الأرضية الميكانيكية

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن مصادر:  "الأرضية الميكانيكية" - الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( أبريل 2022 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

الأرضية الميكانيكية أو البنتهاوس الميكانيكي أو الطبقة الميكانيكية أو المستوى الميكانيكي هي قصة مبنى شاهق الارتفاع مخصص للمعدات الميكانيكية والإلكترونية . "الميكانيكي" هو المصطلح الأكثر استخدامًا، ولكن يتم استخدام كلمات مثل المرافق والتقنية والخدمة والمصنع أيضًا. وهي موجودة في جميع المباني الشاهقة، بما في ذلك أطول ناطحات السحاب في العالم ، مع مخاوف هيكلية وميكانيكية وجمالية كبيرة .

في حين أن معظم المباني تحتوي على غرف ميكانيكية ، عادةً في الطابق السفلي ، تتطلب المباني الشاهقة أرضيات مخصصة في جميع أنحاء الهيكل لهذا الغرض، وذلك لعدة أسباب تمت مناقشتها أدناه. نظرًا لأنها تستخدم مساحة أرضية قيمة (تمامًا مثل أعمدة المصاعد)، يحاول المهندسون تقليل عدد الطوابق الميكانيكية مع السماح بالتكرار الكافي في الخدمات التي يقدمونها. كقاعدة عامة ، تتطلب ناطحات السحاب طابقًا ميكانيكيًا لكل 10 طوابق مستأجرة (10٪)، على الرغم من أن هذه النسبة يمكن أن تختلف على نطاق واسع (انظر الأمثلة أدناه). في بعض المباني، يتم تجميعها في مجموعات تقسم المبنى إلى كتل، بينما في مباني أخرى يتم توزيعها بالتساوي عبر الهيكل، وفي مباني أخرى، تتركز في الغالب في الجزء العلوي.

تُحسب الأرضيات الميكانيكية عمومًا في ترقيم طوابق المبنى (وهذا مطلوب بموجب بعض قوانين البناء ) ولكن لا يمكن الوصول إليها إلا عن طريق المصاعد الخدمية. تستبعد بعض لوائح تقسيم المناطق الأرضيات الميكانيكية من حساب الحد الأقصى لمساحة المبنى، مما يسمح بزيادة كبيرة في أحجام المباني؛ وهذا هو الحال في مدينة نيويورك . ^[1] في بعض الأحيان يتم تصميم المباني بأرضية ميكانيكية تقع في الطابق الثالث عشر ، لتجنب المشاكل في تأجير المساحة بسبب الخرافات حول الرقم .

تتطلب بعض ناطحات السحاب نوى بناء ضيقة تتطلب تثبيتًا لمنع الانهيار. وعادةً ما يتم تحقيق ذلك من خلال ربط النواة بالأعمدة الخارجية على فترات منتظمة باستخدام دعامات خارجية . ويحول الشكل المثلث للدعامات دون وضع أرضيات للمستأجرين، لذا فإن هذه الأقسام تحتوي على أرضيات ميكانيكية بدلاً من ذلك، عادةً في مجموعات من اثنين. تتطلب عناصر التثبيت الإضافية مثل مخمدات الكتلة المضبوطة أيضًا أرضيات ميكانيكية لاحتوائها أو خدمتها.

ينعكس هذا التصميم عادة في تقسيم المناطق الداخلية للمصاعد . نظرًا لأن جميع المصاعد تقريبًا تتطلب غرفًا للآلات فوق الطابق الأخير الذي تخدمه، فغالبًا ما تُستخدم الأرضيات الميكانيكية لتقسيم الأعمدة المكدسة فوق بعضها البعض لتوفير المساحة. يتم وضع مستوى نقل أو ردهة علوية أحيانًا أسفل تلك الطوابق مباشرةً.

تتطلب المصاعد التي تصل إلى الطابق العلوي للمستأجر أيضًا غرفًا للآلات العلوية؛ يتم وضعها أحيانًا في طوابق ميكانيكية كاملة الحجم ولكن غالبًا في شقة ميكانيكية ، والتي يمكن أن تحتوي أيضًا على معدات اتصالات ومعدات غسيل النوافذ. في معظم تصميمات المباني، يكون هذا "صندوقًا" بسيطًا على السطح ، بينما في تصميمات أخرى يكون مخفيًا داخل برج مزخرف . نتيجة لذلك، إذا تم احتساب الطوابق الميكانيكية العلوية في المجموع، فلا يمكن أن يكون هناك شيء مثل "مكتب الطابق العلوي" الحقيقي في ناطحة سحاب بهذا التصميم.

