Трубка (конструкция) - Tube (structure)
В строительных техниках , то трубка представляет собой систему , в которой, чтобы противостоять боковые нагрузкам (ветер, сейсмические воздействия), здание предназначено действовать как полый цилиндр, консольно перпендикулярно к земле. Эта система была представлена Фазлуром Рахманом Кханом в архитектурном бюро Skidmore, Owings & Merrill (SOM) в их офисе в Чикаго. Первым примером использования трубы является 43-этажное жилое здание DeWitt-Chestnut, спроектированное Ханом, с тех пор переименованное в Plaza on DeWitt в Чикаго , штат Иллинойс , построенное в 1966 году.
Система может быть построена из стали , бетона или композитной конструкции (дискретное использование стали и бетона). Может использоваться для офисных , многоквартирных и многофункциональных зданий. 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 полую консоль, перпендикулярную земле. В простейшем воплощении трубы внешний периметр состоит из близко расположенных колонн, связанных между собой глубокими перемычками посредством моментных соединений. Этот набор колонн и балок образует жесткий каркас, который составляет плотную и прочную конструктивную стену вдоль внешней стороны здания.
Этот внешний каркас спроектирован достаточно прочным, чтобы противостоять всем боковым нагрузкам на здание, что позволяет 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 фермами и может быть без колонн. 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 при проектировании и строительстве небоскребов появилась новая конструктивная система из каркасных труб . Фазлур Рахман Хан , инженер-конструктор из Бангладеш (тогда он назывался Восточным Пакистаном ), работавший в Skidmore, Owings & Merrill , определил каркасную трубчатую конструкцию как «трехмерную пространственную структуру, состоящую из трех, четырех или, возможно, более рам, скрепленных каркасов, или стены со сдвигом, соединенные по краям или рядом с ними, чтобы сформировать вертикальную трубчатую конструктивную систему, способную противостоять боковым силам в любом направлении за счет консольного выхода из фундамента ». 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. Каркасные трубы требуют меньшего количества 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.
Идея трубки Хана была вдохновлена его родным городом в Дакке , Бангладеш. В его родном городе не было зданий 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, среда его родного города в Дакке позже повлияла на его концепцию трубчатого здания, вдохновленную бамбуком, который вырос вокруг Дакки. Он обнаружил, что полая труба, такая как бамбук в Дакке, придает высотке вертикальную прочность.
Первым зданием, в котором была применена конструкция из трубчатого каркаса, было жилое здание ДеВитт-Честнат, которое Хан спроектировал и которое было завершено в Чикаго к 1963 году. Это заложило основу для конструкции трубчатых конструкций многих более поздних небоскребов, включая его собственный Центр Джона Хэнкока и Уиллис-тауэр , а также строительство Всемирного торгового центра , башен Петронас , здания Цзинь Мао и большинства других высоких небоскребов с 1960-х годов, включая самое высокое здание в мире по состоянию на 2020 год - Бурдж-Халифа .
Варианты
С самого начала труба изменялась, чтобы соответствовать различным конструктивным требованиям.
В рамке
Это простейшее воплощение трубки. Он может иметь различные формы плана этажа, включая квадрат, прямоугольник, круг и произвольную форму. Этот дизайн был впервые использован в жилом доме DeWitt-Chestnut в Чикаго, спроектированном Ханом и завершенном в 1965 году, но наиболее яркими примерами являются Центр Аон и оригинальные башни Всемирного торгового центра .
Связанные или скрепленные
Связанная труба, также называемая скрепленной трубой , похожа на простую трубу, но со сравнительно меньшим количеством внешних колонн и более удаленными друг от друга. Стальные связи или бетонные стены сдвига вводятся вдоль внешних стен, чтобы компенсировать меньшее количество колонн, связывая их вместе. Наиболее яркими примерами использования стальных распорок являются Центр Джона Хэнкока, Центр Citigroup и Башня Банка Китая .
Корпус и ядро
У этих структур есть центральная труба внутри конструкции, удерживающая лифт и другие службы, а также еще одна труба снаружи. Большая часть гравитационных и боковых нагрузок обычно воспринимается внешней трубой из-за ее большей прочности. В 50-этажном офисном здании с бетонным каркасом на Третьей авеню, 780, на Манхэттене используются бетонные стены с поперечным срезом для жесткости и смещение центра, что позволяет создавать интерьеры без колонн.
В комплекте
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 , Великолепную милю и Ньюпорт-Тауэр .
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 объединены вместе в разные конструкции. виды группировок ". Связанная трубчатая конструкция означала, что «зданиям больше не нужно иметь коробчатый вид: они могут стать скульптурами».
Гибридный
Гибриды включают в себя разнообразную категорию конструкций, в которых используется основная концепция трубы, и дополняются другими конструктивными опорами. Этот метод используется, когда здание настолько тонкое, что одна система не может обеспечить адекватную прочность или жесткость.
Конкретный
Последними крупными зданиями, спроектированными Ханом, были « Великолепная миля» и « Онтериальный центр» в Чикаго, в которых использовались его конструкции из трубчатых и связанных трубчатых конструкций соответственно. В отличие от его более ранних зданий, которые в основном были стальными, его последние два здания были бетонными. Его более раннее здание DeWitt-Chestnut Apartments , построенное в 1963 году в Чикаго, также было бетонным зданием с трубчатой конструкцией. Башня Трампа в Нью-Йорке - еще один пример адаптации этой системы.
Решетчатые башни
Некоторые решетчатые башни имеют элементы из стальных труб, например, Варшавская радиомачта с оттяжками или отдельно стоящие башни 3803 км .
Диаграмма
