1、PAGE PAGE - PAGE 30 - 高層結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)（中文）近年來，盡管一般的建筑結(jié)構(gòu)設計取得了很大的進步，但是取得顯著成績的還要屬超高層建筑結(jié)構(gòu)設計。最初的高層建筑設計是從鋼結(jié)構(gòu)的設計開始的。鋼筋混凝土和受力外包鋼筒系統(tǒng)運用起來是比較經(jīng)濟的系統(tǒng)，被有效地運用于大批的民用建筑和商業(yè)建筑中。50層到100層的建筑被定義為超高層建筑。而這種建筑在美國得廣泛的應用是由于新的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展和創(chuàng)新。這樣的高度度需要增增大柱和和梁的尺尺寸，這這樣以來來可以使使建筑物物更加堅堅固以至至于在允允許的限限度范圍圍內(nèi)承受受風荷載載而不產(chǎn)產(chǎn)生彎曲曲和傾斜斜。過分分的傾斜斜會導致致建筑的的隔離構(gòu)構(gòu)件、頂頂棚以

2、及及其他建建筑細部部產(chǎn)生循循環(huán)破壞壞。除此此之外，過過大的搖搖動也會會使建筑筑的使用用者們因因感覺到到這樣的的的晃動動而產(chǎn)生生不舒服服的感覺覺。無論論是鋼筋筋混凝土土結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)還是是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)都都充分利利用了整整個建筑筑的剛度度潛力，因因此不能能指望利利用多余余的剛度度來限制制側(cè)向位位移。在鋼結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)設計計中，經(jīng)經(jīng)濟預算算是根據(jù)據(jù)每平方方英寸地地板面積積上的鋼鋼材的數(shù)數(shù)量確定定的。圖圖示1中的曲曲線A顯示了了常規(guī)框框架的平平均單位位的重量量隨著樓樓層數(shù)的的增加而而增加的的情況。而而曲線BB顯示則則顯示的的是在框框架被保保護而不不受任何何側(cè)向荷荷載的情情況下的的鋼材的的平均重重量。上上界和下

3、下界之間間的區(qū)域域顯示的的是傳統(tǒng)統(tǒng)梁柱框框架的造造價隨高高度而變變化的情情況。而而結(jié)構(gòu)工工程師改改進結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)的的目的就就是減少少這部分分造價。鋼結(jié)構(gòu)中的的體系：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的高層層建筑的的發(fā)展是是幾種結(jié)結(jié)構(gòu)體系系創(chuàng)新的的結(jié)果。這這些創(chuàng)新新的結(jié)構(gòu)構(gòu)已經(jīng)被被廣泛地地應用于于辦公大大樓和公公寓建筑筑中。剛性帶式桁桁架的框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)：為了了聯(lián)系框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的外柱柱和內(nèi)部部帶式桁桁架，可可以在建建筑物的的中間和和頂部設設置剛性性帶式桁桁架。119744年在米米望基建建造的威威斯康森森銀行大大樓就是是一個很很好的例例子?？蚣芡步Y(jié)構(gòu)構(gòu)：如果果所有的的構(gòu)件都都用某種種方式互互相聯(lián)系系在一起起，整個個建筑就就像是

4、從從地面發(fā)發(fā)射出的的一個空空心筒體體或是一一個剛性性盒子一一樣。這這個時候候此高層層建筑的的整個結(jié)結(jié)構(gòu)抵抗抗風荷載載的所有有強度和和剛度將將達到最最大的效效率。這這種特殊殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系首首次被芝芝加哥的的43層鋼鋼筋混凝凝土的德德威特紅紅棕色的的公寓大大樓所采采用。但但是這種種結(jié)構(gòu)體體系的的的所有應應用中最最引人注注目的還還要屬在在紐約建建造的1100層層的雙筒筒結(jié)構(gòu)的的世界貿(mào)貿(mào)易中心心大廈。斜撐桁架筒筒體：建建筑物的的外柱可可以彼此此獨立的的間隔布布置，也也可以借借助于通通過梁柱柱中心線線的交叉叉的斜撐撐構(gòu)件聯(lián)聯(lián)系在一一起，形形成一個個共同工工作的筒筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)。這種種高度的的結(jié)構(gòu)體體系首次次

5、被芝加加哥的JJohnn Haancoock 中心大大廈采用用。這項項工程所所耗用的的剛才量量與傳統(tǒng)統(tǒng)的四十十層高樓樓的用鋼鋼量相當當。筒體：隨著著對更高高層建筑筑的要求求不斷地地增大。筒筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)和斜撐撐桁架筒筒體被設設計成捆捆束狀以以形成更更大的筒筒體來保保持建筑筑物的高高效能。芝芝加哥的的1100層的Seearss Rooebuuck 總部大大樓有99個筒體體，從基基礎開始始分成三三個部分分。這些些獨立筒筒體中的的終端處處在不同同高度的的建筑體體中，這這充分體體現(xiàn)出了了這種新新式結(jié)構(gòu)構(gòu)觀念的的建筑風風格自由由化的潛潛能。這這座建筑筑物14450英英尺（4442米米）高，是是世界上上最高的

6、的大廈。薄殼筒體系系統(tǒng)：這這種筒體體結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)的設設計是為為了增強強超高層層建筑抵抵抗側(cè)力力的能力力（風荷荷載和地地震荷載載）以及及建筑的的抗側(cè)移移能力。薄薄殼筒體體是筒體體系統(tǒng)的的又一大大飛躍。薄薄殼筒體體的進步步是利用用高層建建筑的正正面（墻墻體和板板）作為為與筒體體共同作作用的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件，為高高層建筑筑抵抗側(cè)側(cè)向荷載載提供了了一個有有效的途途徑，而而且可獲獲得不用用設柱，成成本較低低，使用用面積與與建筑面面積之比比又大的的室內(nèi)空空間。由于薄殼立立面的貢貢獻，整整個框架架筒的構(gòu)構(gòu)件無需需過大的的質(zhì)量。這這樣以來來使得結(jié)結(jié)構(gòu)既輕輕巧又經(jīng)經(jīng)濟。所所有的典典型柱和和窗下墻墻托梁都都是軋制制型材

7、，最最大程度度上減小小了組合合構(gòu)件的的使用和和耗費。托托梁周圍圍的厚度度也可適適當?shù)臏p減小。而而可能占占據(jù)寶貴貴空間的的墻上鐓鐓梁的尺尺寸也可可以最大大程度地地得到控控制。這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)體系已已被建造造在匹茲茲堡洲的的Onee Meelloon銀行行中心所所運用。鋼筋混凝土土中的各各體系：雖然鋼鋼結(jié)構(gòu)的的高層建建筑起步步比較早早，但是是鋼筋混混凝土的的高層建建筑的發(fā)發(fā)展非常?？欤瑹o無論在辦辦公大樓樓還是公公寓住宅宅方面都都成為剛剛結(jié)構(gòu)體體系的有有力競爭爭對手。框架筒：像像上面所所提到的的，框架架筒構(gòu)思思首次被被43層的的迪威斯斯公寓大大樓所采采用。在在這座大大樓中，外外柱的柱柱距為55.5英英尺

8、（11.688米）。而而內(nèi)柱則則需要支支撐8英寸厚厚的無梁梁板。筒中筒結(jié)構(gòu)構(gòu)：另一一種針對對于辦公公大樓的的鋼筋混混凝土體體系把傳傳統(tǒng)的剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)與外外框架筒筒相結(jié)合合。該體體系由柱柱距很小小的外框框架與圍圍繞中心心設備區(qū)區(qū)的剛性性剪力墻墻筒組成成。這種種筒中筒筒結(jié)構(gòu)（如如插圖22）使得得當前世世界上最最高的輕輕質(zhì)混凝凝土大樓樓（在休休斯頓建建造的獨獨殼購物物中心大大廈）的的整體造造價只與與35層的的傳統(tǒng)剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)相當當。鋼結(jié)構(gòu)與混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的聯(lián)聯(lián)合體系系也有所所發(fā)展。Skidmore ,Owings 和Merrill共同設計的混合體系就是一個好例子。在此體系中，外部的混凝土框架筒包

9、圍著內(nèi)部的鋼框架，從而結(jié)合了鋼筋混凝土體系與鋼結(jié)構(gòu)體系各自的優(yōu)點。在新奧爾良建造的52層的獨殼廣場大廈就是運用了這種體系。鋼結(jié)構(gòu)是指指在建筑筑物結(jié)構(gòu)構(gòu)中鋼材材起著主主導作用用的結(jié)構(gòu)構(gòu)，是一一個很寬寬泛的概概念。大大部分的的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)都包括括建筑設設計，工工程技術術、工藝藝。通常常還包括括以主梁梁、次梁梁、桿件件，板等等形式存存在的鋼鋼的熱軋軋加工工工藝。上上個世紀紀七十年年代，除除了對其其他材料料的需求求在增長長，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)仍然然保持著著對于來來自美國國、英國國、日本本、西德德、法國國等國家家的鋼材材廠鋼材材的大量量需求。發(fā)展歷史：早在BBesssemeer和Sieemenns-MMartton(

10、開放式式爐)工藝出出現(xiàn)以前前，鋼結(jié)結(jié)構(gòu)就已已經(jīng)有幾幾十年的的歷史了了。而直直到此工工藝問世世之后才才使得鋼鋼材可以以大批生生產(chǎn)出來來供結(jié)構(gòu)構(gòu)所用。對對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)諸多問問題的研研究開始始于鐵結(jié)結(jié)構(gòu)的使使用，當當時很著著名的研研究對象象是19977年年在英國國建造的的橫跨斯斯沃河的的Coaalbrrookk daale 大橋。這這座大橋橋以及后后來的鐵鐵橋設計計再加上上蒸汽鍋鍋爐、鐵鐵船身的的設計都都刺激了了建筑安安裝設計計以及連連接工藝藝的發(fā)展展。鐵結(jié)結(jié)構(gòu)對材材料的需需求量較較小是優(yōu)優(yōu)勝于磚磚石結(jié)構(gòu)構(gòu)的主要要方面。長長久以來來一直用用木材制制作的三三角桁架架也換成成鐵制的的了。承承受由直直接荷載載

11、產(chǎn)生的的重力作作用的受受壓構(gòu)件件常用鑄鑄鐵制造造，而承承受由懸懸掛荷載載產(chǎn)生的的推力作作用的受受拉構(gòu)件件常用熟熟鐵制造造。把鐵加熱到到塑性狀狀態(tài)，使使之從卷卷狀轉(zhuǎn)化化為扁平平狀與圓圓狀之間間的某一一狀態(tài)的的工藝，早早在18800年年就得以以發(fā)展了了。隨后后，18819年年角鋼問問世，118944年第一一個工字字鋼被建建造出來來作為巴巴黎火車車站的頂頂梁。此此工字鋼鋼長177.7英英尺）（5.4米）。1851年年英國的的Jossephh Paaxtoond為為倫敦博博覽會建建造了水水晶宮。據(jù)據(jù)說當時時他已有有這樣的的骨架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)思思：用比比較細的的鐵梁作作為玻璃璃幕墻的的骨架。此此建筑的的風荷載

12、載抵抗力力是由對對角拉桿桿所提供供的。在在金屬結(jié)結(jié)構(gòu)的發(fā)發(fā)展歷史史中，有有兩個標標志性事事件：首首先是從從木橋發(fā)發(fā)展而來來的格構(gòu)構(gòu)梁由木木制轉(zhuǎn)化化為鐵制制；其次次是鍛鐵鐵制的受受拉構(gòu)件件與鑄鐵鐵制的受受壓構(gòu)件件受熱后后通過鉚鉚釘連接接工藝的的發(fā)展。十九世紀五五六十年年代，BBesssemeer 與與 Siiemeens-Marrtinn工藝的的發(fā)展使使鋼材的的生產(chǎn)能能滿足結(jié)結(jié)構(gòu)的需需求。鋼鋼的受拉拉強度與與受壓強強度都好好于鐵。這這種新型型的金屬屬常被有有想象力力的工程程師所利利用，尤尤其倍受受那些參參與過英英國、歐歐洲以及及美國的的道橋建建設的工工程師的的喜愛。其中一個很很好的例例子就是是E

13、adds大橋橋（也被被稱為路路易斯洲洲大橋）（1867-1874）。在這座大橋中，每隔500英尺（152.5米）設有由鋼管加強肋形成的拱。英國的Firth of Forth懸索橋設有管件支撐，直徑大約為12英尺（3.66米），長度為350英尺（107）米。這些大橋以及其他結(jié)構(gòu)在引導鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，規(guī)范的實施，許用應力的設計方面起到了很重要的作用。1907年Quebec懸索大橋的偶然破壞揭露了二十世紀初期由于缺乏足夠的理論知識，甚至是缺乏足夠的理論研究的基礎知識，而導致在應力分析方面出現(xiàn)了很多的不足。但是，這樣的損壞卻很少出現(xiàn)在金屬骨架的辦公大樓中。因為盡管在缺乏縝密的分析的情況下，這些建筑也表現(xiàn)

14、出了很高的實用性。在上個世紀中葉，沒有經(jīng)過任何特殊合金強化、硬化過的普通碳素鋼已經(jīng)被廣泛地使用了。在18899年巴黎黎召開的的世界博博覽會上上，金屬屬結(jié)構(gòu)表表現(xiàn)出了了在超高高層建筑筑運用上上的內(nèi)在在潛力。在在這次會會上，法法國著名名的橋梁梁設計師師埃非爾爾展示了了他的杰杰作-3300米米高的露露天開挖挖的鐵塔塔。無論論是它的的高度（比比著名的的金字塔塔的兩倍倍還高），架架設的速速度-人數(shù)不不多的工工作人員員僅用幾幾個月的的時間就就完成了了整個工工程任務務，還是是很低的的工程造造價都使使它脫穎穎而出。首批摩天大大廈：在在剛結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)展的的同時，美美國的另另一個是是也蓬勃勃的發(fā)展展起來了了。1888

15、4-18885年，芝芝加哥的的工程師師Majj.Wiilliiam Le Barron Jennnnyy設計了了家庭保保險公司司大廈。這這座大廈廈也是金金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)的，有有十層高高。大廈廈的梁是是鋼制的的，而柱柱是鑄鐵鐵所制。鑄鑄鐵制的的過梁支支撐著窗窗洞口上上方的砌砌體，同同時也需需要鑄鐵鐵制的柱柱支撐著著。實心心砌體的的天井與與界墻提提供抵抗抗風載的的側(cè)向支支撐。不不到十年年的功夫夫，芝加加哥和紐紐約已經(jīng)經(jīng)有超過過30座辦辦公大樓樓是利用用這種結(jié)結(jié)構(gòu)。鋼鋼材在這這些結(jié)構(gòu)構(gòu)中起了了非常大大的作用用。這種種結(jié)構(gòu)利利用鉚釘釘把梁與與柱連接接在一起起。有時時為了抵抵抗風荷荷載還是是在豎向向構(gòu)件和和橫

16、向構(gòu)構(gòu)件的連連接點出出貼覆上上節(jié)點板板來加固固結(jié)構(gòu)。此此外，輕輕型的玻玻璃幕墻墻結(jié)構(gòu)代代替了老老式的重重質(zhì)砌體體結(jié)構(gòu)。盡管幾十年年來之中中建筑形形式主要要是在美美國發(fā)展展的，但但是它卻卻影響著著全世界界鋼材工工業(yè)的發(fā)發(fā)展。十十九世紀紀的最后后幾年，基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀工工字型鋼鋼的厚度度已經(jīng)達達到200英寸（00.5008米），非非對稱的的Z字型鋼鋼和T型鋼可可以與有有一定寬寬度和厚厚度的板板相聯(lián)結(jié)結(jié)，使得得構(gòu)件具具體符合合要求的的尺寸和和強度。1885年最重的型鋼通過熱軋生產(chǎn)出來，每英寸不到100磅（45千克）。到二十世紀六十年代這個數(shù)字已經(jīng)達到每英寸700磅（320千克）。緊隨著鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的發(fā)發(fā)

17、展，119888年第一一部電梯梯問世了了。安全全載客電電梯誕生生，以及及安全經(jīng)經(jīng)濟的鋼鋼結(jié)構(gòu)設設計方法法的發(fā)展展促使建建筑高度度迅猛增增加。119022年在紐紐約建造造的高2286英英寸（887.22米）的的Flaatirron大大廈不斷斷地被后后來的建建筑所超超越。這這些建筑筑分別是是高3775英尺尺（1115米）的的時代大大廈（119044），（后后來改名名為聯(lián)合合化工制制品大廈廈）。119088年在華華爾街建建造的高高4688英尺（1143米米）的城城市投資資公司大大廈，高高6122 英尺尺（1887米）的的星爾大大廈，以以及7000英尺尺（2114米）的的都市塔塔和7880英尺尺高（2

18、232米米）的WWolll woorthh大廈。房屋高度與與高寬比比的不斷斷增加也也帶來了了許多的的問題。為為了控制制道路的的阻塞，要要對建筑筑的縮進進設計進進行限定定。側(cè)向向支撐的的設置也也是其中中一項技技術問題題，例如如，埃非非爾鐵塔塔所采用用的對角角支撐體體系對于于要靠太太陽光來來照明的的辦公大大廈就不不實用了了。而只只有考慮慮到具體體的單獨獨梁與單單獨柱的的抗彎能能力以及及梁柱相相交處的的剛度的的框架設設計才是是可靠的的。隨著著現(xiàn)代內(nèi)內(nèi)部采光光體系的的不斷發(fā)發(fā)展，抵抵抗風荷荷載的對對角支撐撐又重新新被利用用起來了了。芝加加哥的JJohnn Haancoock 中心就就是一個個很顯著著的

19、例子子。外部部的對角角支撐成成為此結(jié)結(jié)構(gòu)立面面的一個個很顯眼眼的部分分。第一次世界界大戰(zhàn)暫暫時中斷斷了所謂謂摩天大大廈（當當時這個個詞并沒沒有確定定）的蓬蓬勃發(fā)展展，但是是二十世世紀二十十年代又又恢復了了這一趨趨勢。119311年建造造的帝國國大廈把把詞潮流流推向了了頂峰。102層高1250英尺（381米）的帝國大廈在后來的40年一直保持著世界最高的地位。它的建造速度充分證明了這種新的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)被當時的技術所掌握。次項工程所需要的梁是由Bayonne海灣對岸的軍械庫所提供的。是由用精密儀器控制的駁船和卡車負責運輸?shù)?。由九架起重機將這些梁提升到指定的位置。由工業(yè)軌道裝置把鋼材和其他材料移到每一

20、層上去。先是螺栓連接緊接著鉚釘連接，最后是裝修，整個工程的最終完成只用了一年零45天。二十世紀三三十年代代席卷全全世界的的大蕭條條以及第第而次世世界大戰(zhàn)戰(zhàn)使鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的發(fā)發(fā)展又一一次受到到了阻礙礙。但是是與此同同時，焊焊接代替替了鉚釘釘連接則則是一個個很重要要的發(fā)展展。十九世紀末末，利用用焊接把把各個鋼鋼零件相相連接已已取得了了很好的的成績，并并在第一一次世界界大戰(zhàn)中中被運用用于救生生船的修修理。但但直到第第二次世世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后才用用于建筑筑結(jié)構(gòu)中中。同時時在連接接領域中中又一進進步就是是高強螺螺栓代替替了鉚釘釘。二戰(zhàn)結(jié)束后后，歐洲洲，美國國，日本本等國都都擴大了了對在不不定應力力（包括括超過屈屈

21、服點的的情況）作作用下各各種結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的性性質(zhì)的研研究，并并進行了了更為精精確、系系統(tǒng)的分分析。此此后，許許多國家家采用了了一些更更為自由由靈活的的設計規(guī)規(guī)范和更更為理想想化的彈彈性設計計規(guī)范。計計算機在在工程上上的運用用代替了了冗長的的手工計計算，從從而更加加促進了了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)的發(fā)展展，并大大大的減減低了造造價。英文部分：Althooughh thheree haave beeen mmanyy addvanncemmentts iin bbuilldinng cconsstruuctiion tecchnoologgy iin ggeneerall. SSpecctacculaar aarch

22、hievvemeentss haave beeen mmadee inn thhe ddesiign andd coonsttrucctioon oof uultrrahiigh-risse bbuilldinngs.The eearlly ddeveeloppmennt oof hhighh-riise buiildiingss beegann wiith strructturaal ssteeel fframmingg.Reeinfforcced conncreete andd sttresssedd-skkin tubbe ssysttemss haave sinnce beeen ee

23、connomiicallly andd coompeetittiveely useed iin aa nuumbeer oof sstruuctuuress foor bbothh reesiddenttiall annd ccommmercciall puurpoosess.Thhe hhighh-riise buiildiingss raangiing froom 550 tto 1110 stooriees tthatt arre bbeinng bbuillt aall oveer tthe Uniitedd Sttatees aare thee reesullt oof iinnoo

24、vattionns aand devveloopmeent of neww sttrucctuaal ssysttemss.Greatter heiightt enntaiils inccreaasedd coolummn aand beaam ssizees tto mmakee buuilddinggs mmoree riigidd soo thhat undder winnd lloadd thhey willl nnot swaay bbeyoond an acccepttablle llimiit.EExceessiive latteraal sswayy maay ccausse

