Оболочковые (коробчатые) и подвесные системы
С 1960-х гг. в высотное строительство активно внедряются вновь изобретенные конструктивные системы – коробчатая (оболочковая) и ствольная. Их изобретение запатентовано американским инженером Ф. Каном (Khan) в 1961 г.
Коробчатая конструктивная система является максимально жесткой, поскольку ее несущие конструкции расположены по внешнему контуру. Поэтому она наиболее часто применяется в проектировании самых высоких зданий 200 м и выше.
Основной коробчатой системе сопутствуют два варианта комбинированных – ободочково-ствольная («труба в трубе») и оболочково-диафрагмовая («пучок труб»).
В коробчатой системе в центре плана располагаются с размещенными в его пространстве лифтовыми шахтами и общими холлами. Ствол воспринимаем основную долю всех нагрузок, а расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдела пых стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способной к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой цен фального ствола в фундамент.
Каркасно-рамная конструктивная система послужила основой для создания небоскребов на рубеже XIX–XX вв. и до настоящего времени достаточно широко применяетсяв строительстве зданий высотой до 60 этажей (в варианте со стальным, позднее - с железобетонным каркасом). На ее применении основано проектное решение таких выдающихся объектов как 59-этажное многофункциональное здание «Пан-Америка» в Нью-Йорке или 50-этажное «Трансамерика билдинг» в Сан-Франциско. С ростом этажности неизбежное усложнение конструкции рамных узлов для восприятия возрастающих горизонтальных нагрузок диктует переход к связевому каркасу со сквозными раскосными стальными вертикальными диафрагмами жесткости или со сплошными железобетнными стенами-диафрагмами жесткости. К наиболее поздним примерам применения торцевых сквозных диафрагм жесткости в каркасных зданиях относятся Олимпийская гостиница в Барселоне (арх. Ф. Герц, 1992г.), Башня столетия в Токио (арх. Н. Фостер, 1991г.)Ю офис фирмы Сони в Берлине (арх. Х.Ян, 2000г.) (рисунок. 4.6).
|
|
|
В течение столетия конструкции стальных каркасов пережили много модификации в расчетных схемах (рамная, рамно-связевая, связевая), типах сечений элементов (прокатных, открытого и закрытого сечения, и сварных) и способах соединений – заклепочных, сварных, болтовых. Широко распространилось изготовление на заводах металлоконструкций укрупненных отправочных марок, объединяющих по нескольку элементов (колонн,Отечественная инженерная школа стала пионером создания в конце 1940 гг. промышленного изготовления сборных железобетонных конструкций, в том числе каркасных Сборный связевый и рамно-связевый каркас получил в бывшем СССР широкое применение в зданиях различного назначения высотой до 35 этажей. Каркасно-рамные сборные железобетонные конструкции получил применение в сейсмостойком строительстве (до 9 баллов включительно) с конца 1960 гг. в зданиях высотой до 20 этажей.
|
|
|
С 1970 гг. это направление получило мощное развитие в высотном жилищном строительстве в Японии, где элементы сборного рамно-связевого каркаса для зданий высотой 30–50 этажей изготавливают из бетона класса В60 и В70.
Применение коробчатой системы создает возможности дня некоторого облегчения конструкции перекрытий, так как они освобождаются от передачи горизонтальных нагрузок на ствол.
Коробчато-ствольная система
Коробчато-ствольная (оболочково-ствольная) конструктивная система (или «труба в трубе») характеризуется тем, что горизонтальные и вертикальные нагрузки в здании воспринимаются совместно внутренним стволом и замкнутой наружной коробкой (оболочкой), образованной несущими конструкциями наружных стен. Наружная коробка обычно выполняется в виде жесткой пространственной безраскосной решетки, элементами которой являются сталь с или железобетонные колонны, устанавливаемые, как правило, с малым шагом, и поэтажные обвязочные балки. Элементы решетки наряду с несущими выполняют и ограждающие функции.
|
|
|
При большом шаге колонн решетку усиливают раскосами или раскосными поясами, располагаемыми в два и более ярусов по высоте здания. Иногда наружная коробка образуется монолитными железобетонными стенами с проемами.
