結構系統規盡度之外殼,用以抵抗橫力作用及水平變形。
年代85層之美國帝國大廈,高318m,係採用鋼構造之純剛構架系統完成。事 實上該建築高度已非R.C構造方式所能及。在帷幕牆尙未發達之當時,該大廈之外牆係利用 非結構用之磚石砌成,給予構架很大之剛性,特別是對於橫力(風壓)作用所產生水平變形 ,提供了有效的抵抗效果。近年來由於經濟效益之評估及施工環境之限制,該種式樣之超高 層剛構架系統已不復可行。
近年來爲了確保高層建築之水平剛性,同時由於各種科技技術及材料品質等之提昇,新 式的結構系統因應而生,特別是帷幕牆之出現,促使了高層建築如雨後春笱般的依街林立。 如110層,高442m之西爾斯塔(Sears Tower )卽爲典型之產物。超高層建築爲了在結 構上、經濟上達成最佳之適合條件,因而蘊育了管式(外殼)結構系統之產生。
外周構架利用密集之柱梁配置構成外殼之結構方式,可將殼內柱構材省略,可獲自由度 較高之平面。另密集柱、梁配置之效果,構材斷面可減至最小限度,節省鋼材料使用量。採 用剛構架系統之帝國大廈(高318m )其鋼材單位使用量爲250 kg/m2,反觀高442 m之 西爾斯塔其單位鋼材使用量爲165 kg/m2。
管式結構系統依力學特性約略可分爲2種:
㈠純剛構架外殼系統。
㈡含斜撐剛構架外殼系統。
§ 7.2.1純剛構架外殻系統本結構系統之特性係利用密集柱、梁之配置形成構架,圍繞結構平面形成外殼,利用高 勁度的外殼構面抵禦外力作用之構造方式。由於外殼密集配置柱、梁,殼內除支承樓地板必 要之柱子外,柱數可減至最小量,故可提高平面之自由度。
外殼結構系統依其受力抵禦方式可分爲兩大類;⑴橫力作用時,利用單向外殼抵禦之形 式,一般將其稱爲承重牆外殼系統(bearing wall system )。⑵橫力作用時利用雙向外殼 作整體抵禦者,稱爲管式外殼系統(tube system )。
如圖7-24所示,承重牆外殼系統係以(a)(b)外殼構架爲抵禦橫力之要素。而管式外殼系 統除(a)(b)外,尙須加入(c)(d)構架整體抵禦橫力作用。
兩種方式之優劣比較,須視建築物之層數、細高比加以判定。一般而言;中程度之高層 建築,其細高比較小,橫力作用時受剪斷變形支配,此種情況採用承重牆外殼系統較具效果 (圖7-25(a))。反之;高層化細高比大者,受整體臂曲變形支配時,採用管式外殼系統較 隹(圖 7-25 (b))。
承重牆外殼系統之慣用材料爲R.C造,SRC造,及S造而管式外殼系統因模板工不適 高層施工,一般皆採用S造,並配合帷幕牆。
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