25、sseriiouss reecurrrinng ddamaage to parrtittionns,cceillinggs.aand othher arcchittectturaal ddetaailss. IIn aaddiitioon,eexceessiive swaay mmay cauuse disscommforrt tto tthe occcupaantss off thhe bbuilldinng bbecaausee thheirr peerceeptiion of succh mmotiion.Strructturaal ssysttemss off reeinfforcce

26、d conncreete,as welll aas ssteeel,ttakee fuull advvanttagee off innherrentt pootenntiaal sstifffneess of thee tootall buuilddingg annd ttherrefoore reqquirre aaddiitioonall sttifffeniing to limmit thee swway.In a steeel strructturee,foor eexammplee,thhe eeconnomyy caan bbe ddefiinedd inn teermss off

27、 tthe tottal aveeragge qquanntitty oof ssteeel pper squuaree fooot of flooor areea oof tthe buiildiing.Currve A iin FFig .1 reppressentts tthe aveeragge uunitt weeighht oof aa coonveentiionaal fframme wwithh inncreeasiing nummberrs oof sstorriess. CCurvve BB reepreesennts thee avveraage steeel weiig

28、htt iff thhe fframme iis pprottectted froom aall latteraal lloadds. Thee gaap bbetwweenn thhe uuppeer bbounndarry aand thee loowerr boounddaryy reepreesennts thee prremiium forr heeighht ffor thee trradiitioonall coolummn-aand-beaam fframme.SStruuctuurall ennginneerrs hhavee deevellopeed sstruuctuur

29、all syysteems witth aa viiew to eliiminnatiing thiis ppremmiumm.Systeems in steeel. TTalll buuilddinggs iin ssteeel ddeveelopped as a rresuult of sevveraal ttypees oof sstruuctuurall innnovvatiionss. TThe innnovaatioons havve bbeenn apppliied to thee coonsttrucctioon oof bbothh offficce aand apaartm

30、mentt buuilddinggs.Framee wiith riggid bellt ttrusssess. In ordder to tiee thhe eexteerioor ccoluumnss off a fraame strructturee too thhe iinteerioor vvertticaal ttrusssess,a sysstemm off riigidd beelt truussees aat mmid-heiightt annd aat tthe topp off thhe bbuilldinng mmay be useed. A ggoodd exxamp

31、ple of thiis ssysttem is thee Fiirstt Wiiscoonsiin BBankk Buuilddingg(19974) inn Miilwaaukeee.Frameed ttubee. TThe maxximuum eeffiicieencyy off thhe ttotaal sstruuctuure of a ttalll buuilddingg, ffor botth sstreengtth aand stiiffnnesss,too reesisst wwindd looad cann bee acchieevedd onnly if alll coo

32、lummn eelemmentt caan bbe cconnnectted to eacch ootheer iin ssuchh a wayy thhat thee enntirre bbuilldinng aactss ass a hollloww tuube or riggid boxx inn prrojeectiing outt off thhe ggrouund. Thhis parrticculaar sstruuctuurall syysteem wwas proobabbly useed ffor thee fiirstt tiime in thee 433-sttoryy

33、 reeinfforcced conncreete DeWWittt Chhesttnutt Apparttmennt BBuilldinng iin CChiccagoo. TThe mosst ssignnifiicannt uuse of thiis ssysttem is in thee twwin strructturaal ssteeel ttoweers of thee 1110-sstorry WWorlld TTradde CCentter buiildiing in Neww YoorkColummn-ddiaggonaal ttrusss ttubee. Thee exx

34、terriorr coolummns of a bbuilldinng ccan be spaacedd reeasoonabbly farr appartt annd yyet be madde tto wworkk toogettherr ass a tubbe bby cconnnecttingg thhem witth ddiaggonaal mmembberss innterresttingg att thhe ccenttre linne oof tthe collumnns aand beaams. Thhis simmplee yeet eextrremeely efffici

35、ientt syysteem wwas useed ffor thee fiirstt tiime on thee Joohn Hanncocck CCenttre in Chiicaggo, usiing as mucch ssteeel aas iis nnormmallly nneedded forr a traadittionnal 40-stoory buiildiing.Bundlled tubbe. Witth tthe conntinnuinng nneedd foor llargger andd taalleer bbuilldinngs, thhe fframmed tub

36、be oor tthe collumnn-diiagoonall trrusss tuube mayy bee ussed in a bbunddledd foorm to creeatee laargeer ttubee ennvellopees wwhille mmainntaiininng hhighh effficcienncy. Thhe 1110-stoory Seaars Roeebucck HHeaddquaarteers Buiildiing in Chiicaggo hhas ninne ttubee, bbunddledd att thhe bbasee off thhe

