Трубка (конструкция) - Tube (structure)

Центр Джона Хэнкока в Чикаго, спроектированный в 1965 году и законченный в 1969 году, представляет собой пример конструкции конструкции из трубчатых ферм.

В Строительная инженерия, то трубка это система, где сопротивляться боковые нагрузки (ветер, сейсмика, удар), здание спроектировано так, чтобы действовать как полый цилиндр, консольный перпендикулярно земле. Эта система была введена Фазлур Рахман Хан в архитектурной фирме Скидмор, Owings & Merrill (SOM), в их офисе в Чикаго.[1] Первым примером использования трубы является 43-этажный жилой дом ДеВитт-Честнат, спроектированный Ханом, с тех пор переименованный в Plaza on DeWitt, в Чикаго, Иллинойс, закончена в 1966 году.[2]

Система может быть построена с использованием стали, конкретный, или же композитная конструкция (дискретное использование стали и бетона). Его можно использовать для офис, квартира, и смешанный здания. Большинство зданий высотой более 40 этажей, построенных с 1960-х годов, относятся к этому типу конструкции.

Концепция

Концепция трубной системы основана на идее, что здание может быть спроектировано таким образом, чтобы выдерживать боковые нагрузки, спроектировав его как полое. консоль перпендикулярно земле. В простейшем воплощении трубки периметр экстерьера состоит из близко расположенных колонн, связанных между собой глубокими шпандель балки через моментные соединения. Эта сборка колонн и балок образует жесткий каркас, который составляет плотную и прочную конструктивную стену вдоль внешней стороны здания.[3]

Этот внешний каркас спроектирован достаточно прочным, чтобы выдерживать все боковые нагрузки на здание, тем самым позволяя просто оформить внутреннюю часть здания для выдерживания гравитационных нагрузок. Внутренние колонны сравнительно немногочисленны и расположены в центре. Расстояние между внешним и основным каркасом перекрывается балками или фермы и может быть без столбцов. Это максимизирует эффективность периметральной трубы за счет передачи на нее некоторых гравитационных нагрузок внутри конструкции и увеличивает ее способность противостоять опрокидыванию из-за боковых нагрузок.

История

К 1963 году появилась новая конструктивная система каркасных труб. проектирование и строительство небоскреба. Фазлур Рахман Хан, инженер-строитель из Бангладеш (затем позвонил Восточный Пакистан ) кто работал в Скидмор, Owings & Merrill, определила каркасную трубчатую конструкцию как "трехмерную пространственную структуру, состоящую из трех, четырех или, возможно, большего числа рам, скрепленных рам или стенок, работающих на сдвиг, соединенных на их краях или вблизи них, чтобы сформировать вертикальную трубчатую конструкционную систему, способную противостоять сил в любом направлении, консольно от фундамента ".[4] Трубку образуют близко расположенные взаимосвязанные внешние колонны. Боковые или горизонтальные нагрузки (ветровые, сейсмические, ударные) воспринимаются конструкцией в целом. Около половины внешней поверхности отводится под окна. Для труб с каркасом требуется меньше внутренних колонн, что позволяет использовать больше полезной площади пола. Там, где требуются большие проемы, такие как гаражные ворота, трубная рама должна быть прервана с использованием передаточных балок для сохранения структурной целостности.

Концепция лампы Хана была вдохновлена ​​его родным городом в Дакка, Бангладеш. В его родном городе не было домов выше трех этажей. Он также не видел свой первый небоскреб лично, пока ему не исполнился 21 год, и он не заходил в среднеэтажное здание, пока не переехал в Соединенные Штаты, чтобы поступить в аспирантуру. Несмотря на это, окружающая среда его родного города в Дакке позже повлияла на его концепцию трубчатого здания, которая была вдохновлена бамбук которые выросли вокруг Дакки. Он обнаружил, что полая труба, такая как бамбук в Дакке, придает высотке вертикальную прочность.[5]

Первым зданием, в котором применялась конструкция из трубчатого каркаса, был жилой дом ДеВитт-Каштан, спроектированный Ханом и завершенный в Чикаго к 1963 г.[6] Это заложило основу конструкции трубчатых конструкций многих более поздних небоскребов, включая его собственный. Центр Джона Хэнкока и Уиллис Тауэр, а строительство Всемирного торгового центра, то Башни Петронас, то Здание Цзинь Мао, и большинство других высоких небоскребов с 1960-х годов, включая самое высокое здание в мире по состоянию на 2020 год., то Бурдж-Халифа.[7]

Варианты

С самого начала труба менялась в зависимости от требований конструкции.

Трубка в рамке

Башни-близнецы Всемирного торгового центра были одними из первых сооружений, в которых использовалась конструкция из трубчатого каркаса. На внешней стороне этого горизонтального поперечного сечения можно увидеть множество столбов трубы. Башни имели ядро ​​для служб, видимое в центре. Конструкция не была трубкой в ​​трубе, поскольку в активной зоне было 47 столбцов, расположенных относительно равномерно, а не по краю активной зоны.

Это простейшее воплощение трубки. Он может отображаться на плане этажа различной формы, включая квадрат, прямоугольник, круг и произвольную форму. Этот дизайн был впервые использован в жилом доме DeWitt-Chestnut в Чикаго, спроектированном Ханом и законченном в 1965 году, но наиболее яркими примерами являются Центр Аон и оригинал Всемирный торговый центр башни.

