نمای بیرونی ساختمان

۱- مقدمه:
ابتدایی‌ترین و حتی از لحاظ قدمت اولین نقشی که نما در ساختمان دارد حفاظت از عوامل جوی و اقلیمی می باشد. عدم وجود منفذ در ساختمان گرچه جلوی باد، باران، گرما و سرما را می‌گیرد، ولی ساختمان را از نور و تهویه لازم محروم می‌کند. با افزایش احساس نیاز انسان به استفاده از طبیعت و ایجاد روزنه در دیواره ساختمان و در نتیجه نیاز به پوسته دیگری به نام نما جهت حفاظت بیشتر، به وجود آمد. ایرانیان دارای سابقه طولانی و دیرینه در امر نما سازی برای ساختمانها هستند. و در طول تاریخ از گچبری و آهک بری برای نما سازی استفاده میکرده اند. حاصل کار هنرمندانه و در عین حال فنی و اصولی معماران و سازندگان ایرانی را میتوان در بناهای تاریخی مثل مساجد جامع بسیاری از شهرها از جمله شیراز، تبریز، اصفهان و بسیاری از عمارت ها، بقعه ها و مقبره ها و بسیاری دیگر از بناهای قدیمی و تاریخی در جای جای کشور مشاهده کرد.نمای ساختمان در تعریف و شکل دهی شهر نقش بسیار مهمی ایفا می کند، بنابراین در نمای ساختمانها باید به مساله همگونی نمای شهری توجه بسیاری داشت، زیرا اگر نمای هر ساختمان را بی‎توجه به بافت شهر و بدون در نظر گرفتن ساختمانهای همجوار طراحی کنیم، ناهمگونی غیر قابل جبرانی را در سطح شهر رواج می دهیم و با این عمل، بی هویتی و تضاد شهری ناخواسته گسترش می یابد.دانستن اینکه در نظر گرفتن نما برای ساختمانها چه هدفی را دنبال میکند، و چه عواملی در نوع و شیوه اجرایی این قبیل نماها موثرند، لازم و ضروری است. اما نکتهای که در اینجا و قبل از پرداختن به بحث اهداف و انواع نماها باید به آن اشاره شود، اینکه هر نوع نمایی که با هر نوع مصالح ساختمانی و با هر هزینهای که ساخته شود، باید به طور کاملاً صحیح و اصولی نگهداری شوند و در صورت آسیب دیدگی نما، برای اجتناب از صدمات جدی تر و در نهایت تخریب کلی نما و ساختمان و نیز به منظور حفظ و احیای جلوه ساختمان، باید قسمتهای آسیب دیده کاملاً بازسازیشود.

۲- مشخصه های فنی نمای ساختمان:

عایق بودن نسبت به سرما و گرما: مصالح مختلف ساختمانی ضریب انتقال حرارت و ظرفیت گرمایی ویژه مختلفی دارند و در نتیجه عملکرد حرارتی متفاوتی خواهند داشت. یک سیستم نمای موفق، نمایی است که زیبایی و بهره‌وری انرژی را باهم داشته باشد. داشتن نمایی که عملکرد حرارتی خوبی داشته باشد مستقیماً مصرف انرژی را تحت تأثیر قرار می‌دهد لذا در نمای ساختمان، استفاده از مصالحی که ضریب انتقال حرارتی کمتری دارند، باید مورد توجه قرار گیرد.
عایق بودن نسبت به صوت: نمای ساختمان می‌تواند به عنوان یک عایق صوتی ایده‌ال و مناسب عمل کند. توجه به این ویژگی به خصوص برای ساختمان‌هایی که در شهرهای بزرگ صنعتی و تجاری و یا در کنار مسیر گذراصلی واقع شده‌اند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد.
مقاومت در برابر زلزله
مقاومت در برابر ضربه
مقاومت در برابر یخ‌زدگی
مقاومت در برابر آتش‌سوزی
مقاومت در برابر جداشدن و افتادن از نما
انعطاف‌پذیر بودن در اجرای نما: مصالحی که بتوان آنها را در نماهای با اشکال هندسی متنوع ( نماهای مدرن) بکار برد.
سبک بودن
قابل اجرا بودن در ساختمان‌های مرتفع
نما به عنوان رابط: نمای ساختمان باید به شکلی طراحی شود که علی‌رغم حفاظت محیط داخل از بیرون، ارتباط فضای بیرون را با محیط داخل ساختمان به خوبی برقرار کند. مثلاً امکان تابش نور به داخل و یا امکان استفاده از چشم‌انداز بیرون وجود داشته باشد.
نمای هر ساختمان به عنوان عنصری از نمای مجموعه شهری: ما در فضای شهری با یک ساختمان روبه‌رو نیستیم، در واقع هر ساختمان جزئی از فضای شهری محسوب می‌شود که نمای آن بر فضاهای عمومی تأثیرگذار است و زیبایی آن منوط به هماهنگی با سایر عناصر آن مکان است.
زیبایی نما: زیبایی جزء جدایی‌ناپذیر هر نما می‌باشد. همچنین زیبایی و چگونگی نما معرف هنر و کیفیت کار مهندس معمار و طراح ساختمان نیز می‌باشد.
نمای ساختمان و شرایط محیطی: نمای هر واحد مسکونی بسته به شرایط محیطی از جمله آب و هوا، باد و طوفان، زلزله و میزان آلاینده‌های هوا در مناطق مختلف، متفاوت می‌باشند. مصالحی که در نماهای شهرهای بزرگ و صنعتی که آلایندگی بالایی دارند، به کار می‌روند در مقایسه با مصالح کاربردی برای نمای شهرهای کوچک که هوای پاک دارند متفاوت است. همچنین نمای ساختمان در مناطق سردسیر به لحاظ میزان مقاومت در برابر یخ‌زدگی یا عایق بودن نسبت به سرما و گرما با نمای قابل کاربرد در مناطق گرمسیر متفاوت می‌باشد.
قیمت تمام شده نما: یکی از شاخصه‌های بسیار مهم در انتخاب نما، قیمت تمام شده آن است. هرچه قیمت نما افزایش یابد، قدرت خرید کاهش یافته و دایره مصرف‌کنندگان آن نما محدودتر خواهد شد.
سرعت اجرای نما: با توجه به اینکه طولانی شدن در بهره‌برداری از هر پروژه ساختمانی می‌تواند عامل افزایش هزینه‌ها و افت ارزش پول شود، لذا سرعت در اجرای نما بسیار مؤثر خواهد بود.
با توجه به مشخصات فنی ذکر شده برای نماها در ادامه به توضیح مختصری در ارتباط با انواع نماهای رایج و معایب و مزایای فنی و کاربردی آنها می پردازیم
۳- نمای سنگ طبیعی:
دو گروه از سنگ‌های طبیعی که در نمای ساختمان به کار می‌روند سنگ‌های آهکی و سنگ‌های آذرین هستند. سنگ نما باید ویژگی‌های خاصی داشته باشد تا بتواند در برابر عوامل جوی (آفتاب، باران، یخبندان و باد) و آلایندهها دوام بیاورد. بنابر این سنگی که جهت نما استفاده می‌شود باید شرایط زیر را داشته باشد:

متناسب با آب و هوای منطقه باشد: سنگ باید متناسب با شرایط اقلیمی انتخاب گردد مثلاً در مناطق سرد و مرطوب، سنگ باید دارای تخلخل بسیار کم باشد و گرنه ممکن است بر اثر یخبندان متلاشی شود یا در مکان‌هایی که امکان وزش طوفان شن وجود دارد، سنگ در معرض سایش بوده و باید مقاومت به سایش بالا داشته باشد.
داشتن قابلیت صیقل خوردن و برش.
داشتن مقاومت‌ کششی و خمشی نسبتاً بالا.
ترکیبات کانی شناسی سنگ باید در نظر گرفته شود: کانیهای مضر (کانیهای آهن) در برابر آب و هوا اکسیده شده و در نتیجه فرسودگی زودرس را به وجود می آورند. وجود ناخالصی به صورت مجتمع در یک نقطه و یا یک امتداد، نقطه ضعف بوده و می تواند باعث تخریب سنگ شود.
داشتن چسبندگی خوب با ملات
دارای جذب آب قابل قبول.
داشتن رنگ ثابت در برابر بخارها، گازها و پرتو آفتاب

