طراحی سازه قابل استقرار تاشونده با مصالح سبک پیش ساخته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
رقیه حقی 1
طاهره اکبری 2
قادر علیپور 3
نگین یاری 4
یاور رستم زاده 5
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی معماری، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 گروه مهندسی معماری، واحد اردبیل، دانشگاه آزاد اسلامی، اردبیل، ایران.
3 فارغ‌التحصیل کارشناسی معماری، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.
4 فارغ التحصیل کارشناسی ارشدمهندسی معماری، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
5 استادیار گروه معماری، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
10.22034/he.2026.586539.1231
چکیده
با توجه به افزایش جمعیت، شهرنشینی و نیاز روزافزون به مسکن، استفاده از فناوری‌های نوین ساختمانی به‌ویژه سیستم‌های پیش‌ساخته اهمیت یافته است. در این میان، سازه‌های قابل استقرار و گسترش‌پذیرکه نوعی سازه تغییر شکل‌دهنده هستند و می‌توانند ساختار خود را از یک پیکربندی فشرده و بسته‌بندی شده به یک پیکربندی عملیاتی و گسترده تغییر دهند، مورد توجه قرار گرفته‌ است. از مزایای مهم این سازه‌ها می‌توان به امکان مدولارسازی، قابلیت حمل و جابه‌جایی، سرعت اجرا، کاهش هزینه‌ها و انعطاف‌پذیری بالای اشاره کرد. این پژوهش با هدف بررسی و ارائه راهکاری نوین در طراحی خانه‌های پیش‌ساخته گسترش‌پذیرتاشو و قابل حمل مبتنی بر سیستم قاب سبک فولادی (LSF) انجام شده است. روش تحقیق شامل مطالعات کتابخانه‌ای، تحلیل نمونه‌های مشابه و شبیه‌سازی ساختاری با استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی بوده است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که به‌کارگیری طراحی مدولار، اتصالات انعطاف‌پذیر و فناوری‌های نوین ساخت، می‌تواند منجر به افزایش کارایی، کاهش زمان و هزینه اجرا، و بهبود عملکرد سازه‌ای این نوع ساختمان‌ها شود. همچنین، استفاده از اجزای استاندارد، سیستم‌های مونتاژ سریع و مصالح سبک، قابلیت جابه‌جایی آسان این سازه‌ها را فراهم می‌کند. در نهایت، این پژوهش چارچوبی برای توسعه خانه‌های پیش‌ساخته قابل استقرار و گسترش‌پذیر با قابلیت تطبیق‌پذیری بالا ارائه می‌دهد که می‌تواند در شرایط بحران، سکونت گاه‌های موقت، پروژه‌های عمرانی و خانه سیار در پروژه‌های توریستی کاربرد مؤثری داشته باشد.
کلیدواژه‌ها
سازه قابل استقرار
خانه تاشونده پیش‌ساخته
قاب سبک فولادی (LSF)
سازه حمل‌پذیر
موضوعات

عنوان مقاله English

Design of a deployable foldable structure using lightweight prefabricated materials

نویسندگان English

Roghayyeh Haghi 1
Tahereh Akbari 2
Ghader Alipour 3
Negin Yari 4
Yavar Rostamzadeh 5
1 Master's student in Architectural Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 Department of Architecture Engineering, Ard. C., Islamic Azad University, Ardabil, Iran.
3 Graduated with a Bachelor of Architecture degree from University of Guilan, Rasht, Iran.
4 Graduated with a Master's degree in Architectural Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
5 Assistant Professor, Department of Architecture, University of Mohaghegh Ardabili.
چکیده English

Due to population growth, urbanization, and the increasing need for housing, the use of modern construction technologies, especially prefabricated systems, has become important. Among these, deployable and expandable structures – a type of transformable structure that changes configuration from a compact, packaged state to an operational, expanded state – have gained attention. Important advantages of these structures include modularization, transportability, speed of execution, cost reduction, and high flexibility. This research aims to investigate and present a novel solution in the design of prefabricated, expandable, foldable, and portable houses based on the Light Steel Frame (LSF) system. The research methodology includes library studies, analysis of similar examples, and structural simulation using engineering software. The results show that using modular design, flexible connections, and modern construction technologies can increase efficiency, reduce construction time and costs, and improve the structural performance of such buildings. Furthermore, the use of standard components, rapid assembly systems, and lightweight materials enables easy transport of these structures. Finally, this research provides a framework for developing deployable, expandable prefabricated houses with high adaptability that can be effectively used in crisis situations, as temporary shelters, in construction projects, and as mobile homes for tourism projects.