Трубка со связками или скобами

Связанная труба, также называемая скрепленная трубка, похожа на простую трубу, но со сравнительно меньшим количеством внешних колонн и более удаленными друг от друга. Стальные связи или бетон стены сдвига вводятся вдоль внешних стен, чтобы компенсировать меньшее количество колонн, связывая их вместе. Наиболее яркими примерами использования стальных распорок являются Центр Джона Хэнкока, Citigroup Center, а Башня Банка Китая.

Трубка в трубке

Также известный как корпус и ядроэти конструкции имеют внутреннюю трубку, удерживающую лифт и другие службы, а также еще одну трубку снаружи. Большая часть гравитационных и боковых нагрузок обычно воспринимается внешней трубой из-за ее большей прочности. В 780 Третья авеню 50-этажное офисное здание с бетонным каркасом на Манхэттене использует бетонные стены со сдвигом в качестве распорки и смещенное от центра ядро, что позволяет создавать интерьеры без колонн.[8]

Связанная трубка

Разбивка связанная трубная конструкция из Уиллис Тауэр с упрощенными планами этажей.

Вместо одной трубы здание состоит из нескольких труб, связанных вместе, чтобы противостоять боковым силам. Такие здания имеют внутренние колонны по периметру труб, когда они попадают в оболочку здания. Известные примеры включают Уиллис Тауэр, Одна великолепная миля, а Ньюпорт Тауэр.

Уиллис Тауэр, законченный в 1973 году, представил конструкцию из пучков труб и был самым высоким зданием в мире до 1998 года.

Помимо эффективности конструктивно и экономически, связанная труба была «новаторской по своему потенциалу для универсального оформления архитектурного пространства. Эффективным башням больше не нужно было иметь коробчатую форму; трубы-блоки могли принимать различные формы и могли быть соединены вместе в разные конструкции. виды группировок ".[9] Связанная трубчатая конструкция означала, что «зданиям больше не нужно иметь коробчатый вид: они могут стать скульптурой».[10]

Гибриды

Гибриды включают в себя разнообразную категорию конструкций, в которых используется основная концепция трубы, и дополняются другими структурными опорами. Этот метод используется, когда здание настолько тонкое, что одна система не может обеспечить адекватную прочность или жесткость.

Конструкции из бетонных труб

Последними крупными постройками, построенными Ханом, были Одна великолепная миля и Онтери Центр в Чикаго, где использовались его конструкции со связанными трубами и связанными трубками соответственно. В отличие от его более ранних зданий, которые в основном были стальными, его последние два здания были бетонными. Его ранее Апартаменты DeWitt-Chestnut Здание, построенное в 1963 году в Чикаго, также было бетонным зданием с трубчатой ​​конструкцией.[7] Башня Трампа в Нью-Йорке - еще один пример, адаптировавший эту систему.[11]

Другое использование

Некоторые решетчатые башни состоят из стальных трубчатых элементов. Их можно использовать как для оттяжек, так и для отдельно стоящих решетчатых конструкций. Пример для первого типа был Варшавская радиомачта, примером последнего являются российские 3803 КМ -башни.

Диаграмма

Использование дизайна

Рекомендации

  1. ^ Вайнгардт, Ричард (2005). Инженерные легенды. Публикации ASCE. п. 76. ISBN  978-0-7844-0801-8.
  2. ^ Beedle, Lynn S .; Совет по высотным зданиям и городской среде обитания (1986). Достижения в высотных зданиях. Компания Ван Ностранд Райнхольд. п. 149. ISBN  978-0-442-21599-6.
  3. ^ Али, Мир М .; Луна, Кён Сон (2007). «Конструктивные изменения в высотных зданиях: текущие тенденции и перспективы на будущее». Обзор архитектурной науки. 50 (3): 205–223. Дои:10.3763 ​​/ asre.2007.5027.
  4. ^ «Эволюция бетонных небоскребов». Архивировано из оригинал на 2007-06-05. Получено 2007-05-14.
  5. ^ Грин, Ник (28 июня 2016 г.). «Человек, который спас небоскреб». Ментальная нить. Атавист. Получено 22 сентября 2019.
  6. ^ Свенсон, Альфред; Чанг, Пао-Чи (2008). "Строительная конструкция". Британская энциклопедия. Получено 2008-12-09.
  7. ^ а б Али, Мир М. (2001). «Эволюция бетонных небоскребов: от Ингаллса до Цзинь Мао». Электронный журнал структурной инженерии. 1 (1): 2–14. Получено 2008-11-30.
  8. ^ 780 Третья авеню в Emporis
  9. ^ Хоке, Рашимул (2012). "Хан, Фазлур Рахман1". В Ислам, Сираджул; Джамал, Ахмед А. (ред.). Банглапедия: Национальная энциклопедия Бангладеш (Второе изд.). Азиатское общество Бангладеш.
  10. ^ Стивен Бэйли (5 января 2010 г.). «Бурдж Дубай: новая вершина тщеславия». Дейли Телеграф. Получено 2010-02-26.
  11. ^ Seinuk, Ysrael A .; Кантор, Ирвин Г. (март 1984 г.). «Башня Трампа: бетон удовлетворяет требованиям архитектуры, дизайна и строительства». Concrete International. 6 (3): 59–62. ISSN  0162-4075.