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支撑结构的魅力-芝加哥汉考克中心

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       支撑的概念可以很广,这里讲的支撑是一个比较小的概念,特指通过自身轴力承担结构层剪力的斜向构件。因此,支撑的主要作用是高层建筑抵抗水平力。实际工程中支撑的形式是多种多样的。下面以刚性支撑、柔性支撑、支撑的表现形式三部分为大家介绍不同建筑中的支撑。

刚性支撑(高层建筑抵抗水平力的利器)

John Hancock Center/1969

——支撑框架筒体的开山之作

结构设计:Khan

建筑设计:Bruce Graham

John Hancock Center共计100层,总高度343.7m,加天线高度达457.2m。外露的钢结构包裹黑色铝板,窗户为古铜色防眩光玻璃,基座以凝灰岩大理石饰面,在结构和建筑外形上塑造了坚强稳重的形象。

汉考克中心的四个立面上,各设置了5个半18层高的X型钢支撑,节点处设置了水平系杆。外框柱、斜撑、横梁构成巨大的桁架型筒体,大大提高了建筑的刚度。竖向承重体系和抗侧体系简洁清晰,结构骨架融入建筑表达中。桁架筒体具有高效的抗侧能力,因此拓宽了框架立柱的间距,实现更宽幅的玻璃窗。

由巨型弦杆、斜撑的轴向受力提供刚度的桁架筒体,比框架、框筒结构更高效。汉考克中心用钢量约145 kg/m2,比当时传统的框架体系节约20~50%左右。即使在今天,采用了更高性能的钢材、更先进的设计分析手段,对于350m高度级别的超高层建筑,145 kg/m2用钢量仍然非常经济。 

安装北立面12层钢支撑的场景

将钢筋混凝土材料与桁架筒体结构相结合,Khan设计了Onterie Center大厦。它的组成是布置间距约3m的钢筋混凝土立柱,在每个楼层内用钢筋混凝土墙堵柱一个窗口,在外立面上形成斜向支撑。这其实可以看做是支撑的异化。

Onterie Center 1986年,170m,钢筋混凝土,桁架筒体结构,芝加哥




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