Оболочковые (коробчатые) и подвесные системы

С 1960-х гг. в высотное строительство активно внедряются вновь изобретенные конструктивные системы – коробчатая (оболочковая) и ствольная. Их изобретение запатентовано американским инженером Ф. Каном (Khan) в 1961 г.

Коробчатая конструктивная система является максимально жесткой, поскольку ее несущие конструкции расположены по внешнему контуру. Поэтому она наиболее часто применяется в проектировании самых высоких зданий 200 м и выше.

Основной коробчатой системе сопутствуют два варианта комбинированных – ободочково-ствольная («труба в трубе») и оболочково-диафрагмовая («пучок труб»).

В коробчатой системе в центре плана располагаются с размещенными в его пространстве лифтовыми шахтами и общими холлами. Ствол воспринимаем основную долю всех нагрузок, а расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдела пых стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способной к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой цен фального ствола в фундамент.

Каркасно-рамная конструктивная система послужила основой для создания небоскребов на рубеже XIX–XX вв. и до настоящего времени достаточно широко применяетсяв строительстве зданий высотой до 60 этажей (в варианте со стальным, позднее - с железобетонным каркасом). На ее применении основано проектное решение таких выдающихся объектов как 59-этажное многофункциональное здание «Пан-Америка» в Нью-Йорке или 50-этажное «Трансамерика билдинг» в Сан-Франциско. С ростом этажности неизбежное усложнение конструкции рамных узлов для восприятия возрастающих горизонтальных нагрузок диктует переход к связевому каркасу со сквозными раскосными стальными вертикальными диафрагмами жесткости или со сплошными железобетнными стенами-диафрагмами жесткости. К наиболее поздним примерам применения торцевых сквозных диафрагм жесткости в каркасных зданиях относятся Олимпийская гостиница в Барселоне (арх. Ф. Герц, 1992г.), Башня столетия в Токио (арх. Н. Фостер, 1991г.)Ю офис фирмы Сони в Берлине (арх. Х.Ян, 2000г.) (рисунок. 4.6).

 В течение столетия конструкции стальных каркасов пережили много модификации в расчетных схемах (рамная, рамно-связевая, связевая), типах сечений элементов (прокатных, открытого и закрытого сечения, и сварных) и способах соединений – заклепочных, сварных, болтовых. Широко распространилось изготовление на заводах металлоконструкций укрупненных отправочных марок, объединяющих по нескольку элементов (колонн,Отечественная инженерная школа стала пионером создания в конце 1940 гг. промышленного изготовления сборных железобетонных конструкций, в том числе каркасных Сборный связевый и рамно-связевый каркас получил в бывшем СССР широкое применение в зданиях различного назначения высотой до 35 этажей. Каркасно-рамные сборные железобетонные конструкции получил применение в сейсмостойком строительстве (до 9 баллов включительно) с конца 1960 гг. в зданиях высотой до 20 этажей.

 С 1970 гг. это направление получило мощное развитие в высотном жилищном строительстве в Японии, где элементы сборного рамно-связевого каркаса для зданий высотой 30–50 этажей изготавливают из бетона класса В60 и В70.

Применение коробчатой системы создает возможности дня некоторого облегчения конструкции перекрытий, так как они освобождаются от передачи горизонтальных нагрузок на ствол.