بالإضافة إلى الدعم الهيكلي وإدارة المصاعد، فإن الغرض الأساسي من الأرضيات الميكانيكية هو خدمات مثل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). وهي تحتوي على وحدات معالجة الهواء وأبراج التبريد (في البنتهاوسات الميكانيكية) والمولدات الكهربائية ومحطات التبريد ومضخات المياه وما إلى ذلك. ^[2]

على وجه الخصوص، تشكل مشكلة جلب المياه والحفاظ عليها في الطوابق العليا قيدًا مهمًا في تصميم ناطحات السحاب. فالمياه ضرورية لاستخدام المستأجرين، وتكييف الهواء ، وتبريد المعدات، ومكافحة الحرائق الأساسية من خلال الرشاشات (وهو أمر مهم بشكل خاص نظرًا لأن معدات مكافحة الحرائق الأرضية لا يمكنها عادةً الوصول إلى ارتفاع أعلى من اثني عشر طابقًا أو نحو ذلك). ومن غير الفعّال، ونادرًا ما يكون من الممكن، أن ترسل مضخات المياه المياه مباشرة إلى ارتفاع عدة مئات من الأمتار، لذلك تُستخدم المضخات الوسيطة وخزانات المياه. تعمل المضخات في كل مجموعة من الطوابق الميكانيكية كمرحل للطابق التالي، بينما تحتفظ الخزانات بالمياه كاحتياطي للاستخدام العادي والطارئ. وعادةً ما تكون المضخات لديها طاقة كافية لتجاوز مستوى ما إذا فشلت المضخات هناك، وإرسال المياه إلى مستويين أعلى.

يتم إيلاء اهتمام خاص للسلامة من الحرائق في الأرضيات الميكانيكية التي تحتوي على مولدات وضواغط وغرف آلات المصاعد، حيث يتم استخدام الزيت إما كوقود أو مادة تشحيم في هذه العناصر.

تحتوي الأرضيات الميكانيكية أيضًا على أنظمة اتصالات وتحكم تخدم المبنى وأحيانًا الاتصالات الصادرة، مثل الهوائي الكبير الموجود على السطح (والذي يتم تثبيته فعليًا في مكانه داخل المستويات الميكانيكية في الطابق العلوي).

تعمل أنظمة التحكم الحديثة في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المحوسبة على تقليل مشكلة توزيع المعدات بين الطوابق من خلال تمكين التحكم عن بعد المركزي.

تتطلب أغلب الأرضيات الميكانيكية فتحات تهوية خارجية أو شرائح للتهوية ورفض الحرارة على طول معظم محيطها أو كله، مما يمنع استخدام النوافذ الزجاجية . يمكن أن تؤدي "الأشرطة الداكنة" المرئية الناتجة عن ذلك إلى تعطيل التصميم العام للواجهة ، خاصة إذا كانت مغطاة بالكامل بالزجاج. تتعامل الأساليب المعمارية المختلفة مع هذا التحدي بطرق مختلفة.

في الأنماط الحديثة والدولية في الستينيات والسبعينيات حيث يتبع الشكل الوظيفة ، لا يُنظر إلى وجود الفتحات على أنه غير مرغوب فيه. بل إنه يؤكد على التصميم الوظيفي للمبنى من خلال تقسيمه بدقة إلى كتل متساوية، مما يعكس تصميم المصاعد والمكاتب بالداخل. يمكن رؤية ذلك بوضوح في برجي مركز التجارة العالمي ويمكن رؤيته في برج ويليس . في برج IDS في مينيابوليس ، يعمل الطابق الميكانيكي الأدنى كفاصل بصري عن مركز التسوق Crystal Court على مستوى الشارع والسماء وبرج المكاتب أعلاه؛ يعمل الطابق الميكانيكي العلوي (فوق الطابقين 50 و51، الطوابق العلوية المأهولة) كـ "تاج" للمبنى.

وعلى النقيض من ذلك، يسعى مصممو ناطحات السحاب الحديثة ذات الطراز ما بعد الحداثي إلى إخفاء فتحات التهوية والعناصر الميكانيكية الأخرى بطرق مختلفة. ويتم تحقيق ذلك من خلال وسائل مثل زوايا الجدران المعقدة ( أبراج بتروناس )، أو الكسوة الشبكية المعقدة ( مبنى جين ماو )، أو الأقسام غير الزجاجية التي تبدو وكأنها زخرفية ( تايبيه 101 ، سقف مبنى جين ماو).

