معماری نساجی

مقدمه
تاثیرانقلاب صنعتی در توسعه مصالح وفن آوری های نوین ساختمانی موجب گشته تحولات وسیعی در صنعت ساختمانی جوامع امروز صورت پذیرد. از این جهت به منظور ارتقاء کیفیت ساخت، بهره برداری ازانرژی‌ها ی طبیعی وساخت و ساز هماهنگ با طبیعت و تنظیم شرایط محیطی مبتنی برانرژی‌های تجدیدپذیر در معماری فرهیختگان و اندیشمندان جهان امروز را برآن داشته است تا به سمت ساخت وسازهایی با ساختارهای سبک و با قابلیت استفاده از انرژی‌های طبیعی گام بردارند. بر همین اساس راهکارهای مناسبی به جهت ساخت و سازهای سبک باصرفه اقتصادی، زمان اجرای کم، افزایش سرعت ساخت، مقاوم در برابر اثرات محیطی وبارها وتنش های مربوط، در سطح جهانی ارائه می‌دهند. در این میان از تکنولوژی های مختلفی استفاده شده است که یکی از مهمترین آنها، معماری نساجی است.
معماری نساجی و یا استفاده از منسوجات در معماری به عصر نوسنگی نسبت داده شده است. این نوع معماری به دلیل سبکی، پوشاندن دهانه‌های وسیع باکارایی وعملکردبالا، کاهش هزینه های ساخت، قابلیت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، تنظیم وکنترل آنها آسان و قابل حمل بودن شرایطی رافراهم می نمایدکه دست یافتن به این نوع ساختار به روش‌های متداول ساختمان سازی با وجودپیشرفت مصالح سنگین بسی دشوار وغیرممکن است.

۱-معماری پارچه ای
مفهوم معماری پارچه از چادر نشأت می گیرد؛ در واقع چادر نوعی پناهگاه قابل حمل است که در طول تاریخ بشر استفاده می شده است. با این وجود، علیرغم شباهت‌های فراوان، سازه‌های پارچه‌ای مدرن مورد استفاده در معماری، سطح متفاوتی از پیچیدگی های فن‌آوری و طراحی را نشان می دهند، این امر به جهت بهبود ویژگی های ساختاری ازجمله دوام، تطبیق‌پذیری و استحکام پارچه معمولی و یا کت شده/ لمینت شده است. با این حال، چادرهای نوین، به دلیل پیشرفت درمواد، فن آوری های ساخت ونصب، قادر به پوشش مقیاس‌های وسیع هستند. بدین منظورکاربری معماری پارچه ای درعصرحاضر، به گونه ای است که می تواند برای بسیاری از نیازهای امروز مورد استفاده قرارگیرد.

