【正文】 畢業(yè)設(shè)計 外文資料翻譯 原文題目 ： Talling building and Steel construction 譯文題目： 高層建筑 與鋼結(jié)構(gòu) 院系名稱： 土木建筑學(xué)院 專業(yè)班級： 土木工程 0806 班 學(xué)生姓名： 劉紅 林 學(xué) 號： 202048040614 指導(dǎo)教師： 弓 平 教師職稱： 副教授 附 件： 文資料翻譯譯文； 。 指導(dǎo)教師評語及成績： 簽名： 年 月 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 高層建筑 與鋼結(jié)構(gòu) 摘要： 近年來，盡管一般的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計取得了很大的進(jìn)步，但是取得顯著成績的還要屬超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。 最初的高層建筑設(shè)計是從鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計開始的。鋼筋混凝土和受力外包鋼筒系統(tǒng)運(yùn)用起來是比較經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)，被有效地運(yùn)用于大批的民用建筑和商業(yè)建筑中。 50層到 100 層的建筑被定義為超高層建筑。而這種建筑在美國得到廣泛的應(yīng)用是由于新的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新。 關(guān) 鍵詞： 高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)展創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)體系 這樣的高度需要增大柱和梁的尺寸，這樣以來可以使建筑物更加堅固以至于在允許的限度范圍內(nèi)承受風(fēng)荷載而不產(chǎn)生彎曲和傾斜。過分的傾斜會導(dǎo)致建筑的隔離構(gòu)件、頂棚以及其他建筑細(xì)部產(chǎn)生循環(huán)破壞。除此之外，過大的搖動也會使建筑的使用者們因感覺到這樣的的晃動而產(chǎn)生不舒服的感覺。無論是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還是鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都充分利用了整個建筑的剛度潛力，因此不能指望利用多余的剛度來限制側(cè)向位移。 在鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)濟(jì)預(yù)算是根據(jù)每平方英寸地板面積上的鋼材的數(shù)量確定的。鋼結(jié)構(gòu)中的 體系：鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑的發(fā)展是幾種結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新的結(jié)果。這 些創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于辦公大樓和公寓建筑中。 剛性帶式桁架的框架結(jié)構(gòu)：為了聯(lián)系框架結(jié)構(gòu)的外柱和內(nèi)部帶式桁架，可以在建筑物的中間和頂部設(shè)置剛性帶式桁架。 1974 年在米望基建造的威斯康森銀行大樓就是一個很好的例子。 框架筒結(jié)構(gòu)： 如果所有的構(gòu)件都用某種方式互相聯(lián)系在一起，整個建筑就像是從地面發(fā)射出的一個空心筒體或是一個剛性盒子一樣。這個時候此高層建筑的整個結(jié)構(gòu)抵抗風(fēng)荷載的所有強(qiáng)度和剛度將達(dá)到最大的效率。這種特殊的結(jié)構(gòu)體系首次被芝加哥的 43 層鋼筋混凝 土的德威特紅棕色的公寓大樓所采用。但是這種結(jié)構(gòu)體系的的所有應(yīng)用中最引人注目的還要屬在紐約建造的 100 層的雙筒結(jié)構(gòu)的世界貿(mào)易中心大廈。 斜撐桁架筒體： 建筑物的外柱可以彼此獨(dú)立的間隔布置，也可以借助于通過梁柱中心線的交叉的斜撐構(gòu)件聯(lián)系在一起，形成一個共同工作的筒體結(jié)構(gòu)。這種高度的結(jié)構(gòu)體系首次被芝加哥的 John Hancock 中心大廈采用。這項工程所耗用的剛才量與傳統(tǒng)的四十層高樓的用鋼量相當(dāng)。 筒體： 隨著對更高層建筑的要求不斷地增大。筒體結(jié)構(gòu)和斜撐桁架筒體被設(shè)計成捆束狀以形成更大的筒體來保持建筑物的高效能。 