد به کنترل و بررسی نیاز پیدا می کند. گرد و خاک و فرسایش محتمل تر است. فیلتر پویا مونتاژ شده از لایه های مختلف که یک انتخاب مهیج بود به یک مکانیزم گران که به تاثیر پذیری از گرد و خاک و رطوبت تمایل دارد تبدیل می شود.

Spatial / فضایی

نماهای فضایی در واقع می توانند یک فیلتر عمیق و یا یک روش برای سازمان دهی فضاهایی از ساختمان به نحوی که مرز فضای داخلی و خارجی ساختمان مشخص نمی باشد باشند.
فرانکا تروبیانو بیان می کند که این نوع نماها یک عضو یا پوشش مجزا نیستند بلکه پدیده هایی فضایی هستند که فضای پوشش داده شده توسط آن ها قابل اشغال است و به عنوان یک منطقه حائل در نظر گرفته می شود. به زبان دیگر این نوع نما فقط یک پوشش لایه ای نیست بلکه یک ساختمان است که ساختمان دیگری را احاطه کرده و یا یک اتاق بیرونی است که از یک لنداسکیپ تشکیل شده است.

این تعریف از نمای فضایی یک مشکل پیچیده به وجود می آورد و آن خلق دسته بندی چهارم نماست که به معنای لفظی نما، نمی توان آن را نما نامید. این رده بندی جدید نمای کاذب است که هیچ کاربرد فیزیکی ندارد و حتی ممکن است یک تصادف تاریخی یا یک ژست بین المللی صرفا برای زیبایی باشد.

مزیت ها و مشکلات :

مزایای این نوع نما شامل ادغام کردن ساختمان و لنداسکیپ می شود. فضاهای خارجی امکان پذیر می شوند و مناطق محصور شده به قسمتی از نما تبدیل می شوند.
با داشتن دسته بندی برای نما ها امکان پیش بینی ویژگی های معمول، مشکلات  و مزایا میسر می شود. در این صورت تئوری به یک پیامد فرمولی برای مراحل کار و نتیجه و زیبایی آن تبدیل می شود.

شما هم در زمینه طراحی و اجرا نما اطلاعاتی دارید، با اشتراک گذاشتن آن در بهبود نمای ساختمان و در نتیجه ظاهر شهر همیاری نمایید. از طریق نظرات و ارتباط با ما، می توانید تجربه خود را انتقال دهید.


تحریریه معماری آرل
منیع : کتاب Skins on Campus