۲-ساختارهای پارچه ای پیش از تاریخ و سنتی
سکونت‌گاه های انسان‌های بدوی در ابتدا بااستفاده از پوست حیوانات یا پوست، پارچه هایی ازگیاهان وپشم های حیوانات ساخته می‌شدند. قدمت این ساختارها به۱۵۰۰۰۰سال قبل از میلاد بازمی‌گردد. درحدود ۱۳۰۰۰سال قبل از میلاد پناهگاه‌های چادری در برخی نقاط جهان توسط باستان شناسان کشف شدندکه توسط قاب ها وسازه های چوبی بناشده بودند. از جمله آنهاسکونت‌گاه های قابل حمل متعلق به افرادکوچ نشین درشمال فرانسه می‌باشند ساختار این سکونت‌گاه ها چادرهایی به عرض ۴.۵مترباتیرهای چوبی وپوششی از پوست حیوانات بوده است.
امروزه در آمریکای شمالی نمونه هایی از این ساختمان های سنتی را مشاهده می‌نماییم از آن جمله ساختارهای چادری مخروطی شکل به نام lapp keti هستندکه بعضی ازآنها به شکل گنبدی هم ساخته شده اند پوشش آنها از پوست گوزن های آمریکای شمالی می باشند از این ساختار در منطقه سیبری به صورت گسترده در یک دوره تاریخی توسط عشایر و شکارچیان استفاده می شده است.
نوع دیگرtupidها هستندکه به مانندketi دارای ساختاری قابدار و متحرک و به فرمهای هرم چهاروجهی باتیرهای چوبی ساخته می شدند پوشش این ساختارها هم ازکاریبو(پوست گوزن شمالی) ویا موم بوده است. نوع سوم از این دسته بهtipi(نوک تیزها)شهرت دارند این نوع طراحی ساختار جدیدتری داردکه هم‌زمان با شکار گاومیش کوهاندار(بوفالوی آمریکایی)و معرفی اسب در قرن نوزدهم ساخته شده‌است.ساختاراین نوع، ازسازه توسعه یافته تری با مجموعه‌ای از تیرهای مهاربندی شده که فرم مخروطی و هرمی شکل دارند تشکیل شده است. پوشش این ساختارها از پوست (بوفالوی آمریکای شمالی) به شکل نیم دایره هایی که به هم دوخته شده اند می باشد.
درکشورهای شمالی قاره آفریقا قدمت معماری پارچه ای به هزارن سال قبل می رسد این طرح‌هادر صدها نسل استفاده و توسعه یافته است. در این کشورها عوامل متعددی ازجمله شرایط محیطی منطقه، موقعیت زمین و نوع اشغال سایت، نوع کاربری بنا، فرهنگ وآداب و رسوم افراد منطقه سبب الگوهای متفاوتی در ساخت و فرم ظاهری این ساختارها بوده است. عامل مشترک تمامی آنها، پایداری در ساختارآنهاست. پوشش این ساختمان‌هاپارچه هایی ازگیاهان یا پشم حیوانات بوده است که به شکل نوارهای بافته شده به پهنای ۷۰-۶۰ سانتیمتر و نوارهای مهاربندی شده به شکل ضربدری اجرا می شدند قبل از بناشدن روکش این ساختارهای پارچه ای در فرم مستطیل شکل بر روی زمین خوابانده و تیرهای چوبی بنامی شوند و با بسط های چوبی و پارچه ای بر روی زمین محکم می‌شدند و اگر شرایط این امکان نبود توسط گیاهانی که در شن و ماسه مدفون بودند به زمین چسبانده ومحکم می شدند. در پوشش این ساختارهای پارچه ای گاهی حصیرها و نمدها جایگزین پارچه‌های تولید شده از پشم و موی حیوانات بودند. این نوع از پوشش ها حمایت سازه ای پیچیده و پایدارتری را طلب می کردند ضعف این پوشش ها به دلیل وزن سنگین وشکنندگی، انعطاف پذیری واستحکام پایین تر و درنتیجه قابلیت جابه جایی کمتر بوده است.
در دشتهای آسیایی این ساختارهای چادری به یورتاها شهرت داشتند. یورتا در زبان ترکی به معنی سکونت می باشد. دامنه گسترش این سکونت‌گاههای چادری از ایران تا مغولستان بوده است، یکی از قابلیت های این ساختارها توانایی جابه جایی در فواصل کوتاه بدون جمع‌کردن ساختار آنها بوده است. ساختار این ساختمان‌ها به شکل طاق نیمه بشکه‌ای (قوس معلق)که باتیرهای باریک وسیم و میله های داخلی تقویت شده‌اند است.