芝加哥的 110 層的 Sears Roebuck 總部大樓有 9 個筒體，從基礎(chǔ)開始分成三個部分。這些獨(dú)立筒體中的終端處在不同高度的建筑體中，這充分體現(xiàn)出了這種新式結(jié)構(gòu)觀念的建筑風(fēng)格自由化的潛能。這座建筑物 1450 英尺（ 442 米）高，是世界上最高的大廈。 薄殼筒體系統(tǒng)：這種筒體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計是為了增強(qiáng)超高層建筑抵抗側(cè)力的能力（風(fēng)荷載和地震荷載）以及建筑的抗側(cè)移能力。薄殼筒體是筒體系統(tǒng)的又一大飛躍。薄殼筒體的進(jìn)步是利用高層建筑的正面（墻體和板）作為與筒體共同作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，為高層建筑抵抗側(cè)向荷載提供了一個有效的途徑， 而且可獲得不用設(shè)柱，成本較低，使用面積與建筑面積之比又大的室內(nèi)空間。 由于薄殼立面的貢獻(xiàn)，整個框架筒的構(gòu)件無需過大的質(zhì)量。這樣以來使得結(jié)構(gòu)既輕巧又經(jīng)濟(jì)。所有的典型柱和窗下墻托梁都是軋制型材，最大程度上減小了組合構(gòu)件的使用和耗費(fèi)。托梁周圍的厚度也可適當(dāng)?shù)臏p小。而可能占據(jù)寶貴空間的墻上鐓梁的尺寸也可以最大程度地得到控制。這種結(jié)構(gòu)體系已被建造在匹茲堡洲的 One Mellon 銀行中心所運(yùn)用。 鋼筋混凝土中的各體系：雖然鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑起步比較早，但是鋼筋混凝土的高層建筑的發(fā)展非常快，無論在辦公大樓還是公寓住宅方面都 成為剛結(jié)構(gòu)體系的有力競爭對手。 框架筒：像上面所提到的，框架筒構(gòu)思首次被 43 層的迪威斯公寓大樓所采用。在這座大樓中，外柱的柱距為 英尺（ 米）。而內(nèi)柱則需要支撐 8 英寸厚的無梁板。 筒中筒結(jié)構(gòu)：另一種針對于辦公大樓的鋼筋混凝土體系把傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)與外框架筒相結(jié)合。該體系由柱距很小的外框架與圍繞中心設(shè)備區(qū)的剛性剪力墻筒組成。這種筒中筒結(jié)構(gòu)（如插圖 2）使得當(dāng)前世界上最高的輕質(zhì)混凝土大樓（在休斯頓建造的獨(dú)殼購物中心大廈）的整體造價只與 35 層的傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)相當(dāng)。 鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的聯(lián)合體系也有所發(fā)展。 Skidmore ,Owings 和 Merrill共同設(shè)計的混合體系就是一個好例子。在此體系中，外部的混凝土框架筒包圍著內(nèi)部的鋼框架，從而結(jié)合了鋼筋混凝土體系與鋼結(jié)構(gòu)體系各自的優(yōu)點(diǎn)。在新奧爾良建造的 52 層的獨(dú)殼廣場大廈就是運(yùn)用了這種體系。 鋼結(jié)構(gòu)是指在建筑物結(jié)構(gòu)中鋼材起著主導(dǎo)作用的結(jié)構(gòu)，是一個很寬泛的概念。大部分的鋼結(jié)構(gòu)都包括建筑設(shè)計，工程技術(shù)、工藝。通常還包括以主梁、次梁、桿件，板等形式存在的鋼的熱軋加工工藝。上個世紀(jì)七十年代，除了對其他材料的需求在增長，鋼結(jié)構(gòu)仍然保持著對于來自美國、英國、日本、西德、法 國等國家的鋼材廠鋼材的大量需求。 發(fā)展歷史：早在 Bessemer 和 SiemensMarton(開放式爐 )工藝出現(xiàn)以前，鋼結(jié)構(gòu)就已經(jīng)有幾十年的歷史了。而直到此工藝問世之后才使得鋼材可以大批生產(chǎn)出來供結(jié)構(gòu)所用。對鋼結(jié)構(gòu)諸多問題的研究開始于鐵結(jié)構(gòu)的使用，當(dāng)時很著名的研究對象是 1977 年在英國建造的橫跨斯沃河的 Coalbrook dale 大橋。這座大橋以及后來的鐵橋設(shè)計再加上蒸汽鍋爐、鐵船身的設(shè)計都刺激了建筑安裝設(shè)計以及連接工藝的發(fā)展。鐵結(jié)構(gòu)對材料的需求量較小是優(yōu)勝于磚石結(jié)構(gòu)的主要方面。長久以來一直用木材制作的 三角桁架也換成鐵制的了。承受由直接荷載產(chǎn)生的重力作用的受壓構(gòu)件常用鑄鐵制造，而承受由懸掛荷載產(chǎn)生的推力作用的受拉構(gòu)件常用熟鐵制造。 把鐵加熱到塑性狀態(tài)，使之從卷狀轉(zhuǎn)化為扁平狀與圓狀之間的某一狀態(tài)的工藝，早在 1800 年就得以發(fā)展了。