Lesson 4 tall buildin1.docx

Lesson 4 tall buildin1.docx

《Lesson 4 tall buildin1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Lesson 4 tall buildin1.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

Lesson4tallbuildin1

Lesson4tallbuilding高层建筑

Fazlurrahrnankhan

Althoughtherehavebeenmanyadvancementsinbuildingconstructiontechnologyingeneral,spectacularachievementshavebeenmadeinthedesignandconstructionofultrahigh-risebuildings.

尽管建筑施工技术在总体上有了许多进步，但最为惊人的进步是在超高层的设计和施工中。

Theearlydevelopmentofhigh-risebuildingsbeganwithstructuralsteelframing.

早期的超高层发展始于钢构架。

Reinforcedconcreteandstressed-skintubesystemshavesincebeeneconomicallyandcompetitivelyusedinanumberofstructuresforbothresidentialandcommercialpurposes.

此后，钢筋混泥土和薄壳筒系被竞相经济地使用于各种民用及商用目标中。

Thehigh-risebuildingsrangingfrom50to110storiesthatarebeingbuiltallovertheUnitedStatesaretheresultofinnovationsanddevelopmentofmewstructuralsystems.

由于新的结构体系的改革和发展，美国的高层建筑从五十到一百一十层。

Greaterheightentailsincreasedcolumnandbeamsizestomakebuildingsmorerigidsothatunderwindloadtheywillnotswaybeyondanacceptablelimit.

超高层要求柱梁足够粗，这样就能使建筑物更具刚性，在风荷载作用下不会倾斜出可接受范围之外。

Excessivelateralswaymaycausediscomforttotheoccupantsofthebuildingbecauseoftheirperceptionofsuchmotion.

过度的摇摆因为能被人觉察而使房屋使用者感到不适

Structuralsystemsofreinforcedconcrete,aswellassteel,takefulladvantageoftheinherentpotentialstiffnessofthetotalbuildingandthereforedonotrequireadditionalstiffeningtolimitthesway.

钢筋混凝土和钢结构系统充分利用了整个建筑的固有的潜在的刚度，因此不需要额外的加强板来限制倾斜。

Inasteelstructure,forexample,theeconomycanbedefinedintermsofthetotalsteelaveragequantityofsteelpersquarefootoffloorareaofthebuilding.

例如，钢佳构的房子，经济价值可依每一平方英尺平均用钢数量定义

CurveAinfig.1representstheaverageunitweightofaconventionalframewithincreasingnumbersofstories.

表1中曲线A表示传统的框架内随层数增长的平均单位重量。

CurveBrepresentstheaveragesteelweightiftheframeisprotectedfromalllateralloads.

曲线B描述的是框架在不承受任何横向荷载时的平均钢重。

Thegapbetweentheupperboundaryandthelowerboundaryrepresentsthepremiumforheightforthetraditionalcolumn-and-beamframe;structuralengineershavedevelopedstructuralsystemswithaviewtoeliminatingthispremium.

上下边际间的间隙表示了传统的柱梁结构中因高度增加而带来的额外费用，而结构工程师已开发出了一些结构体系，这些体系含有消除这种额外费用的方法。

Systemsinsteel.Tallbuildingsinsteeldevelopedasaresultofseveraltypesofstructuralinnovations.

钢架体系高层钢架结构产生于数种类型结构形式的革新基础上。

Theinnovationshavebeenappliedtotheconstructionofbothofficeandapartmentbuildings.

这些创新无论是在办工楼还是公寓建筑中都得到了运用。

Frameswithrigidbelttrusses.

刚性带状桁架框架

Inordertotietheexteriorcolumnsofaframestructuretotheinteriorverticaltrusses,asystemofrigidbelttrussesatmid-heightandatthetopofthebuildingmaybeused.为了把框架结构的外柱连接到内部垂直桁架上，可以在建筑的中部和顶部设置刚性带状桁架系统。

AgoodexampleofthissystemisthefirstWisconsinbankbuilding（1974）inMilwaukee.。

密尔沃基市的威斯康星第一银行大楼就是这种体系的一个很好的例子。

Framedtube.Themaximumefficiencyofthetotalstructureofatallbuilding,forbothstrengthandstiffness,toresistwindloadcanbeachievedonlyifallcolumnelementscanbeconnectedtoeachotherinsuchawaythattheentirebuildingactsasahollowtubeorrigidboxinprojectingoutoftheground..只有当所有的柱子联系起来，使整个大楼如一个管状的或盒状的整体突出于地表，高层建筑的整体结构的最高强度和刚度才会良好地发挥出来。

theparticularstructuralsystemwasprobablyusedforthefirsttimeinthe43-storyreinforcedconcreteDewittChestnutApartmentbuildinginChicago.这种特殊的结构的首次使用可能是在芝加哥的43层钢筋混凝土的DewittChestnut公寓的建筑中。

themostsignificantuseofthissystemisinthetwinstructuralsteeltowersofthe11o-storyworldtradecenterbuildinginNewYork.最为有意义的使用是在110层的纽约世贸大厦的钢结构双塔中。

Column-diagonaltrusstube.柱对角桁架管

Theexteriorcolumnsofabuildingcanbespacedreasonablyfarapartandyetbemadetoworktogetherasatubebyconnectingthemwithdiagonalmembersintersectingatthecentrelineofthecolumnsandbeams.

建筑的外柱可相隔适当远的距离，通过把它们和交叉在柱和梁的中线上的对角构件连接在一起，它们还能作为一个筒体一起起作用。

ThissimplyyetextremelyefficientsystemwasusedforthefirsttimeontheJohnHancockcenterinChicago,usingasmuchsteelasisnormallyneededforatraditional40－storybuilding.这种简而特有效的系统首次被用于芝加哥的约韩汉克中心大楼。

它用了和传统40层楼所正常需要的一样多的钢筋。

Fig,1,graphicalrelationshipbetweendesignquantitiesofsteelandbuildingheightsforatypicalbuildingframe.

图1图解在典型建筑框架里钢的设计数量和建筑物高度的关系

CurvesAandBcorrespondtotheboundaryconditionsindicatedinthetwobuildingdiagrams.1psf=0.048kpa.

曲线A和曲线B对应两个建筑图中的边界情形。

1有效负荷＝0.048千帕

Bundledtube.捆绑筒

Withthecontinuingneedforlargerandtallerbuildings,theframedtubeorthecolumn-diagonaltrusstubemaybeusedinabundledformtocreatelargertubeenvelopeswhilemaintaininghighefficiency.随着对更大更高的建筑的不断需要，框筒或对顶柱桁架筒体可能被用在捆绑的形式中以形成更大的筒体外壳，同时又保持了高效力。

The11o-storySearsRoebuckHeadquartersBuildinginChicagohasninetubes,bundledatthebaseofthebuildinginthreerows.

芝加哥的110层SearsRoebuckHeadquarters大楼有9个筒体，在大楼的基础部位被捆成了三排。

Someoftheseindividualtubesterminateatdifferentheightsofthebuilding,demonstratingtheunlimitedarchitecturalpossibilitiesofthislateststructuralconcept.这些独立的筒体中的一些在大楼的不同高度处中止，这是最新的结构概念的不受限制的建筑可能性的一个例证。

Thesearstower,ataheightof1450ft（442m）,istheworld’stallestbuilding.高达1450英尺（442米）的希尔斯塔是当今世上最高建筑。

Stressed-skintubesystem.薄壳筒体系统

Thetubestructuralsystemwasdevelopedforimprovingtheresistancetolateralforces（windorearthquake）andthecontrolofdrift（lateralbuildingmovement）inhigh-risebuilding.

筒体结构体系被发展起来是为了提高高层建筑对侧向荷载（风和地震）的抵抗，以及对建筑的侧向位移的控制。

Thestressed-skintubetakesthetubesystemastepfurther.薄壳筒体使筒体体系又向前迈进了一步。

Thedevelopmentofthestressed-skintubeutilizesthefaçadeofthebuildingasastructuralelementwhichactswiththeframedtube,thusprovidinganefficientwayofresistinglateralloadsinhigh-risebuildings,andresultingincost-effectivecolumn-freeinteriorspacewithahighratioofnettogrossfloorarea.薄壳筒体的进步是利用建筑的正面（墙或板）作为与框筒共同起作用的结构构件，为高层建筑抵抗侧向荷载提供了一个有效的途径，而且可获得节省成本、不设柱子、使用面积与建筑面积之比很高的室内空间。

Becauseofthecontributionofthestressed-skinfaçade,theframedmembersofthetuberequirelessmass,andarethuslighterandlessexpensive.

因为薄壳立面的作用，筒体的框架构件需要量就更少，因此就更轻更便宜。

Allthetypicalcolumnsandspandrelbeamsarestandardrolledshapes,minimizingtheuseandcostofspecialbuilt-upmembers.所有代表性的柱和窗下墙的墙托梁都是标准的轧制形式，这可以使特殊的组合构件的用量和成本降到最低。

Thedepthrequirementfortheperimeterspandrelbeamsisalsoreduced,andtheneedforupsetbeamsabovefloors,whichwouldencroachonvaluablespace,isminimized.