۳-معماری نساجی در قرن بیستم
یکی از رویدادهای مهم معماری در قرن بیستم استفاده از تکنیک‌ها و مواد نساجی بوده است؛ در آغاز قرن بیستم استرومیر(stromeyer) ،تولیدکننده چادر سیرک، این بار ساختمان های موقت پارچه‌ای با هدف دیگری تولید نمود که از آن جمله می توان به سالن اجرای جشنواره آوازکرال در نورنبرگ آلمان اشاره نمود که ظرفیت این چادر به بیست هزار نفر می رسید. این شرکت متخصص در زمینه سازه‌های چادری موقتی و قابل حمل از طریق همکاری با مبتکر بزرگ طراحی معماری نساجی، فری اتو ، نقطه عطفی در راستای توسعه ساختارهای پارچه ای معاصرمعماری بود.
از اوایل دهه ۱۹۵۰، مبتکر بزرگ فری اتو، از طریق تحقیقات اختصاصی در مورد ساختارهای نوآورانه بارویکرد کاهش هزینه ها و تاکید بر دو مفهوم زیبایی و پایداری در معماری به تولید ساختارهای پارچه‌ای سبک در معماری گرایش ‌پیدا نمود. اتو روش‌های جدیدی را برای طراحی این ساختارها بر اساس کابل‌ها و حباب‌های صابون برای تولید مدل های فیزیکی، ایجاد نمود. معماری پارچه‌ای جدید این دوره کاملاً مناسب معماری نمایشگاهی و رویدادها بود و غالباً بصورت موقتی و با هزینه های ناچیز بنا می شد. طراحی غرفه نمایشگاهی اکسپو ۶۷ در مونترال کانادا توسط فری اتو او را به استفاده مداوم از ساختارهای پارچه‌ای در طراحی های خود تشویق نمود. پلی‌استرهای روکش شده با وینیل‌ها به‌دلیل هزینه ساخت نسبتاً کم و طول عمر ۱۵-۲۰سال از جمله مواد استفاده شده در عصر حاضر معماری نساجی هستند. نیاز به پارچه‌های مقاوم‌تر و بادوام‌تر در دهه ۱۹۶۰ به جهت تلاقی با اختراع غشاء پارچه ای فایبرگلس با روکش پلی‌تترافلوئورواتیلن (PTFE)توسط دو‌پونت (DU POIN) که با طول عمرحدود بیست سال پیش بینی شده بود؛ برطرف گردید. از نمونه‌های این فضاهای نمایشگاهی با غشای پارچه‌ای روکش شده ازوینیل‌ها(PVC) می‌توان غرفه نمایشگاهی سوییس ماریا بوتا که در سال ۱۹۹۱ با مساحت ۱۵۰۰ مترمربع و گنجایش ۱۴۵۰ نفر بناشده است با سقف غشایی پی وی سی پوشش داده شده است. نمونه دیگر استودیو معماری FTL نیویورک این سازه از دوفضای پوسته مانند با روکش پارچه ای تشکیل شده است که توسط قابهای سبک فولادی پشتیبانی می شوند. ساختمان بنا دو طبقه با دیوارهای جامد قابل تخریب و پله ها وبالابرها است که ساختار این ساختمان موقتی را تکمیل کرده اند. گنبد هزاره انگلستان از پرمخاطب ترین ساختمان های ساخته شده در انگلستان با رویکرد تفریحی فرهنگی در فضاهای نمایشگاهی وسیع توسط ریچارد راجرز معمار و همکاری با مهندس ساختمان) (Buro Happold به مناسبت سال ۲۰۰۰ طراحی شده است ساختار این ساختمان شامل چادر غول پیکری هست که فضایی به قطر ۳۲۰ متر و مساحت ۱۰۰۰۰۰مترمربع را که از دکلهایی به ارتفاع ۱۲۱۰۰ متر آویزان است شامل می شود و حاوی فضاهای نمایشگاهی است. ایده سازه‌‏ای این سقف استفاده از کابل‏های شعاعی معلق است که وزن سقف را تحمل می‏نماید و بین حلقه داخلی با لبه مقعر بیرونی سقف پارچه‏ای کشیده شده ‏اند. سطح این گنبد از ۱۲ قطاع مساوی تشکیل شده است. در وسط هر کدام از ۱۲ قطاع گنبد که سقف را تشکیل می‏دهند یک دکل قرار گرفته است. هر کدام از این دکل‏ها توسط یک کابل که به جلوی آنها متصل شده به حلقه مرکزی اتصال داده شده است و از پشت نیز توسط دو کابل که به گوشه‏های بیرونی هر قطاع کشیده شده‏اند.
بیشترین کاربرد سازه‌های کششی در معماری درسازه های سقف است. این فرم ازساختمان ها همچنین یکی از پیشرفته ترین و ابتکاری ترین اشکال ساختمانی است که امروزه و تقریباً به طور قطع در آینده ای قابل پیش بینی به سرعت در حال توسعه است. در اوایل و تا دهه ۱۹۷۰، بیشتر ساختارهای غشایی ساخته شده موقت بودند. این مربوط به سیستم‌های سایه انداز اولیه رومی‌ها، چادرهای نظامی، چادرهای عشایر و سیرک‌ها و همچنین کارهای اولیه Frei Otto است. امروزه، بیشتر ساختمان هایی که از فویل و مواد نساجی روکش دار استفاده می کنند از دوام و پایداری خوبی برای چندین دهه بهره مند هستند.