کلیدواژه‌ها English

Deployable structure
prefabricated folding house
light steel frame (LSF)
Transportable structure
1.      Baruah, A. C., & Sychterz, A. C. (2025). Comparison of computational and experimental dynamic behavior of a meter-scale deployable origami pill bug structure. Structures, Volume 71. 
2.      Meng, Q., Jiang, M., & Ceccarelli, M. (2025). Deployable Cellular Structures of Pyramids and Prisms for Construction of Large-scale Deployable Supporting Trusses. Mechanism and Machine Theory, Volume 209. 
3.      Tsuda, S., Kohno, J., Nakahara, Y., Makoto, Y., & Ohsaki, M. (2022). Composition of curvilinearly extendable tubular scissor mechanisms. International Journal of Solids and Structures, Volume 250. 
4.      Nahri, Z., & Motamedmanesh, M. (2025) A new look at increasing the quality of government projects in Iran using modern technologies. Naqsh-e Jahan Scientific Research Quarterly, Volume 14, Number 2. 
5.      Yuan, Z., Sun, C., & Wang, Y. (2021) Design for Manufacture and Assembly-oriented parametric design of prefabricated buildings. Automation in Construction, Volume 88, Pages 13–22.
6.      Navaratnam, S., Ngo, T., Gunawardena, T., & Henderson, D. (2019) Performance review of prefabricated building systems and future research in Australia. Buildings, Volume 9. 
7.      Liew, J. Y. R., Chua, Y. S., & Dai, Z. (2019) Steel concrete composite systems for modular construction of high-rise buildings. Structures, Volume 21, Pages 135–149. 
8.      Perampalam, G., Dobson, R., Poologanathan, K., Tsavdaridis, K. D., Nagaratnam, B., & Iacovidou, E. (2019) Modular building design: post-brexit housing. CE/Papers, 3, 219–224. 
9.      Yu, S., Liu, Y., Wang, D., Bahaj, A. S., Wu, Y., & Liu, J. (2021) Review of thermal and environmental performance of prefabricated buildings: implications to emission reductions in China. Renew. Sustain. Energy Rev., Volume 137. 
10.   Tavares, V., Soares, N., Raposo, N., Marques, P., & Freire, F. (2021) Prefabricated versus conventional construction: Comparing life-cycle impacts of alternative structural materials. Journal of Building Engineering, Volume 41. 
11.   Sah, P., Lacey, T., Hao, A. W., & Chen, W. (2024). Prefabricated concrete sandwich and other lightweight wall panels for sustainable building construction: State-of-the-art review. Journal of Building Engineering, Volume 89. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.109391 
12.   Baghdadi, A., Heristchian, M., & Kloft, H. (2021). Connections placement optimization approach toward new prefabricated building systems. Engineering Structures, Volume 233, 111648. 
13.   Imperadori, M., Salvalai, G., & Pusceddu, C. (2014). Air Shelter House technology and its application to shelter units: the case of Scaffold House and Cardboard Shelter installations. Procedia Economics and Finance, Volume 18, 552–559. 
14.   Dave, M., Watson, B., & Prasad, D. (2017). Performance and perception in prefab housing: An exploratory industry survey on sustainability and affordability. Procedia Engineering, Volume 180, 676–686. 
15.   Rajabipour, F., Ekhlasi, A., & Yazdanfar, S. A. (2023). The Effective Components in Prefabricated Housing Design: A Systematic Review. Journal of Fine Arts: Architecture and Urban Planning, Volume 28, No. 1. 
16.   Yeganeh, A., & Shariatmadar, H. (2017) Technical Note: Identifying Risks in the Design, mplementation, and Construction Stages of LSF Structures. Scientific and Research Journal of Structural Engineering and Construction, Year 4, Issue 4. 
