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斜交结构系统的优势

发布日期: 2021-02-03 阅读次数:
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为了使内部空间得到最佳利用,获得无柱内部一直是结构工程师和建筑师的尝试。得益于斜交结构系统的优势,这使得现在成为可能。


什么是斜交结构系统?


Diagrid的字面意义;dia意味着许多,grid是指那些重复相交的三角形构件/梁,并充当了垂直柱和纵向梁的替代。Diagrid是一种开创性的结构系统,因为上面讨论了这些结构和建筑继承的属性。


1.更高更安全的结构
不足为奇的是人类见证了以超高层建筑为首的杰出而令人难以置信的发明。由于结构工程师的独创性,这些发展和进步使我们获得了过去只能想象的更安全,更高的结构。


2.选择超高层建筑

选择超高层建筑的更多原因是可用土地上的巨大压力。在发达国家的城市地区,您不能指望为单层房屋购买土地。


以前,结构工程师使用的系统包括华夫板,穹顶结构等,以实现更大的无柱跨度。但是没有什么比斜交结构更杰出的了。


3.无外围柱

斜交结构系统最近已与典型的弯矩框架或支撑框架结构并行发展。在这种类型的结构系统中,外围柱由三角对角梁和水平环组成。


4.建筑复杂几何形状的自由

根据建筑要求,这些对角线梁可以是笔直的,也可以是弯曲的。对比其他结构,斜三角组件结合了抵抗轴向载荷和横向载荷的作用。从外观上看,它们描绘出类似桁架的结构。因此,在传统的框架式管结构中,剪切力和倾覆力矩被认为是由垂直柱的轴向作用而不是弯曲作用抵抗的。


5.有效地抵抗横向荷载

由于采用对角构件可以有效地抵抗横向荷载(即风和地震荷载),从而允许在设计芯柱时使设计工程师能够仅针对重力荷载进行设计。在常规建筑中,设计人员必须选择剪力墙系统,管状系统或支腿系统来抵抗侧向荷载。


6.有效利用结构强度

从极限状态设计到塑性状态设计的演变无疑使我们能够更好地了解临界荷载下结构系统的行为。有了这些,我们现在能够充分利用建筑构件的结构强度,从而将成本降至最低,并避免了过去经常发生的过度设计。


7.增强刚度和强度

从关于桁架的知识中,我们对结构钢构件的对角线化应用及其增强的刚度和强度非常熟悉。在复杂的几何形状和弯曲的建筑结构中,斜交结构系统的使用是多种多样的。


您可能已经看到芝加哥约翰·汉考克中心的立面上带有支撑管元件,可以抵抗横向荷载。该结构系统实际上被称为支撑管结构系统。


8.外立面视野通畅

不可否认的是,这种斜交系统是从支撑管结构系统演变而来,该系统通过将三角形支撑元件相交而代替了整个垂直立柱。


在支撑管结构系统中,支撑元件仅用于抵抗侧向荷载,而对于重力荷载,立柱必须位于立面上,但是在斜交结构系统中,这两个目的均由重复的三角形构件来实现。


但是,支撑框架结构的支撑元件可能会出现问题,因为它们会干扰立面的设计和开口的位置。因此,最好是在斜交系统中,使立面与支撑元件的立面协调一致。


由于视野开阔,斜交结构系统是节能建筑系统的理想选择,可最大限度地利用日光。


9.无需抗剪元件

由于建筑物的荷载受到轴向作用力的抵抗,因此在高剪切应力的情况下,无需构造刚性剪切芯。在外墙或岩心上不需要剪力墙或刚性墙。


10.平面图的灵活性
没有柱子的内部空间使建筑师可以根据建筑物的需求自由来调整平面图。


11. 所需材料更少
与传统的弯矩框架结构相比,斜交结构系统可节省约20%的结构钢重量。


12. 刚性和整体行为

在建筑物中某个区域发生局部损坏的情况下,建筑物的斜交结构系统能够有效地在各个构件之间重新分配负载。由于这种行为,完全避免了摩天大楼的结构故障,这在过去是设计人员的主要关注点。


结论

尽管菱形结构系统具有许多优点,但仍需要探索结构中的新技巧和配置。关节的工程和制造是一个复杂的主题,必须深入研究。


做斜交结构系统的工人必须精通构件和元件的安装和固定。窗户的形式在整个建筑中必须统一,这对于斜交结构系统来说是一项艰巨的任务。



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发布日期: 2021-02-03 阅读次数: