高层结构及钢结构.doc

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　高层构造与钢构造
　　近年来，尽管一般的建筑构造设计取得了很大的进步，但是取得显著成绩的还要属超高层建筑构造设计。
　　最初的高层建筑设计是从钢构造的设计开场的。钢筋混凝土和受力外包钢筒系统运用起来是比拟经济的系统，被有效地运用于大批的民用建筑和商业建筑中。50层到100层的建筑被定义为超高层建筑。而这种建筑在美国得广泛的应用是由于新的构造系统的开展和创新。
　　这样的高度需要增大柱和梁的尺寸，这样以来可以使建筑物更加巩固以至于在允许的限度围承受风荷载而不产生弯曲和倾斜。过分的倾斜会导致建筑的隔离构件、顶棚以及其他建筑细部产生循环破坏。除此之外，过大的摇动也会使建筑的使用者们因感觉到这样的的晃动而产生不舒服的感觉。无论是钢筋混凝土构造系统还是钢构造系统都充分利用了整个建筑的刚度潜力，因此不能指望利用多余的刚度来限制侧向位移。
　　在钢构造系统设计中，经济预算是根据每平方英寸地板面积上的钢材的数量确定的。图示1中的曲线A显示了常规框架的平均单位的重量随着楼层数的增加而增加的情况。而曲线B显示那么显示的是在框架被保护而不受任何侧向荷载的情况下的钢材的平均重量。上界和下界之间的区域显示的是传统梁柱框架的造价随高度而变化的情况。而构造工程师改良构造系统的目的就是减少这局部造价。
　　钢构造中的体系：钢构造的高层建筑的开展是几种构造体系创新的结果。这些创新的构造已经被广泛地应用于办公大楼和公寓建筑中。
　　刚性带式桁架的框架构造：为了联系框架构造的外柱和部带式桁架，可以在建筑物的中间和顶部设置刚性带式桁架。
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1974年在米望基建造的威斯康森银行大楼就是一个很好的例子。
　　框架筒构造：如果所有的构件都用某种方式互相联系在一起，整个建筑就像是从地面发射出的一个空心筒体或是一个刚性盒子一样。这个时候此高层建筑的整个构造抵抗风荷载的所有强度和刚度将到达最大的效率。这种特殊的构造体系首次被芝加哥的43层钢筋混凝土的德威特红棕色的公寓大楼所采用。但是这种构造体系的的所有应用中最引人注目的还要属在纽约建造的100层的双筒构造的世界贸易中心大厦。
　　斜撑桁架筒体：建筑物的外柱可以彼此独立的间隔布置，也可以借助于通过梁柱中心线的穿插的斜撑构件联系在一起，形成一个共同工作的筒体构造。这种高度的构造体系首次被芝加哥的John Hancock 中心大厦采用。这项工程所耗用的刚刚量与传统的四十层高楼的用钢量相当。
　　筒体：随着对更高层建筑的要求不断地增大。筒体构造和斜撑桁架筒体被设计成捆束状以形成更大的筒体来保持建筑物的高效能。芝加哥的110层的Sears Roebuck 总部大楼有9个筒体，从根底开场分成三个局部。这些独立筒体中的终端处在不同高度的建筑体中，这充分表达出了这种新式构造观念的建筑风格自由化的潜能。这座建筑物1450英尺〔442米〕高，是世界上最高的大厦。
　　薄壳筒体系统：这种筒体构造系统的设计是为了增强超高层建筑抵抗侧力的能力〔风荷载和地震荷载〕以及建筑的抗侧移能力。薄壳筒体是筒体系统的又一大飞跃。薄壳筒体的进步是利用高层建筑的正面〔墙体和板〕作为与筒体共同作用的构造构件，为高层建筑抵抗侧向荷载提供了一个有效的途径，而且可获得不用设柱，本钱较低，使用面积与建筑面积之比又大的室空间。
　　由于薄壳立面的奉献，整个框架筒的构件无需过大的质量。这样以来使得构造既轻巧又经济。所有的典型柱和窗下墙托梁都是轧制型材，最大程度上减小了组合构件的使用和消耗。托梁周围的厚度也可适当的减小。而可能占据珍贵空间的墙上镦梁的尺寸也可以最大程度地得到控制。这种构造体系已被建