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鋼結(jié)構(gòu) | 挑戰(zhàn)重力的另一種方式——懸掛結(jié)構(gòu)
廣東建筑工業(yè)化展 2018-03-09 3371
與傳統(tǒng)的下部支承式結(jié)構(gòu)相比 而在房屋建筑領(lǐng)域，懸掛屋面也比較多見。但懸掛樓層的結(jié)構(gòu)并不多，能想到的幾個(gè)案例都很經(jīng)典。下面逐一為大家介紹。 香港匯豐銀行總部（HSBC Headqarters，HK/1986） 建筑師：諾曼·福斯特(Norman Foster) 結(jié)構(gòu)工程師：奧雅納事務(wù)所（ARUP） 采用懸掛式結(jié)構(gòu)體系的前因后果 早在1886年，匯豐銀行第一棟總部大樓已經(jīng)矗立在港島中環(huán)現(xiàn)址上 1978年，匯豐打算斥資3億英鎊重建總部大樓 1）為滿足銀行業(yè)務(wù)擴(kuò)展和技術(shù)更新的需求 2）在原址局促的地段上迅速建成； 3）在新樓建造期間 4）可能的話保留原有銀行的大堂。 ▲匯豐銀行老樓拆除后的地塊 ▲匯豐銀行新樓造好后的地塊 而在競標(biāo)階段 基于這一點(diǎn) 即先拆除部分老樓 ▲投標(biāo)階段的草圖 同時(shí) 憑借著創(chuàng)造性的方案 ▲匯豐銀行大樓結(jié)構(gòu)方案演化 但緊接著，銀行發(fā)現(xiàn)若在既有建筑下面開挖金庫所需的深基坑 除了設(shè)計(jì)策略以外 匯豐銀行的懸掛式結(jié)構(gòu)體系分析 匯豐銀行總部大樓上部結(jié)構(gòu)43層 (1) 結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件為兩端的巨型格構(gòu)柱，承受全樓的重力荷載和水平荷載 ▲平面圖和巨型格構(gòu)柱 (2) 平面圖中可以看出 (3) 各樓層的重力荷載由5個(gè)不同高度上設(shè)置的“兩層高伸臂桁架”分別承受，5個(gè)部分相互獨(dú)立，從上至下分別懸掛著4層、5層 每榀桁架的桿件都由厚鋼板組成，吊桿為實(shí)心鋼棒 （3）全樓東西向的穩(wěn)定 ▲東西向和南北向的抗側(cè)力體系 大樓的整個(gè)結(jié)構(gòu)完全暴露 匯豐銀行大樓的用鋼量沒有查到權(quán)威的數(shù)據(jù) 從結(jié)構(gòu)角度看，大樓的用鋼量著實(shí)非常大。但是，從建筑的綜合效果來看，包括首層開放帶來的容積率提升、空間靈活變化帶來的使用高效性、給業(yè)主匯豐銀行帶來的形象宣傳效果，其經(jīng)濟(jì)性不能說一定不好。 ▲港幣上印有匯豐銀行大樓 明尼阿波利斯聯(lián)邦儲備銀行大樓 （The Federal Reserve Bank in Minneapolis/1972） 建筑師：Gunner Birkerts 結(jié)構(gòu)工程師：Skilling, Helle, Christiansen, Robertson事務(wù)所（這里的Robertson就是LERA的創(chuàng)始人LeslieE. Robertson） 當(dāng)時(shí)業(yè)主的基本要求是：建造一個(gè)11層的銀行建筑，它要跨越一個(gè)寬闊的廣場，還要留有增層擴(kuò)建的可能性。 結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造性地采用了“雙筒體+懸索”的結(jié)構(gòu)體系。兩條呈懸鏈線的懸索承受樓層荷載，并將它們傳遞給兩側(cè)的筒體；而水平荷載完全由兩側(cè)的筒體抵抗。 ▲大樓施工現(xiàn)場 懸索上部支承著受壓鋼立柱（工字形截面），其下部以同樣的間距吊掛著受拉吊柱（扁鋼）。為方便連接，數(shù)根4英寸（100mm）直徑的懸索內(nèi)嵌在寬翼緣的構(gòu)件中，立柱和吊柱均與懸索外面的構(gòu)件相連。 頂部為兩榀K式巨型桁架，用于平衡懸索端部的水平壓力。兩榀巨型桁架之間通過水平支撐相連，以保證其側(cè)向穩(wěn)定。 該11層建筑頂部為一長條形矩形平面，目前沒有任何結(jié)構(gòu)。將來需要增層擴(kuò)建時(shí)，可在它上面再架設(shè)承重拱結(jié)構(gòu)。新增樓層的重力通過拱傳遞給兩側(cè)筒體，并產(chǎn)生筒體向外的推力，正好可以平衡懸索引起的向內(nèi)的壓力。 目前 慕尼黑寶馬總部（BMW Headquarters in Munich /1972） 建筑師：Karl Schwanzer 結(jié)構(gòu)工程師：Dyckerhoff & Widmann AG 寶馬總部大廈坐落在德國慕尼黑奧林匹克公園附近，是一座22層的現(xiàn)代銀灰色高樓，主體由四個(gè)圓柱型塔樓組成，象征發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)氣缸，又稱“四缸大廈”。 確切地說寶馬在慕尼黑建造了一個(gè)總部園區(qū)（BMW Campus），除了總部大廈（BMW Headquarters/Tower），旁邊有一座1973年建成的碗狀建筑物，是德國寶馬博物館（BMW Museum）。再邊上是2008年新建的寶馬世界（BMW Welt），由藍(lán)天組（Coop Himmelb(l)au）設(shè)計(jì)，這個(gè)結(jié)構(gòu)也很有特色，以后有機(jī)會(huì)介紹。 在20世紀(jì)60年代，寶馬公司急速擴(kuò)張，隨著員工人數(shù)增加，總部辦公樓的建造被提上日程。 與匯豐銀行業(yè)主類似，寶馬公司希望總部辦公樓能夠提供一個(gè)靈活的辦公空間，能在未來適應(yīng)不同的需求。 ▲頂部轉(zhuǎn)換桁架 寶馬總部大廈高99.5m，22層四葉草形式的樓面吊掛在頂部四個(gè)巨大的轉(zhuǎn)換桁架上，通過頂部轉(zhuǎn)換桁架將豎向力傳遞給四個(gè)混凝土筒體，最終傳遞到基礎(chǔ)。在上部1/3高度處，有一桁架轉(zhuǎn)換層，分擔(dān)頂部懸挑桁架承受的荷載，協(xié)同懸掛樓面。 ▲樓層中間桁架轉(zhuǎn)換層內(nèi)部 吊柱位于樓面中部靠近核心筒的位置，樓面梁呈放射狀。從下圖中可以看到，其內(nèi)部空間排布非常靈活。 ▲樓面梁的布置情況 ▲寶馬大廈內(nèi)部空間 寶馬總部大廈的建造過程很有意思。首先，澆筑四個(gè)混凝土核心筒 樓面的提升利用固定在頂部桁架上的鋼拉索和下部的液壓千斤頂完成，桁架轉(zhuǎn)換層自帶提升裝置 ▲寶馬大廈施工過程 這樣的建造過程極大地縮短了工期，混凝土核心筒耗時(shí)4個(gè)月 小結(jié) 可以發(fā)現(xiàn) 當(dāng)然，懸掛結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)效率不高。結(jié)構(gòu)的造價(jià)往往是偏高的，但是綜合考慮其他方面，懸掛結(jié)構(gòu)不失為一種創(chuàng)新性的選擇。 來源：iStructure 組委會(huì)聯(lián)系方式 項(xiàng)目一組 盧毅 殷鋒 座機(jī)：020-61198842 座機(jī)：020-62139606 手機(jī)：137 1143 0398 手機(jī)：185 6528 2359 Q Q：323201814 Q Q：1684672007 黃祺 座機(jī)：020-62139602 手機(jī)：138 2547 5605 Q Q： 2724397436 項(xiàng)目二組 李健銘 梁建林 座機(jī)：020-61198891 座機(jī)：020-62139604 手機(jī)：158 1708 8364 手機(jī)：155 2139 4660 Q Q：3544579318 Q Q：516165433 項(xiàng)國澳 座機(jī)：020-62139624 手機(jī)：135 8050 2528 Q Q：3275574349 市場部·媒體合作 郭穗豐 鄧海蓮 座機(jī)：020-61198886 座機(jī)：020-61198851 手機(jī)：134 1817 7414 手機(jī)：132 6513 8198 Q Q：3229177657 Q Q：2135571196 江彩霞 座機(jī)：020-62139617 手機(jī)：159 1574 4203 Q Q：3197096891 下一資訊：裝配式建筑 | 建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)之裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù) 上一資訊：綠色建筑 | 被動(dòng)式四恒科技住宅——濟(jì)南中鐵城 裝配式建筑 | 建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)之裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)
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