周围窗下墙托梁的厚度要求也就降低了，将侵占有用空间的楼板上的梁的需求也减到了最少。

Thestructuralsystemhasbeenusedonthe54storyOneMellonBankCenterinPittsburgh.7d14这种结构体系被用于彼兹堡市的54层建筑OneMellonBankCenter之中。

Systemsinconcrete.混凝土体系

Whiletallbuildingsconstructedofsteelhadanearlystart，developmentoftallbuildingsofreinforcedconcreteprogressedatafastenoughratetoprovideacompetitivechallengetostructuralsteelsystemsforbothofficeandapartmentbuildings.

当早期有了用钢筋修建的高层建筑的时候，钢筋混凝土的高层建筑也在以一个很快的速度发展，从而形成了对钢结构系统的激烈挑战，不论是在办公大楼还是在公寓大楼的使用中。

Framedtube.框筒

Asdiscussedabove,thefirstframedtubeconceptfortallbuildingswasusedforthe43-storyDewittChestnutapartmentbuilding.如前所述，最早在43层的Dewittchestnut公寓大楼建筑中使用了框筒这一概念

Inthisbuilding,exteriorcolumnswerespacedat5.5-ft（1.68-m）centers,andinteriorcolumnswereusedasneededtosupportthe8-in,-thick（）20cmflat-plateconcreteslabs.

在这幢建筑中，外柱中线间隔了1.68m，内柱被用来支撑20cm厚的混凝土平板。

Tubeintube.筒中筒

Anothersysteminreinforcedconcreteforofficebuildingscombinesthetraditionalshearwallconstructionwithanexteriorframedtube.

办公大楼中用钢筋混凝土的另一种系统是把传统的剪力墙结构和一个外部的框筒结合起来。

Thesystemconsistsofanouterframedtubeofverycloselyspacedcolumnsandaninteriorrigidshearwalltubeenclosingthecentralservicearea.

该体系由间距很小的柱子构成的外框筒和围绕中心设备区的刚性剪力墙内筒组成。

Thesystem（Fig.2.）,knownasthebe-in-tubesystemmadeitpossibletodesigntheworld’spresenttallest（714ftor218m）lightweightconcretebuilingHoustonforstructureofonly35stories.

被称为筒中筒的这种系统，使设计出目前世界上最高的轻质混凝土大楼成为可能，并且这幢大楼的单位价格仅是传统的35层剪力墙结构的单位价格。

Systemscombiningbothconcreteandsteelhavealsobeendeveloped，anexampleofwhichisthecompositesystemdevelopedbySkidmore,Owings&Merrillinwhichanexteriorcloselyspacedframedtubeinconcreteenvelopsaninteriorsteelframing,therebycombiningtheadvantagesofbothreinforcedconcreteandstructuralsteelsystems．The52-storyOneShellSquareBuildinginNewOrleansisbasedonthissystem．

混凝土和钢筋组合使用的系统也已经被发展起来，这种系统的一个例子就是由Skidmore，Owings和Merrill共同发展的复合体系，在该体系中，一个间隔很近的混凝土外框筒包裹着一个内钢框架，因此它结合了钢筋混凝土和钢结构系统的优点。

52层的新奥尔良广场大楼就是建立在这种系统的基础之上。

Althoughtherehavebeenmanyadvancementsinbuildingconstructiontechnologyingeneral,spectacularachievementshavebeenmadeinthedesignandconstructionofultrahigh-risebuildings．

虽然在建筑施工技术中，总的来说已经有了许多进步，但是在超高层建筑的设计和施工中也取得了惊人的成就。

Theearlydevelopmentofhigh-risebuildingsbeganwithstructuralsteelframing．

高层建筑的早期发展始于结构的钢框架。

Reinforcedconcreteandstressed-skintubesystemshavesincebeeneconomicallyandcompetitivelyusedinanumberofstructuresforbothresidentialandcommercialpurposes．

从那以后，钢筋混凝土和薄壳筒体体系就被竞相经济地用在了许多民用和商用结构中。

Thehigh-risebuildingsrangingfrom50to110storiesthatarebeingbuiltallovertheUnitedStatesaretheresultofinnovationsanddevelopmentofnewstructuralsystems．

美国各地正在修建的50～110层的高层建筑是新的结构体系改革和发展的结果。

Greaterheightentailsincreasedcolumnandbeamsizestomakebuildingsmorerigidsothatunderwindloadtheywillnotswaybeyondanacceptablelimit．

更大的高度需要增加柱和梁的尺寸来使建筑物的刚性更大，以便于它们在风荷载作用下不会倾斜到允许的范围之外。

Excessivelateralswaymaycauseseriousrecurringdamagetopartitions,ceilings,andotherarchitecturaldetails．

过分的水平倾斜将导致隔板、天花板和其他建筑物细部的严重的复发性破坏。

Inaddition,excessiveswaymaycausediscomforttotheoccupantsofthebuildingbecauseoftheirperceptionofsuchmotion．

此外