يعمل المبنى المعدني من طابقين مثل المبنى ذي الطابق الواحد فيما يتعلق بالسقف والجدران، لكن كل شيء يتغير عند إضافة طابق في الهواء. يجب على هذا الطابق الثاني أن يحمل الأشخاص والمعدات والمخزون، لذا يتم تخطيط الإطار والأساس والارتفاع بناءً على الطابق العلوي بدلاً من إضافته كفكرة لاحقة. يختار معظم الملاك تصميمًا من طابقين لسببين رئيسيين: إما رغبتهم في مضاعفة المساحة القابلة للاستخدام دون شراء أرض إضافية، أو دمج وظيفتين في نفس المساحة، مثل ورشة عمل تحت مكاتب أو متجر تحت صالة رياضية. يتعامل الفولاذ مع كليهما بشكل جيد، لكن الطابق العلوي، وليس الهيكل الخارجي، هو مكان اتخاذ القرارات التصميمية الحقيقية. توقع أن تكون تكلفة التصميم من طابقين أعلى لكل قدم مربع مقارنة بالمبنى ذي الطابق الواحد ذي نفس المساحة، لأنك تضيف عوارض أرضية وسطحًا علويًا ودرجًا وأحمالًا أثقل. يعتمد مقدار الزيادة على الخيارات أدناه. تنتشر هذه الهياكل بشكل كبير في مباني الصناعة الفولاذية وكذلك في المشاريع المكتبية ومشاريع الاستخدام المختلط.
لماذا يناسب الفولاذ الطابق الثاني
تعتبر نسبة القوة إلى الوزن للفولاذ هي السبب الرئيسي لملاءمته للطابق الثاني: حيث يمكن للإطار حمل طابق علوي دون الحاجة إلى الحجم الكبير الذي يتطلبه الخشب أو البناء الحامل عند نفس الارتفاع. ينقل الإطار الفولاذي الصلب العمل الهيكلي إلى الأعمدة والعوارض، مما يسمح أيضًا لـ البناء بإطار فولاذي بتوفير مساحات كبيرة خالية من العوائق أسفل الطابق العلوي. الصعود بدلاً من الاتساع يركز وزنًا أكبر عند مركز ثقل أعلى، لذا تصبح القوى الجانبية أكثر أهمية مما هي عليه في المبنى ذي الطابق الواحد. المبنى الأطول يتعرض لحمل رياح أكبر، وتتحمل الوصلات والدعامات التي تقاوم حمل الرياح حصة أكبر من العمل. لا يعني كل هذا أن الطابق الثاني تلقائي؛ بل يجعله قابلاً للتنبؤ بما يكفي ليحدد المهندس أبعاد الإطار.
طابق ثاني كامل أم ميزانين؟
يحل الطابق الثاني الكامل والطابق النصفي مشكلة الطابق العلوي بشكل مختلف، وتظهر الفجوة بينهما في الحمولة والتكلفة وقابلية العكس. يمتد الطابق الثاني الكامل على معظم أو كل المساحة الأرضية ويتم تأطيره كمستوى إنشائي دائم، وهو مناسب للمكاتب أو المساحات السكنية أو أي استخدام حيث تحتاج المساحة العلوية بأكملها إلى مساحة أرضية نهائية ومطابقة للكود. الطابق النصفي هو مستوى وسطي جزئي، غالبًا ما يُستخدم للتخزين أو قطع الغيار أو مكتب صغير، ويتناسب مع الارتفاع الإجمالي للمبنى ويمكن غالبًا تغيير حجمه أو إزالته لاحقًا. العوامل الحاسمة هي مقدار مساحة الطابق العلوي التي تحتاجها، وما ستحمله تلك الأرضية، وما هو إجمالي ارتفاع الأفريز الذي يمكنك البناء عليه.
| عامل | الطابق الثاني الكامل | الميزانين |
|---|---|---|
| المساحة المغطاة | معظم أو كل | جزء من الأرضية |
| الاستخدام النموذجي | مكاتب، سكنية، إشغال كامل | التخزين، قطع الغيار، مكتب صغير |
| متطلبات الارتفاع | ارتفاعان كاملان من الأرضية إلى السقف | يناسب داخل هيكل واحد أطول |
| التكلفة النسبية | أعلى | أدنى |
| القابلية للعكس | شبه دائم | غالبًا ما يكون قابلًا للإزالة أو القابل للتوسيع |
بالنسبة لكثير من المالكين، يأتي الميزانين أولًا، حيث يُصمَّم الهيكل بحيث يمكن إضافة طابق كامل لاحقًا. وهذا لا ينجح إلا إذا كانت الأعمدة والأساسات مُصمَّمة منذ البداية لتحمل الحمولة المستقبلية الأثقل.
