【正文】
: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。 Skidmore ,Owings 和 Merrill 共同設(shè)計的混合體系就是一個好例子。大部分的鋼結(jié)構(gòu)都包括建筑設(shè)計,工程技術(shù)、工藝。圖示 1 中的 曲線 A 顯示了常規(guī)框架的平均單位的重量隨著樓層數(shù)的增加而增加的情況。 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。 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。 斜撐桁架筒體: 建筑物的外柱可以彼此獨立的間隔布置,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)。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。 薄殼筒體系統(tǒng):這種筒體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計是為了增強超高層建筑抵抗側(cè)力的能力(風荷載和地震荷載)以及建筑的抗側(cè)移能力。這樣以來使得結(jié)構(gòu)既輕巧又經(jīng)濟。這種結(jié)構(gòu)體系已被建造在匹茲堡洲的 One Mellon銀行中心所運用。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。 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。說當時他已有這樣的骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)思:用比較細的鐵梁作為玻璃幕墻的骨架。鋼的受拉強度與受壓強度都好于鐵。英國的Firth of Forth懸索橋設(shè)有管件支撐,直徑大約為 12英尺( ),長度為 350英尺( 107)米。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。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。大廈的梁是鋼制的,而柱是鑄鐵所制。鋼材在這些結(jié)構(gòu)中起了非常大的作用。 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。 緊隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展, 1988 年第一部電梯問世了。 1908 年在華爾街建造的高 468 英尺( 143 米)的城市投資公司大廈,高612 英尺( 187米)的星爾大廈,以及 700英尺( 214米)的都市塔和 780英尺高( 232米)的 Woll worth大廈。而只有考慮到具體的單獨梁與單獨柱的抗彎能力以及梁柱相交處的剛度的框架設(shè)計才是可靠的。 第一次世界大戰(zhàn)暫時中斷了所謂摩天大廈(當時這個詞并沒有確定)的蓬勃發(fā)展,但是二十世紀二十年代又恢復了這一趨勢。次項工程所需要的梁是由 Bayonne海灣對岸的軍械庫所提供的。先是螺栓連接緊接著鉚釘連接,最后是裝修,整個工程的最終完成只用了一年零 45天。但直到第二次世界大戰(zhàn)后才用于建筑結(jié)構(gòu)中。計算機在工程上的運用代替了冗長的手工計算,從而更加促進了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展,并大大的減低了造價。 二戰(zhàn)結(jié)束后,歐洲,美國,日本等國都擴大了對在不定應力(包括超過屈 服點的情況)作用下各種結(jié)構(gòu)鋼的性質(zhì)的研究,并進行了更為精確、系統(tǒng)的分析。但是與此同時,焊接代替了鉚釘連接則是一個很重要的發(fā)展。由九架起重機將這些梁提升到指定的位置。 102層高 1250英尺( 381米)的帝國大廈在后來的 40年一直保持著世界最高的地位。芝加哥的 John Hancock 中心就是一個很顯著的例子。為了控制道路的阻塞,要對建筑的縮進設(shè)計進行限定。 1902 年在紐約建造的高 286英寸( )的 Flatiron大廈不斷地被后來的建筑所超越。 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)。有時為了抵抗風荷載還是在豎向構(gòu)件和橫向構(gòu)件的連接點出貼覆上節(jié)點板來加固結(jié)構(gòu)。實心砌體的天井與界墻提供抵抗風載的側(cè)向支撐。18841885年,芝加哥的工程師 Le Baron Jennny設(shè)計了家庭保險公司大廈。 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用上的內(nèi)在潛力。 1907年 Quebec懸索大橋的偶然破壞揭露了二十世紀初期由于缺乏足夠 的理論知識,甚至是缺乏足夠的理論研究的基礎(chǔ)知識,而導致在應力分析方面出現(xiàn)了很多的不足。 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)。在金屬結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史中,有兩個標志性事件: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。此工字鋼長 )( )。長久以來一直用木材制作的三角桁架也換成鐵制的了。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。托梁周圍的厚度也可適當?shù)臏p小。薄殼筒體的進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。這些獨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)觀念的建筑風格自由化的潛能。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。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。 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。上界和下界之間的區(qū)域顯示的是傳統(tǒng)梁柱框架的造價隨高度而變化的情況。上個世紀七十年代,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。在新奧爾良建造的 52層的獨殼廣場大廈就是運用了這種體系。這種筒中筒結(jié)構(gòu)(如插圖 2)使得當前世界上最高的輕質(zhì)混凝土大樓(在休斯頓建造的獨殼購物中心大廈)的整體造價只與 35層的傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)相當。在這座大樓中,外柱 的柱距為 英尺( 米)。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。 50 層到 100 層的建筑被定義為超高層建筑。 nine derricks powerde by electric hoists lifted the girders to position。the simplicity of their design proved highly practical even in the absence of sophisticated analysis techniques. Throughout the first third of the century, ordinary carbon steel, without any special alloy strengthening or hardening, was universally used. The possibilities inherent in metal construction for highrise building was demonstrated to the world by the Paris Exposition of which AlexandreGustave Eiffel, a leading French bridge engineer, erected an openwork metal tower 300m (984 ft) high. Not only was the heightmore than double that of the Great Pyramidremarkable, but the speed of erection and low cost were even more so, a small crew pleted the work in a few months. The first skyscrapers. Meantime, in the United States another important development was taking place. In 188485 Maj. William Le Baron Jenney, a Chicago engineer , had designed the Home Insurance Building, ten stories high, with a metal skeleton. Jenney’s beams were of Bessemer steel, though his columns were cast iron. Cast iron lintels supporting masonry over window openings were, in turn, supported on the cast iron columns. Soild masonry court and party walls provided lateral support against wind loading. Within a decade the same type of construction had been used in more than 30 office buildings in Chicago and New York. Steel played a larger and larger role in these , with riveted connections for beams and columns, sometimes strengthened for wind bracing by overlaying gusset plates at the junction of vertical and horizontal members. Light masonry curtain walls, supported at each floor level, replaced the old heavy masonry curtain walls, supported