Совместность работы наружной коробки и внутреннего ствола обеспечивается решетчатыми связями, устраиваемыми в пределах технических этажей, а также жесткими дисками перекрытий. За счет совместной работы наружной коробки и ствола при применении коробчато-ствольной системы достигается повышение жесткости всего здания на 30–50% по сравнению с каркасно-ствольной системой и соответствующее уменьшение прогибов от горизонтальных нагрузок.
а) б) в)
Рис. 3.5. Коробчато-ствольная конструктивная система административного 64-этажного здания «Стил Корпорейшн» (Питебургб США):
а – план здания; б – без оголовка жесткости; в – с оголовком в верхнем этаже
|
|
|
а) б)
Рис 3.6. Комбинированные решения зданий коробчатой конструктивной схемы:
а – коробка и внутренние стены-диафрагмы; б – коробка и центральный ствол
а) б)
Рис 3.7. Модифицированные коробчатые схемы зданий неправильной формы:
а – решетчатая коробка с жесткими рамами; б – внутренняя коробка с наружными стенами-диафрагмами
Примером использования этой системы является административное 52-этажное монолитное здание «Ван Шелл плаза» в г. Хьюстоне (рисунок 3.3.4). Здание имеет наружную прямоугольную оболочку размерами 57,7 × 39,6 м, которую образует решетка из железобетонных колонн с шагом 1,8 м и контурных балок перекрытий. Ствол размерами 29,5 × 18 м состоит из трех ячеек с четырьмя поперечными и двумя продольными стенами. Все конструкции выполнены из легкого монолитного железобетона. Примером применения коробчато-ствольной конструктивной системы со стальными конструкциями является 64-этажное административное здание «Стил Корпорейшн» в г. Питтсбург (рисунок 3.3.5). В плане здание имеет форму равностороннего треугольника со сторонами 67,3 м. Высота здания 256 м. Наружная решетка образована колоннами коробчатого сечения размерами 91 × 76 см, размещенными с шагом 12 м, и обвязочными балками также коробчатого сечения размерами 122 × 40 см, размещенными в уровне перекрытий каждого третьего этажа. Стены центрального ствола также треугольной формы и плане. Совместность работы наружной решетки и стен центрального ствола обеспечивается жестким стальным решетчатым оголовком, расположенным в верхней части здания. С целью дальнейшего повышения жесткости зданий коробчатой системы используются комбинированные решения в следующих сочетаниях:
− коробка плюс дополнительные внутренние стены-диафрагмы (рисунок 3.3.6);
−коробка с центральным стволом, совместно работающая на горизонтальные нагрузки, при этом наружная коробка воспринимает большую часть ветровой нагрузки в верхней части здания, в то время как ствол воспринимает большую часть нагрузки в нижней части;
Рис 3.1.4.2 Несущие коробчатые конструкции высотных зданий:
а, в, г – коробчатая из пространственных безраскосной решетки; б – коробчатая с раскосной решеткой наружных стен («Джон Хэнкок»); д – многосекционная коробчатая («Сирс тауэр»); е – решетка из колонн диагональных элементов; ж – решетчатая конструкция с балками и диагональными элементами; з – решетчатая конструкция с диагональными элементами
− модифицированная коробка, характеризуемая введением дополнительных специальных мероприятий с целью погашения концентрации сдвигающих усилий, вызванных неправильной формой здания, например, наличием острых углов в плане здания
Коробчатые конструктивные системы обеспечивают повышенную устойчивость высотных зданий к ветровым и сейсмическим нагрузкам, позволяют проектировать различные объемно-пространственные решения свободные архитектурно-планировочные п ростра потна, примени и многообразные инженерно-технические системы.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2732; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!