隨后， 1819 年角鋼問世， 1894 年第一個工字鋼被 建造出來作為巴黎火車站的頂梁。此工字鋼長 英尺）（ 米）。 1851 年英國的 Joseph Paxtond 為倫敦博覽會建造了水晶宮。據(jù)說當(dāng)時他已有這樣的骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)思：用比較細(xì)的鐵梁作為玻璃幕墻的骨架。此建筑的風(fēng)荷載抵抗力是由 對角拉桿所提供的。在金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史中，有兩個標(biāo)志性事件：首先是從木橋發(fā)展而來的格構(gòu)梁由木制轉(zhuǎn)化為鐵制；其次是鍛鐵制的受拉構(gòu)件與鑄鐵制的受壓構(gòu)件受熱后通過鉚釘連接工藝的發(fā)展。 十九世紀(jì)五六十年代， Bessemer 與 SiemensMartin 工藝的發(fā)展使鋼材的生產(chǎn)能滿足結(jié)構(gòu)的需求。鋼的受拉強(qiáng)度與受壓強(qiáng)度都好于鐵。這種新型的金屬常被有想象力的工程師所利用，尤其倍受那些參與過英國、歐洲以及美國的道橋建設(shè)的工程師的喜愛。 其中一個很好的例子就是 Eads 大橋（也被稱為路易斯洲大橋）（ 18671874）。在這 座大橋中，每隔 500 英尺（ 米）設(shè)有由鋼管加強(qiáng)肋形成的拱。英國的 Firth of Forth 懸索橋設(shè)有管件支撐，直徑大約為 12 英尺（ 米），長度為 350 英尺（ 107）米。這些大橋以及其他結(jié)構(gòu)在引導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，規(guī)范的實施，許用應(yīng)力的設(shè)計方面起到了很重要的作用。 1907 年 Quebec 懸索大橋的偶然破壞揭露了二十世紀(jì)初期由于缺乏足夠的理論知識，甚至是缺乏足夠的理論研究的基礎(chǔ)知識，而導(dǎo)致在應(yīng)力分析方面出現(xiàn)了很多的不足。但是，這樣的損壞卻很少出現(xiàn)在金屬骨架的辦公大樓中。因為盡管在缺乏縝密的分析的情況下 ，這些建筑也表現(xiàn)出了很高的實用性。在上個世紀(jì)中葉，沒有經(jīng)過任何特殊合金強(qiáng)化、硬化過的普通碳素鋼已經(jīng)被廣泛地使用了。 在 1889 年巴黎召開的世界博覽會上，金屬結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了在超高層建筑運(yùn)用上的內(nèi)在潛力。在這次會上，法國著名的橋梁設(shè)計師埃非爾展示了他的杰作 300 米高的露天開挖的鐵塔。無論是它的高度（比著名的金字塔的兩倍還高），架設(shè)的速度 人數(shù)不多的工作人員僅用幾個月的時間就完成了整個工程任務(wù)，還是很低的工程造價都使它脫穎而出。 首批摩天大廈：在剛結(jié)構(gòu)發(fā)展的同時，美國的另一個是也蓬勃的發(fā)展起來了。18841885 年，芝加哥的工程師 Le Baron Jennny 設(shè)計了家庭保險公司大廈。這座大廈也是金屬結(jié)構(gòu)的，有十層高。大廈的梁是鋼制的，而柱是鑄鐵所制。鑄鐵制的過梁支撐著窗洞口上方的砌體，同時也需要鑄鐵制的柱支撐著。實心砌體 的天井與界墻提供抵抗風(fēng)載的側(cè)向支撐。不到十年的功夫，芝加哥和紐約已經(jīng)有超過 30 座辦公大樓是利用這種結(jié)構(gòu)。鋼材在這些結(jié)構(gòu)中起了非常大的作用。這種結(jié)構(gòu)利用鉚釘把梁與柱連接在一起。有時為了抵抗風(fēng)荷載還是在豎向構(gòu)件和橫向構(gòu)件的連接點(diǎn)出貼覆上節(jié)點(diǎn)板來加固結(jié)構(gòu)。此外，輕型的玻璃幕墻結(jié)構(gòu) 代替了老式的重質(zhì)砌體結(jié)構(gòu)。 盡管幾十年來之中建筑形式主要是在美國發(fā)展的，但是它卻影響著全世界鋼材工業(yè)的發(fā)展。十九世紀(jì)的最后幾年，基本結(jié)構(gòu)形狀工字型鋼的厚度已經(jīng)達(dá)到 20 英寸（ 米），非對稱的 Z 字型鋼和 T 型鋼可以與有一定寬度和厚度的板相聯(lián)結(jié)，使得構(gòu)件具體符合要求的尺寸和強(qiáng)度。 1885 年最重的型鋼通過熱軋生產(chǎn)出來，每英寸不到 100 磅（ 45 千克）。到二十世紀(jì)六十年代這個數(shù)字已經(jīng)達(dá)到每英寸 700 磅（ 320千克）。 緊隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展， 1988 年第一部電梯問世了。安全載客電梯誕生，以及安全經(jīng)濟(jì)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的 發(fā)展促使建筑高度迅猛增加。 1902年在紐約建造的