۴-الیاف وپارچه‌های کابردی درمعماری پارچه ای
غشاهای نساجی برای ساخت وساز ساختمان در انواع مختلفی و با کیفیت های مختلف موجود است .پارچه ها و پوشش ها موادی هستند که درمعماری پارچه ای استفاده می شوند. پارچه ها از نخ های پلیمری یا شیشه ای بافته شده‌اند به دلیل حساسیت به تاثیرات محیطی ازجمله اشعه ماوراءبنفش، رطوبت و حمله‌های شیمیایی؛ توسط روکش لایه ای محافظ از آن‌ها حفاظت می نمایند. دوام و پایداری پارچه های غشاهای روکش شده بیشتر به دلیل خواص روکش ها و اندودها می باشد. متداول ترین مواد الیافی در معماری پارچه ای شامل پنبه، پلی آمید، پلی استر، فایبرگلاس، آرامیدها، فیبرکربن، فلوئورو پلیمر، پلی تترافلورواتیلن، پلی وینیلیدین فلوراید، اتیلن تترافلورو اتیلن‌ها هستند که می‌توان همگی را به عنوان مواد اولیه استفاده کرد.

۵-ویژگی های فنی الیاف به کاربرده شده درمعماری پارچه ای
پنبه خالص به دلیل مقاومت کششی ضعیف، خاصیت ارتجاعی و آسیب پذیری در برابر حمله میکروبی و تخریب بیولوژیکی ناشی از آن، برای ساختارهای پیچیده استفاده نمی شود. امروزه از پنبه خالص فقط برای چادرهای اوقات فراغت و موارد داخلی استفاده می‌شود.
ویژگی‌های اصلی پلی ‌تترا‌فلورو‌اتیلن ها طول عمر بالا، مقاومت شیمیایی بالا، شفافیت و عملکرد بسیار مناسب در برابر آلودگی است؛ ازآن‌ها تنها به عنوان نوارهایی که فقط برروی پارچه لمینت می شوند استفاده می‌گردد. آرامیدها از مقاومت کششی بالاو مقاومت شیمیایی وحرارتی خوبی برخوردار هستند ولی از نظر مقاومت در برابراشعه ماورا بنفش ضعیف می‌باشند. پلی‌اتیلن‌تترا (PET)،یک ترموپلاستیک از خانواده پلی استرها، درهنگام شکست مقاومت و کشش خوبی دارند. خواص مکانیکی آنها توسط اشعه ماوراء بنفش تخریب می شود اما با یک پوشش محافظ می‌توان از این امر جلوگیری کرد. فایبرگلاس ها مقاومت کششی بسیار بالایی دارند اما شکننده هستند و در هنگام شکست کشش کمی دارند. مقاوم در برابر مواد شیمیایی و خوردگی هستند. برای محافظت از منگنزهای شیشه در برابر رطوبت با پوشش اضافی پوشش داده می‌شوند. به طور کلی، PET و شیشه با مقاومت کششی بالا بیشتر برای پارچه‌های بافته شده وسازه‌هایی که متحمل بار هستند مورد استفاده قرار می گیرند و هر دو به عنوان نخ های چند لایه ظاهر شده و به عنوان روکش غشاها استفاده می شوند.
پارچه‌های رایج در معماری پارچه‌ای که در حال حاضر استفاده می شود، پلی استر روکش شده با پلی‌وینیل‌کلراید (PVC / PE) و فایبرگلاس پوشش داده شده با پلی تترا‌فلورواتیلن ( PTFE)است. هر دو ماده در برابر کثیفی مقاومت می‌کنند اما پوشش پلی-تترا‌فلورواتیلن ( PTFE) عملکرد بهتری دارد. پارچه روکش‌شده با پلی‌وینیل‌کلراید ( PVC / PE) معمولاً ارزان تر از پارچه روکش شده با پلی تترا‌فلورواتیلن ( PTFE )است اگرچه از دوام کمی برخوردار است لکن کاربردی تر است و آن را برای کاربرد در ساختارهای غشایی مناسب تر می سازد. برای بهبود شفافیت مواد، ممکن است از الگوها و چگالی های مختلف بافت و همچنین از پوشش های جایگزین مانند پلیمرهای مربوط به آن PVDF) ، ETFE ( و لاستیک های سیلیکونی استفاده شود که سبب شفافیت بالاترآنها شود.