قد تحتوي بعض المباني السكنية المنخفضة الارتفاع (عادةً المباني السكنية أو المساكن) أو غير السكنية، وخاصة تلك المبنية بأسلوب معماري يعزز استخدام عناصر مثل الأسقف المائلة و/أو أبراج الجرس، على أرضيات ميكانيكية متخفية في شكل علية أو أبراج. في هذه الحالة، تُرى أنظمة التهوية للأرضية الميكانيكية على أنها فتحات تهوية الجملون أو النوافذ السقفية أو فتحات التهوية في برج الجرس. تشمل الأمثلة بعض المباني في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، مثل Dodd Hall، التي تحتوي على أرضية ميكانيكية متخفية في شكل علية وبرج جرس.

هذه أمثلة لتخطيطات الأرضيات الميكانيكية فوق الأرض لبعض أطول المباني في العالم. في كل حالة، يتم احتساب البنتهاوسات والأبراج الميكانيكية كطوابق، مما يؤدي إلى زيادة إجمالي عدد الطوابق عن المعتاد.

• تايبيه 101 : الطوابق 7-8، 17-18، 25-26، 34، 42، 50، 58، 66، 74، 82، 87، 90، 92 إلى 100 في البنتهاوس - المجموع 17/102، 17٪. يتوافق العدد الرسمي البالغ 11 ^[3] مع عدد المجموعات في قسم المكاتب. تحتوي الطوابق 92-100 على معدات اتصالات ^[4] وبالتالي لا يتم احتسابها عادةً على أنها ميكانيكية لأنها لا تخدم المبنى نفسه.
• مركز التجارة العالمي : الطوابق 2-19، 92-99، و103-104 - المجموع 28/104، 26%).
• برجا مركز التجارة العالمي السابقان : الطوابق 7-8، 41-42، 75-76، و108-109 - المجموع 8/110، 7%. يضم الطابق 110 من برج مركز التجارة العالمي الأول (البرج الشمالي) معدات البث التلفزيوني والإذاعي. تذكر بعض المصادر خطأً 12 طابقًا، في مجموعات من ثلاثة، بسبب ارتفاع فتحات التهوية (في الواقع كانت الأسقف هناك أعلى) ولأن الطابقين 44 و78 كانا عبارة عن ردهات علوية تقع في العديد من المباني مباشرة فوق الطوابق الميكانيكية. ومع ذلك، كان للبرجين التوأمين طابق واحد مشغول بالمكاتب أسفل كل ردهة علوية، ويمكن الوصول إليه من خلال السلالم المتحركة .
• برج ويليس ( برج سيرز سابقًا): المستويات 29-32، 64-65، 88-89، 104-108، 109 (البنتهاوس)، و110 (سطح البنتهاوس) - المجموع 15/110، 13%.
• أبراج بتروناس : الطوابق 6-7، 38-40، 43، 84، 87-88 – المجموع 9/88، 10% ^[5]
• مبنى جين ماو : الطوابق 51-52، و89-93 في البنتهاوس - المجموع 7/93، 7.5% ^[6]
• برج خليفة : الطوابق 17-18، 40-42، 73-75، 109-111، 136-138، 155، و160-168، في البنتهاوس - المجموع 25/168، 15%
• مركز جون هانكوك : الطوابق 16-17، 42-43، 93، 99-100 (البنتهاوس) - المجموع 7/100، 7%
• مبنى إمباير ستيت : الطوابق من 87 إلى 101 – إجمالي 15/102، 14%
• مركز التجارة الدولي : الطوابق 6-7، 17-18، 24-25، 34، 43، 52، 61، 70، 79، 88، 97، 104، و114 - المجموع 17/108، 14%
• مركز شنغهاي المالي العالمي : الطوابق 6، 18، 30، 42، 54، 66، 78، 89، و90 – المجموع 9/101، 9%
• برج لوتي وورلد : الطوابق 3-4، 13، 21-23، 39-41، 59، 60، 72-75، 83، 84، 102-106، 115، و116 - المجموع 24/123، 20%

• دراسة حالة لساحة سنترال بلازا في هونج كونج بواسطة قسم الهندسة المعمارية بجامعة هونج كونج ، قسم ميزات الطاقة