أحمال الأرضيات، الإطار، وأسطورة الامتداد الحر
يصف مصطلح "امتداد حر" السقف والجدران وليس الطابق العلوي، والخلط بينهما يُعد خطأً مكلفًا في تخطيط المباني من طابقين. يحافظ إطار الامتداد الحر على مساحة داخلية خالية من الأعمدة عبر عرض المبنى، وهو أمر مفيد أسفل الطابق العلوي. أما الطابق الهيكلي نفسه فهو مشكلة مختلفة: عادةً ما يستند الطابق الثاني المحمل إلى عوارض أرضية، وعندما يزداد المدى، إما أن تصبح هذه العوارض أعمق أو تحتاج إلى أعمدة وسيطة. تُعامل عملية تصميم المبنى المعدني الطابق العلوي كمشكلة هيكلية منفصلة عن السقف، لأن تصميم سطح علوي كما لو كان خاليًا من الأعمدة مثل السقف يؤدي إلى أرضيات مرنة بشكل مفرط وفشل في عمليات التفتيش.
تعتمد كثافة ذلك الطابق على محتوياته؛ فطابق المكاتب يُصمم لتحمل حملًا حيًا أخف مقارنة بطابق مخصص للتخزين أو المعدات، وتأتي الأرقام المعيارية من قانون البناء وليس من الشركة المصنعة. يحدد International Building Code وASCE 7 معيار الحمل الخاص بهما الحد الأدنى للأحمال الحية على الأرضيات حسب نوع الاستخدام، ويطبقها المهندس إلى جانب التعديلات المحلية. كما يجب أن ينتقل الوزن للأسفل؛ فالطابق العلوي الأثقل يضغط بقوة أكبر عبر الأعمدة إلى القواعد، لذا يجب تصميم أساس المبنى المعدني ليتحمل حمل الطابقين كاملاً وليس طابقًا واحدًا فقط. حدد استخدام الطابق والأبعاد التقريبية لـ أبعاد المبنى المعدني مسبقًا، لأنهما يحددان مسار انتقال الأحمال. أما أبعاد العوارض وعمق القواعد فهي مسألة هندسية تعتمد على الأحمال والتربة المحلية، ولا يمكن نسخها من دليل ما.
السلالم، مخرج الطوارئ، والارتفاع الصافي
السلالم والمخارج تشغل مساحة أرضية فعلية في كلا الطابقين، مما يجعلها عنصرًا تخطيطيًا وليس مجرد تفصيل. يجب أن يهبط الدرج في مكان ما في كل طابق، والفتحة التي يحتاجها تقطع المساحة القابلة للاستخدام التي تدفع ثمن بنائها، لذا فهي تنتمي إلى المخطط منذ الرسم الأول. يتم تحديد المخارج المطلوبة وعرض السلالم وأبعاد الدرابزين بواسطة كود البناء وفقًا لاستخدام المبنى، ويقوم المهندس بحجمها وفقًا لذلك وليس وفقًا لقاعدة تقريبية.
الارتفاع الصافي هو المتغير الآخر الذي يجب تحديده مبكرًا. يحتاج كل مستوى إلى ارتفاعه الخاص من الأرضية إلى السقف حسب استخدامه: تبدو أرضية المكتب جيدة بارتفاع سقف قياسي، بينما تحتاج الأرضية الأرضية ذات الأبواب العلوية أو الرفوف أو المصعد إلى مساحة أكبر. يجب أن يغطي ارتفاع أفريز المبنى كلا الارتفاعين النهائيين بالإضافة إلى عمق هيكل الأرضية بينهما. هذا هو السبب في أن الهيكل المكون من طابقين يبدو أطول بشكل ملحوظ مما قد توحي به طابقان منفردان. يؤدي تثبيت الارتفاع الصافي لكل مستوى مبكرًا إلى منع الشعور بالضيق في الطابق العلوي ويحافظ على امتثال درج السلم للكود.