۶-ساختارهای قابل اجرا با پارچه
ساختارهای پارچه ای درحالت کلی به چهار دسته سازه های کششی غشایی، سازه‌های متکی بر کابل، سازه های پنوماتیک(سازه های با پشتیبانی شده باهوا)، نماهای پارچه ای تقسیم‌بندی می‌شوند.
نمونه موردی از ساختارهای پارچه‌ای

این ساختارها علاوه بر به نمایش گذاشتن کیفیت زیبایی‌شناسی و مفاهیم تعادل و زیبایی؛ سبک‌هایی چون کلاسیک‌گرایی (خلق سبک‌های یونانی ورومی)، خردگرایی (سبک مدرن)، تزئین‌گرایی‌، های تک، اکسپوز،دیکانستراکشن(ساختارشکن) به همراه تجهیزات مکانیکی عالی و تکنولوژی پیشرفته ساخت نیز به نمایش می‌گذارند.
از نمونه های موردی می توان به ترمینال فرودگاه بین المللی پودونگ در چین با سازه پرتو رشته‌ای، ورزشگاه المپیک۲۰۱۲لندن(سازه کابلی)، ساختمان راینو در ژاپن (ساختار کششی)، نمایشگاه غرفه فوجی اوزاکادرژاپن(ساختارغشایی)که از میان این ساختارها سازه های غشایی به شکل گیری، تجزیه وتحلیل بار و الگوی برش نیاز دارند اشاره نمود.
یکی از مزایای معماری پارچه‌ای قابلیت تضمین نور داخلی و تنظیم و کنترل نور ورودی به محیط با استفاده از روش‌های فعال خورشیدی می باشد و جایگزین مناسبی برای نماها و بعضاً ساختمان‌ها با مصالح سنتی و سنگین می باشد. یک نما باید قابلیت تنظیم شرایط محیطی بیرون از ساختمان به جهت پاسخگویی به نیاز امنیت و آسایش حرارتی و نیاز به نور مناسب طبیعی ساکنان و کاربران فضاهای داخلی و کاهش مصرف انرژی را داشته باشد. از نظر خصوصیات فیزیکی، این به معنای جستجوی مواد یا عناصری در یک ساختمان است که قادر به ایجاد شرایط زیر شده است:
– تغییر عامل خورشیدی
– انتقال نور متنوع
– تغییر مقدار uv
-باز و بسته شدن برای تهویه طبیعی
مواد منسوجات می‌توانند ضریب خورشیدی، انتقال نور، مقدار UV را تغییر داده و برای تهویه طبیعی باز و بسته شوند. منسوجات قابل استفاده در نما باید پاسخگوی نیاز افراد در فضاهای داخلی باشند و امکان صرفه جویی در انرژی، هزینه ها و استفاده از منابع و انرژی‌ها‌ی طبیعی را فراهم کنند.

۷-کاربرد معماری پارچه ای
دامنه کاربردی سازه های غشایی بسیار گسترده می باشد از آن جمله می‌توان به چادرهای کمپینگ ساده به جهت سکونت موقت، اسکان موقت برای افراد آسیب دیده از حوادث طبیعی یا غیرطبیعی، اسکان موقت برای پناهندگان یا زائران، پناهگاه های سیارموقت یا بادوام بسیارفنی(بیمارستان های صحرایی) اشاره نمود. در مقیاسی وسیع‌تر برای ایجاد سازه‌هایی سازگار با دهانه‌های بزرگ همچون انبارهای ذخیره سازی،کارخانه های تولیدی، سالن های نمایشگاهی و جلسات، سالن های رویدادهای فرهنگی، سالن-های ورزشی ، ایستگاه های ترمینال ها به‌کار می‌رود.
ساختارهای غشایی

ساختارهای غشایی

فهرست منابع

[۱] Jianhui Hua,b, Wujun Chena,⁎, Yegao Quc, Deqing Yanga(2020). Safety and serviceability of membrane buildings: A critical review on architectural, material and structural performance.journal of engineering structures
[۲] E. HERTZSCH, Sustainable buildings: biomimicry and textile applications. In: Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015.p
[۳] J. Llorens ,Detailing for fabric architectural structures.in : Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015.p
[۴] E. HERTZSCH and K. LAUChallenges in using textile materials in architecture: the case of Australia. In: Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015.p
[۵] K. Kaltenbrunner, M. Kiefer ,Installation of architectural fabric structures. In: Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015
[۶] R. Kronenburg وIntroduction: the development of fabric structures in architecture. In: Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015
. H. B€ogner-Balz1, R. Blum2, J. K € ohnlein1Structural behaviour of fabrics and coatings for architectural fabric structures. In: Josep Ignasi de Llorens, editor.Fabric Structures in Architecture.united kingdom: Woodhead Publishing Limited, 2015.p