17.   Mlote, D. S., Budig, M., & Cheah, L. (2024). Adaptability of buildings: a systematic review of current research. Frontiers in Built Environment, Volume 10. https://doi.org/10.3389/fbuil.2024.1376759 
18.   Ratsou Staehr, E., Stevik, T. K., & Houck, L. D. (2025). Adaptability in the Building Process: A Multifaceted Perspective Across the Life Cycle of a Building. Buildings, 15, 1119. https://doi.org/10.3390/buildings15071119 
19.   Djukanovic, M., Alegre, A., & Teixeira Bastos, F. (2025). Prefabricated Solutions for Housing: Modular Architecture and Flexible Living Spaces. Buildings, Volume 15(6), 862. 
20.   Wang, M., Li, X., Li, F., & Wang, J. (2025). Research on design of modular apartment building product platform for manufacture and assembly: A case study of the modular dormitory building design project. Buildings, Volume 15(19), 3585. 
21.   Lacey, W., Chen, W., Hao, H., & Bi, K. (2018) Structural response of modular buildings – An overview. Journal of Building Engineering, Volume 16, Pages 45–56.
22.   Yu, H., & Bai, G. (2018) Research on Modularization and Sustainable Design of Temporary Housing. Art and Design Review, 2018, Pages 125–132.
23.   Asefi, M., & Ahangar, S. (2012). Transformable Shelter: Evaluation and New Architectural Design Proposals. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 51, Pages 961–966. 
24.   Doroftei, I. A., Bujoreanu, C., & Doroftei, I. (2018) An Overview on the Applications of Mechanisms in Architecture. Part II: Foldable Plate Structures. The 8th International Conference on Advanced Concepts in Mechanical Engineering, 2018. 
25.   Liao, Y., & Krishnan, S. (2024). Deployable scissor structures: Classification of modifications and applications. Automation in Construction, Volume 165. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105547 
26.   Zhu, Y., & Filipov, E. T. (2024). Large-scale modular and uniformly thick origami-inspired adaptable and load-carrying structures. Nature Communications, Volume 15. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46667-0 
27.   Meloni, M., Zhang, Q., Cai, J., & Lee, D. S.-H. (2023). Origami-based adaptive façade for reducing reflected solar radiation in outdoor urban environments. Sustainable Cities and Society, 97. https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.104740 
28.   Fan, Z., Wang, R., & Huang, H. (2024). Design and Analysis of an Origami-inspired Modular Thick-panel Deployable Structure. International Journal of Mechanical Sciences, 282. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2024.109579 
29.   Dutta, G. S., Meiners, D., & Ziegmann, G. (2024). A Study of Deployable Structures Based on Nature Inspired Curved-Crease Folding. Polymers, Volume 16(6), Pages 766. https://doi.org/10.3390/polym16060766 
30.   Yetkin, İ., Maden, F., Tosun, S., Kilit, O., Akgun, Y., Kiper, G., Korkmaz, K., & Gunduzalp, M. (2024). A foldable temporary shelter design. Proceedings of the IASS Symposium 2024. 
31.   Doroftei, I.-A., Bujoreanu, C., & Doroftei, I. (2018). An Overview on the Applications of Mechanisms in Architecture. Part II: Foldable Plate Structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 444, https://doi.org/10.1088/1757-899X/444/5/052019 
32.   Steemit, (n.d.). Home page. [online] Available at: https://steemit.com [Accessed 2025]. 
33.   Khome China, (n.d.). Folding container house. [online] Available at: https://khomechina.com/folding-container-house [Accessed 2025]. 
34.   Yu, H., & Bai, G. (2018). Research on Modularization and Sustainable Design of Temporary Housing. Art and Design Review, Volume 6, Pages 125–132. 
اکولوژی انسانی
دوره 4، شماره 11
تابستان 1404