کیفیت و مشخصات ژئومکانیکی سنگ های ساختمانی یکی از شاخص های اصلی در تعیین نوع کاربرد آنهاست. درایران ذخایر قابل توجهی از سنگهای تزئینی در طرحها و رنگ های مختلف وجود دارند. باید سعی شود ویژگی های کیفی و کمی این سنگها همچون مشخصات فیزیکی، شیمیایی، کیفیت برش، ساب و صیقل پذیری بر اساس استانداردهای ملی و بین المللی مورد بررسی قرار گرفته و اعتماد مصرف کننده از طریق تهیه مشخصات کیفی سنگهای تزئینی جلب شود و زمینه لازم برای افزایش صادرات فراهم گردد.
۳-۱- مزایای سنگ نمای طبیعی:

زیبایی و تنوع رنگ.
وزن: سنگ گرانیت درای وزن بالایی نسبت به سایر نماها می باشد. امروزه استفاده از سنگ های آهکی متخلخل(تراورتن) و بهبود کیفیت آنها با استفاده از انواع رزین ها تا حدی این نقص را برطرف کرده است.
عایق صوت و حرارت: این ویژگی منحصر به سنگ تراورتن می باشد.
دوام: سنگ های گرانیت و تراورتن دارای استقامت ودوام بالایی می باشند. گرانیت ها از مقاومت سایشی و خمشی بالایی برخوردارند. در کل انواع مختلف سنگ در صورت استفاده مناسب با دوام بوده و مقاومت بالایی دارند.
مقاوم در آتش سوزی.
انعطاف پذیری در اجرا و قابلیت فرم پذیری مناسب بر روی کلیه سطوح.
کاربرد در محیط های صنعتی: سنگ گرانیت صیقلی در برابر نفوذ آب و ضربه مقاوم است و محیط های اسیدی قابل کاربرد است در مقابل می توان برای محیط های قلیایی نیز از از انواع سنگ های آهکی استفاده کرد.

۳-۲- معایب سنگ نمای طبیعی:

صرفه اقتصادی: سنگ ها به لحاظ بالا بودن قیمت و هزینه نصب مقرون به صرفه نمی باشند. البته با در نظر گرفتن کیفیت و زیبای می توان قیمت بالای آنها را نادیده گرفت.
جرم پذیر بودن: انواع سنگ به دلیل طبیعی بودن جرم پذیر می باشند ذرات معلق هوا را به خود جذب کرده و به مرور زمان کدر می شوند. البته امروزه با استفاده از پوشش های هوشمند نانو که سبب خودتمیزکنندگی نماهای سنگی می شود این مشکل را برطرف کرد.
کمرنگ شدن در معرض نور آفتاب.
خاصیت رادیو اکتیو: سنگ گرانیت بدلیل داشتن خاصیت رادیو کتیو مناسب جهت استفاده در نماهای بسته نمی باشد.
سرعت اجرا: زمان بر بودن نصب انواع سنگ.
غیرقابل اجرا بودن در دمای زیر ۵ درجه سیلسیوس.
عدم چسبندگی مناسب بین بدنه ساختمان و سنگ گرانیتی بدلیل تخلخل کم و جذب آب پایین سنگ های گرانیتی. مرمر به لحاظ جذب آب و چسبندگی دوغاب حالتی بینابین گرانیت و تراورتن دارد و از این نظر دارای برتری نسبی هستند. لازم به ذکر است که اگر از روش نصب دوغاب سیمان استفاده شود احتمال کنده شدن سنگ از روی نما وجود دارد بنابراین با اسکوپ کردن پشت سنگ آن را روی نما محکم میکنند در غیر اینصورت باید اندکی بعد از نصب جهت جلو گیری از ریزش سنگها،تک تک آنها را به نما پیچ کرد که ظاهر خوبی ندارد. روش دیگر روش خشکه چینی است، که در این روش با استفاده از پروفیل و نبشی های فلزی پشت کار را شاسی کشی کرده و سنگ را که بصورت تایل میباشد بوسیله گیره روی شاسی محکم میکنند.

 

۳-۳- کامپوزیت سنگ طبیعی:
در این روش پلاک های نازک شده سنگ طبیعی (به ضخامت ۱ تا ۵ میلی متر) را بر روی لایه های کامپوزیتی(یه عنوان مثال آلومینیوم با طرح لانه زنبوری، شیشه و …)وصل می کنند. کامپوزیت سنگی از مزایایی نمای سنگ طبیعی و نماهای کامپوزیتی به طور همزمان برخوردارمی باشند. علاوه بر این با توجه به با ارزش بودن سنگ طبیعی می توان از حجم مشخصی از سنگ استخراج شده حداکثر استفاده مفید را داشت.به دلیل زیبایی ایجاد شده توسط سنگ طبیعی این محصول کاربرد های وسیعی پیدا کرده است . کامپوزیت های سنگی قابلیت استفاده برای نماهای خارجی، داخلی،کف ساختمان، آسانسور و … داراست.
۳-۳-۱- مزایای استفاده از کامپوزیت های لانه زنبوری:

زیبایی : بدلیل استفاده از سنگ نمای طبیعی.
وزن: ۸۰ % کاهش وزن نسبت به نمای سنگ طبیعی.
مقاومت در برابر ضربه ۶۰ برابر نمای سنگ گرانیتی ۳ سانتی متری+.
امکان انتخاب انواع سنگ های تزیینی به منظور استفاده در نماهای مختلف.
کاهش هزینه نصب.
سرعت در اجرا.
عایق حرارتی و صوتی بدلیل استفاده از ورق های کامپوزیتی.
امکان اجرا در ساختمان های با ارتفاع زیاد.
غیر قابل نفوذ بودن انواع مایعات.
انعطاف پذیری در اجرا.
مقاومت بیشتر در برابر زلزله نسبت به نمای سنگ سنتی به دلیل کم شدن بار مرده ساختمان
با استفاده از پوشش های مناسب مقاوم شدن در برابر آلایندهای محیط از جمله باران های اسیدی.
مقاوم در مقابل آتش سوزی.

نمای کامپوزیتی با سنگ طبیعی
۴- نمای سنگ مصنوعی:
سنگهای مصنوعی در پروژه‌های مهندسی عمران، ساختمان سازی، مصارف صنعتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.یکی از اولین سنگهای مصنوعی تحت عنوان Lithodipyra بین سالهای ۱۷۶۹ الی ۱۸۳۳ میلادی تولید گردید. پس از آن تولید سنگهای مصنوعی به روشهای مختلف ادامه پیدا کرد. امروزه از سنگ مصنوعی بیشتر در نماهای داخلی استفاده می شود.
۴-۱- مزایای سنگ مصنوعی :

تنوع در رنگ و طرح : قابلیت اجرای طرح های مختلف و دلخواه.
استحکام و انسجام بالا.
نصب آسان.
عدم محدودیت در ابعاد تولیدی.
مقاومت (کششی و فشاری) بالاتر از سنگ های طبیعی.
سبک تر از سنگ های طبیعی (وزن مخصوص ۱۱۰۰ تا ۱۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب) است. همین امر سبب کم شدن وزن ساختمان و کاهش نیروهای جانبی ناشی از زلزله می شود.
فاقد تخلخل و جذب آب صفر.
قیمت تمام شده پایین نسبت به سنگ های طبیعی.

۴-۲- معایب سنگ مصنوعی:

غیر قابل استفاده در نماهای خارجی.
ممکن است در اثر شست شو کیفیت و رنگ خود را از دست بدهد.
تغییر رنگ در معرض تابش نور آفتاب.
ساخته شدن از مواد شیمیایی که ممکن است سرطان زا باشند.

۵- نمای شیشه ای:
استفاده از شیشه بعنوان یک ماده جزء جدایی ناپذیر هر ساختمان محسوب می گردد. با ظهور شیشه های رفلکس استفاده از این نوع شیشه ها در نمای ساختمان های مرتفع و برج ها امروزه بسیار متداول گشته است. استفاده از نماهای شیشه ای علاوه بر زیبائی امکان استفاده از حداکثر روشنایی روز را فراهم می نماید. همچنین استفاده از شیشه های ۲ یا ۳ جداره یک لایه عایق صوتی و حرارتی بسیار مناسب را ایجاد میکند. استفاده متناسب با نوع کاربری شیشه نیز با توجه به شیشه های با قابلیت های خاص ( شیشه های گرم شونده الکتریکی، هوشمند و …) می تواند مزایا و معایب ویژه ای داشته باشد.
۵-۱- مزایای کلی نمای شیشه ای:

کاهش بار مرده ساختمان‌‌های بلند.
سرعت در اجرای نما.
فراهم ساختن امکان ورود نور طبیعی روز.
امکان رویت منظره بیرون.
تأمین دید یکپارچه از مناظر بیرون برای ساکنین داخل.
ایجاد احساس سبکی و ظرافت در ساختمان از دید یک ناظر شهری.
کاهش آلودگی صوتی در نماهای دوجداره.
در نمای ۲ و ۳ جداره کاهش هزینه ساخت نسبت به انواع دیگر این نما بدلیل انطباق با شرایط محیطی و آب و هوایی مختلف.
تهویه طبیعی: استفاده از نماهای دو جداره مجهز به سیستم تهویه مناسب، منجر به کاهش مصرف انرژی در ساختمان می شود.
کاهش مشکل آلودگی صوتی داخلی و خارجی در نماهای ۲ جداره نسبت به نماهای شیشه ای قبلی.

۵-۲- معایب نمای شیشه ای:

ضریب انتقال حرارتی بالا، بدلیل طبیعت شیشه که این ماده در برابر عبور گرما و سرما ضعیف ترین سطوح ساختمانی هستند. که منجر به :

مصرف زیاد انرژی و آلودگی هوا:در نماهای شیشه‌ای در اثر تبادل حرارت از طریق جابجایی بین هوای گرم داخل اتاق و سطح سرد شیشه، دمای داخل کاهش یافته و برای حفظ دما در حد آسایش، نیاز به مصرف زیاد انرژی خواهد بود. اگرچه انواع گوناگون شیشه‌هایی ساخته شده‌اند که جاذب حرارت بوده و از ورود تابش خورشید به داخل جلوگیری می‌کنند، و یاشیشه‌های دو جداره‌ای وجود دارند که مقاومت هدایت حرارتی بهتری نسبت به شیشه‌های تک جداره دارند، اما با این حال هنوز هم نماهای شیشه‌ای نسبت به سایر مصالح ساختمانی دارای ضریب هدایت حرارتی زیاد بوده و باعث اتلاف حرارت زیاد می‌شوند. اتلاف حرارتی بسیار زیاد و مصرف زیاد انرژی جهت تأمین گرمایش و سرمایش در نماهای شیشه‌ای لاجرم باعث آلودگی بیشتر هوا می‌گردد.
مشکل آلودگی صوتی مخصوصاً در فضای داخلی ساختمان
صرفه اقتصادی: بصرفه نبودن نمای شیشه از این جهت عنوان میشود که هزینه دوجداره نمودن نمای شیشه ای بسیار زیاد بوده و بحث ریالی آن قابل قبول برای سازندگان ساختمان نمی باشد.
مقاوم نبودن در مقابل زلزله.
مقاوم نبودن در مقابل آتش.
کاهش فضای مفید ساختمان: در نماهای دو جداره بدلیل اینکه فضای خالی بین دو پوسته از ۲۰ سانتی متر تا ۲ متر بسته به نوع کاربرد سازه متغییر می باشد سبب کاهش فضای قابل استفاده ساختمان می شود.
تحمیل هزینه های مازاد نگهداری، بازرسی، تعمیر و تمیز نگهداشتن نما در مقایسه با سایر نماها که این هزینه ها در نمای دوجداره بیشتر از نمای تک جداره نیز می باشد.
احساس عدم آسایش حرارتی در فصول سرد سالدمای سطح نمای شیشه‌ای به علت مقاومت حرارتی کم، در فصول سرد سال نزدیک به دمای محیط خارج بوده و بدن افراد مستقر در نزدیکی نما از طریق تشعشع با نما تبادل حرارت کرده و ساکنین احساس عدم آسایش حرارتی خواهند نمود.
در اوقات گرم و معتدل سال به علت تابش آفتاب به فضای داخل، سبب افزایش بیش از حد دمای داخل می‌شوند. شیشه دو جداره بدلیل وجود یک محفظه بسته محصور بین دو صفحه شیشه ای، به مراتب بهتر از شیشه تک جداره می باشد.