沒有剪力牆的高層結構?

刷時間線的時候被這個看起來像方臉留了披肩直發的建築吸引了眼球,原來這是建築師克里斯蒂安·克雷茲為鄭州塔設計的方案之一,並未被選中。一大賣點是這是一個沒有鍾欣潼,哦不,中心筒的高層結構。

眾所周知,筒中筒結構給了建築師 fly high, touch the sky的可能性,中心筒抗剪,外框架抗彎是個相對經濟的受力系統。那有沒有抽掉中心筒仍然很經濟的超高層結構呢?有。其實第一眼看到這個樓我就想起了天線塔。

這是一種極細極高的鋼結構,一般用於50米及以上的地方懸掛3G/4G通訊天線(一般是長方體),或者是微波天線(一般是圓柱或者圓錐體),最高可以到200米以上甚至300米,掛上天線的塔是這個樣子。

這種沒有纜索的通訊塔叫自支承塔,橫截面一般是三角形或者四邊形,剪力均佈於三個支座上,支座用抵抗垃壓的方式來承擔風啊地震啊等側向力。這種結構雖然看著傻x,其實應用蠻廣,包括埃菲爾鐵塔都用了類似的受力方式。一般美國的自支承塔是三面的,印度的是四面的。美國的塔在結構穩定性上要輸於印度,原因主要是印度用微波天線比較多,對形變穩定性要求很高。在這種側向力系統下,每個支腳經常要承受20K的剪力。

而加上預應力纜索之後,剪力轉化為纜索的拉力,基座剪力能被減少到 1K 這個數量級,應用到高層建築上,就可以放心地delete剪力牆了。雖然弱於自支承塔,帶纜索的塔也能抗扭轉。

那麼這個建築除了丑以外還有什麼問題呢?最大的問題其實是地不夠,設計預應力纜索的時候有個原則是纜索的夾角不要大於60度,大部分塔夾角都在40度左右,否則將會是一個很低效的結構,這也是為什麼方案會有像頭髮一樣密集的纜索。

另外一個大問題是抗震,加州幾乎看不見類似帶纜線充滿結構美的塔,它們寧願使用跟大腿一樣粗的鋼管做成自支承塔,或者乾脆使用電線杆一樣的結構。

關於通訊塔的還有一大問題是人民群眾總喜歡把它放倒,尤其是有孕婦的家庭,曾經有報道某小區把移動聯通的塔通通放倒了,結果要跑一里地去打電話,為了避免這種喜聞樂見的現象。廠家會生產各種偽裝。

比如Monopalm,天線在那個菠蘿里。

或者Monopine,真的很像松樹。

還有路上看起來特別粗的旗杆,不用懷疑,裡面有天線。

跑題了。。。

Conclusion: 除了筒中筒,高層建築也有很多其他的結構嘗試。雖然這個樓設計的不靠譜,但是類似的思路還是很不錯的,希望有生之年能看到更多的創意。


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