الاستخدامات الشائعة للمبنى المعدني ذي الطابقين
تناسب المباني المعدنية من طابقين المشاريع التي تجمع بين وظيفتين أو تضيف مكاتب فوق سطح العمل. هذا النمط شائع في البيئات الصناعية والتجارية، حيث يُقترن مساحة العمل في الطابق الأرضي بمساحة مجهزة في الطابق العلوي:
- مساحة تصنيع أو مستودع في الأسفل، مع مكاتب، وقسم ضمان الجودة، أو غرف استراحة في الطابق العلوي.
- متجر تجزئة، أو صالة عرض، أو صالة رياضية في الطابق الأرضي، مع إدارة أو استوديو في الطابق العلوي.
- متجر أو مرآب مقترن بمسكن، وهو تصميم «بارندومينيوم» الذي يدفع الكثير من الطلب السكني.
- عمليات ذات استهلاك كبير للتخزين تستخدم طابقاً نصف علوياً بدلاً من طابق علوي كامل.
يحدد كل استخدام حمله الحي للأرضية العلوية وارتفاعه الصافي، لذلك يمكن تصميم نفس الهيكل الخارجي بعرض 40 قدمًا بشكل مختلف تمامًا للمكاتب مقارنةً بمستودع الباليتات. ويعتبر ملاءمة المستوى العلوي للعمل أدناه الجزء الذي يتحكم فيه المالكون مباشرةً.
ما الذي يدفع التكلفة
لا يعني سعر المبنى من طابقين شيئًا إلا بعد معرفة ما إذا كان يشمل الهيكل فقط أم المبنى الجاهز المكتمل. فسعر الهيكل فقط (الإطار والسقف وكسوة الجدران) يقل كثيرًا عن الرقم الخاص بالمبنى المُركب والجاهز الذي يشمل بلاطة الأرضية والسلالم والتشطيبات الداخلية ونظام الطابق العلوي. وتختلف نطاقات الأسعار المنشورة لكل قدم مربع للمباني المعدنية اختلافًا كبيرًا حسب المصدر والمنطقة، ومعظمها يصف هياكل الطابق الواحد، ولذلك غالبًا ما يقع مشروع الطابقين فوق عرض الطابق الواحد ذي المساحة نفسها بدلاً من أن يتساوى معه.
تكاليف إضافية في بناء المبنى من طابقين تأتي من عدة أماكن يمكن التنبؤ بها:
- نظام الأرضية نفسه: العوارض، والأرضيات، وأي أعمدة وسيطة.
- السلالم ومخارج الطوارئ المطلوبة وفقاً للقوانين، والتي تستهلك أيضاً مساحة الأرضية.
- أساس مصمم ليتحمل الحمل المشترك الأثقل.
- ارتفاع أعلى للحدوة وتفاصيل الإطار اللازمة للوصول إليه.
قبل مقارنة العروض، قم بإجراء فحص سريع للنطاق: تحقق مما إذا كان كل رقم يشير إلى الهيكل فقط أم إلى المشروع الجاهز، وما إذا كان يشمل هيكل الطابق الثاني، وما الذي يستثنيه كل عرض. ومن الشائع استثناء تحسينات الأساسات، والعزل، والتشطيبات الداخلية، والتصاريح، والشحن. فغالبًا ما تكون العروض التي تبدو مختلفة جدًا مجرد تقديرات لنطاقات مختلفة.
تخطيط بناءك ذي الطابقين
يتكامل مخطط المبنى من طابقين عندما تُحدَّد القيود بالترتيب بدلاً من البدء بالسعر. ابدأ باستعمال كل مستوى، لأن ذلك يحدد حمل الأرضية الحي للطابق العلوي والارتفاع الصافي الذي تحتاجه. ثم قرر بين الميزانين والطابق الثاني الكامل، وبعد ذلك حدد أبعاد الأعمدة والأساسات لتلك الأرضية، بما في ذلك أي أرضية مستقبلية قد تُضاف. أما التكلفة فتأتي في النهاية، وتُقدَّم كنطاق، إما هيكليًا أو جاهزًا، وليس كرقم واحد. احصل على هذه العناصر الأربعة بالتتابع (الاستخدام، الحمل، نوع الأرضية، الأساسات)، وعندها يكف العرض عن أن يكون مجرد تخمين.
هذه هي الخطوات التي يتبعها KAFA مع العملاء. بصفتنا شركة مصنعة لهياكل فولاذية تقوم بتصميم وإنتاج وتركيب إطاراتها بنفسها، يمكننا تحديد أبعاد الأعمدة وعوارض الأرضية والقواعد بناءً على حمل الطابق الثاني الفعلي بدلاً من استخدام قالب عام. إذا كان لديك استخدام محدد ومساحة تقريبية في ذهنك، يمكنك طلب عرض سعر والبدء من الأرضية فصاعدًا.
الأسئلة الشائعة
هل يمكنك بناء مبنى معدني ذي طابقين؟
نعم. تتحمل الهياكل الفولاذية الأحمال المتعددة المستويات بشكل جيد، وتُبنى المباني المعدنية من طابقين بشكل روتيني للاستخدامات التجارية والصناعية والسكنية. ونادرًا ما يكون السبب هو الفولاذ نفسه؛ بل يكمن في اللوائح المحلية وموافقة الكود على الارتفاع والإشغال ومخارج الطوارئ، والتي يجب التأكد منها قبل البدء بالتصميم.
كم يبلغ ارتفاع المبنى المعدني ذي الطابقين؟
تتراوح ارتفاعات الأفريز للمباني المعدنية المكونة من طابقين في نطاق واسع لأن الارتفاع الصافي لكل مستوى يتم تحديده حسب استخدامه. تحتاج مستويات المكاتب إلى ارتفاع أقل من الأرضية التي تحتوي على معدات علوية أو رفوف. المجموع هو مجموع كلا الارتفاعين النهائيين بالإضافة إلى هيكل الأرضية بينهما، وليس رقمًا ثابتًا.
ما حمل الأرضية الذي يحتاجه الطابق الثاني؟
يعتمد الحمل الحي المطلوب للأرضية على استخدام الطابق العلوي ويتم تحديده بواسطة الكود وليس حسب التفضيل. تم تصميم أرضية المكاتب لتكون أخف من تلك المستخدمة للتخزين أو المعدات؛ يطبق مهندسك الحد الأدنى للكود لذلك الاستخدام بالإضافة إلى أي تعديل محلي، ولهذا السبب يجب تحديد الاستخدام المقصود قبل تأطير الأرضية.
هل الميزانين أرخص من طابق ثاني كامل؟
عادةً ما يكون الميزانين أقل تكلفة من الطابق الثاني الكامل لأنه يغطي جزءًا من المساحة الأرضية، ويحمل حملاً أخف أو مخصصًا للتخزين، وغالبًا ما يحتاج إلى ارتفاع أقل. كما أنه يبقى أكثر مرونة، إذ يمكن إعادة تعديل أو إزالة العديد منه لاحقًا، لكنه يوفر مساحة أقل مجهزة وجاهزة للاستخدام في المقابل.
هل يحتاج المبنى من طابقين إلى أساس خاص؟
يضع المبنى المعدني من طابقين حملاً أكبر على أعمدته مقارنةً بالمبنى من طابق واحد، ولذلك تُصمَّم الأساسات والألواح لتتحمل هذا الحمل الأثقل والمجمّع. ويتوقف الأمر سواء كانت الأساسات أكبر أو الأساس أعمق على نوع التربة والأحمال الأرضية فوقها، والتي يتم تحديدها أثناء التصميم وليس في الموقع.
مزيد من القراءة
- International Building Code (IBC) — International Code Council — رمز بناء نموذجي معتمد في جميع الولايات القضائية الأمريكية؛ ينظم ارتفاع الطابق والاستخدام والأحمال الأرضية والسلالم والمخارج للمباني متعددة الطوابق.
- ASCE 7: الأحمال التصميمية الدنيا ومعاييرها المرتبطة — ASCE — المعيار الذي يستخدمه المهندسون لتحديد الأحمال الحية على الأرضية بالإضافة إلى قوى الرياح والقوى الزلزالية للإطار ذي الطابقين.
- Metal Building Manufacturers Association (MBMA) — هيئة صناعية متخصصة في أنظمة المباني المعدنية، وتوفر موارد تقنية وأدائية حول البناء الفولاذي المنخفض الارتفاع.
