Трубчатая конструктивная система используется в высотных зданиях для сопротивления боковым нагрузкам, таким как ветер и сейсмические силы. Эти системы сопротивления боковым нагрузкам позволяют зданию вести себя как полая цилиндрическая труба, консольно расположенная перпендикулярно земле. Таким образом, конструкция демонстрирует трубчатое поведение при воздействии боковых нагрузок.
Трубчатая система была разработана известным конструктором Фазлуром Рахманом Ханом в 1960 году. Он считается отцом трубчатой конструкции в строительном проектировании. Многоквартирный дом DeWitt Chestnut в Чикаго был первым сооружением с трубчатой рамой, спроектированным Ханом в 1963 году.
Многоквартирный дом “ДеВитт Честнат” в Чикаго
Особенности трубчатой конструктивной системы
Трубчатая конструктивная система развилась из концепции жесткой каркасной системы, которая представляет собой трехмерную раму, способную противостоять всем боковым нагрузкам вместе с фасадной конструкцией.
Система состоит из внутреннего ядра, окруженного внешними колоннами. Внешние колонны по периметру расположены близко друг к другу и связаны между собой глубокими балками, образуя жесткую раму. Таким образом, эта конструкция создает плотную и прочную структурную стену вдоль внешней стороны здания.
Внешний каркас спроектирован достаточно прочным, чтобы противостоять боковым нагрузкам, действующим на здание, тем самым позволяя внутренней части здания противостоять гравитационным нагрузкам. Внутренние колонны немногочисленны и расположены вокруг основной конструкции.
На основной каркас и каркасы по периметру накладываются балки или фермы. Эти элементы помогают передавать гравитационные нагрузки внутри конструкции. Этот механизм максимизирует эффективность периметральной трубы для сопротивления опрокидывающим моментам, возникающим из-за боковых нагрузок.
Типы трубчатых структурных систем
Основными типами трубчатых структурных систем являются:
Типы трубчатых структурных систем и их разновидности
1. Каркасная трубчатая структурная система
Каркасная трубчатая система – это самая простая и первая трубчатая конструктивная система Хана. Каркасная система может быть использована для различных форм перекрытий, таких как квадратные, круглые, прямоугольные и свободной формы.
Каркасная трубчатая конструктивная система состоит из близко расположенных наружных колонн, которые жестко связаны с глубокими распорными балками, идущими непрерывно вдоль каждого фасада и вокруг углов здания. Такое расположение увеличивает жесткость балок и колонн за счет уменьшения размеров свободного пролета и увеличения глубины элементов. Этот тип эффективен для зданий высотой от 38 до 300 м.
2. Ферменная трубчатая структурная система
Ферменные трубчатые конструктивные системы, как и каркасные трубчатые системы, состоят из наружных колонн меньшего количества по сравнению с каркасными трубчатыми системами, которые расположены на большом расстоянии друг от друга. Эти колонны соединяются с помощью стальной арматуры или бетонных перемычек. Такое соединение наружных колонн создает жесткий короб, способный противостоять боковому сдвигу за счет осевого усилия в элементах, а не изгиба или изгиба (флексии).
Широкое расстояние между колоннами в ферменной системе труб обеспечивает свободное пространство для окон.
3. Конструктивная система “труба в трубе
Конструктивная система “труба в трубе” также известна как “корпус и ядро”. В ней основная труба окружена внешней трубой. В стержневой трубе располагаются важнейшие элементы высотного здания, такие как лифты, воздуховоды, лестницы и т.д. Внешняя труба – это обычная система труб, которая принимает на себя большую часть гравитационных и боковых нагрузок.
В этой системе внутренние и внешние трубы взаимодействуют в горизонтальном направлении как компоненты сдвига и изгиба.
4. Конструктивная система с пучками труб
В трубчатой конструктивной системе несколько соединенных между собой труб образуют многоэлементную трубу. Такая конструкция вместе противостоит боковым нагрузкам и опрокидывающим моментам.
Система “труба в трубе” является наиболее экономичной и универсальной конструкцией здания, которая помогает создавать интересные формы. Уиллис-Тауэр в Чикаго – первое здание, в котором была применена конструкция “труба в трубе”.
Башня Уиллис в Чикаго
5. Гибридная трубчатая конструктивная система
В тех случаях, когда строительная конструкция обладает стройностью или меньшей прочностью и жесткостью, используется гибридная структурная система. Гибридная трубчатая структурная система сочетает в себе две или более структурных форм в различных частях конструкции. Эта система чаще встречается в сложных конструкциях зданий.
Часто задаваемые вопросы
Что такое трубчатые конструкции?
Трубчатая структурная система используется в высотных зданиях для сопротивления боковым нагрузкам, таким как ветер и сейсмические силы. Эти системы сопротивления боковым нагрузкам позволяют зданию вести себя как полая цилиндрическая труба, консольно расположенная перпендикулярно земле.
Что такое гибридные трубчатые конструкции?
Гибридная трубчатая структурная система сочетает в себе две или более структурных форм в разных частях конструкции. Эта система чаще встречается в сложных строительных конструкциях.
Конструктивная система аутригера для зданий
Типы структурных систем высотных зданий
Читайте далее:- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Высотные сооружения.
- Типы структурных систем высотных зданий.
- Конструктивная система аутригера для высотного здания: Все, что вам нужно знать: Объяснение с видео.
- Пожарная безопасность и особенности безопасности высотных зданий и сооружений.
- Структурные системы для строительства многоэтажных зданий.
- Четыре поколения строительства высотных зданий.