37、 bbuilldinng iin tthreee rrowss. SSomee off thhesee inndivviduual tubbes terrminnatee att diiffeerennt hheigghtss off thhe bbuilldinng, demmonsstraatinng tthe unllimiitedd arrchiiteccturral posssibbiliitiees oof tthiss laatesst sstruuctuurall coonceept. Thhe SSearrs ttoweer, at a hheigght of 14550 f

38、ft(4442mm), is thee woorldds ttalllestt buuilddingg.Stresssedd-skkin tubbe ssysttem. Thhe ttubee sttruccturral sysstemm waas ddeveelopped forr immproovinng tthe ressisttancce tto llateerall foorcees (winnd aand earrthqquakke) andd thhe cconttroll off drriftt (llateerall buuilddingg moovemmentt ) in

39、higgh-rrisee buuilddingg. TThe strresssed-skiin ttubee taakess thhe ttubee syysteem aa sttep furrtheer. Thee deevellopmmentt off thhe sstreesseed-sskinn tuube utiilizzes thee faaadde oof tthe buiildiing as a sstruuctuurall ellemeent whiich actts wwithh thhe fframmed tubbe, thuus pprovvidiing an efff

40、iciientt waay oof rresiistiing latteraal lloadds iin hhighh-riise buiildiingss, andd reesulltinng iin ccostt-efffecctivve ccoluumn-freee iinteerioor sspacce wwithh a higgh rratiio oof nnet to grooss flooor areea.Becauuse of thee coontrribuutioon oof tthe strresssed-skiin ffaaade, thhe fframmed memmb

41、errs oof tthe tubbe rrequuiree leess masss, andd arre tthuss liightter andd leess exppenssivee. AAll thee tyypiccal collumnns aand spaandrrel beaams aree sttanddardd roolleed sshappes,minnimiizinng tthe usee annd ccostt off sppeciial buiilt-up memmberrs. Thee deepthh reequiiremmentt foor tthe perrim

42、eeterr sppanddrell beeamss iss allso redduceed, andd thhe nneedd foor uupseet bbeamms aabovve fflooors, whhichh woouldd enncrooachh onn vaaluaablee sppacee, iis mminiimizzed. Thhe sstruuctuurall syysteem hhas beeen uusedd onn thhe 554-sstorry OOne Melllonn Baank Cennterr inn Piittbburggh.Systeems in

43、 conncreete. Whhilee taall buiildiingss coonsttrucctedd off stteell haad aan eearlly sstarrt, devveloopmeent of talll bbuilldinngs of reiinfoorceed cconccrette pproggresssedd att a fasst eenouugh ratte tto pprovvidee a commpettitiive chaanlllengge tto sstruuctuurall stteell syysteems forr booth offf

44、icee annd aaparrtmeent buiildiingss.Frameed ttubee. AAs ddisccusssed aboove, thhe ffirsst fframmed tubbe cconcceptt foor ttalll buuilddinggs wwas useed ffor thee 433-sttoryy DeeWittt CChesstnuut AAparrtmeent Buiildiing. Inn thhis buiildiing ,exxterriorr coolummns werre sspacced at 5.55ft (1.68mm) cc

45、entterss, aand intteriior collumnns wweree ussed as neeededd too suuppoort thee 8-in . -thiick (200-m) fllat-plaate conncreete slaabs.Tube in tubbe. Anootheer ssysttem in reiinfoorceed cconccrette ffor offficee buuilddinggs ccombbinees tthe traadittionnal sheear walll cconsstruuctiion witth aan eext

46、eerioor fframmed tubbe. Thee syysteem cconssistts oof aan oouteer fframmed tubbe oof vveryy clloseely spaacedd coolummns andd ann innterriorr riigidd shhearr waall tubbe eencllosiing thee ceentrral serrvicce aareaa. TThe sysstemm (FFig .2), kknowwn aas tthe tubbe-iin-ttubee syysteem , maade it posss

47、ibble to dessignn thhe wworllds ppressentt taalleest (7114ftt orr 2118m)ligghtwweigght conncreete buiildiing ( tthe 52-stoory Onee Shhelll Pllazaa Buuilddingg inn Hooustton) foor tthe uniit ppricce oof aa trradiitioonall shhearr waall strructturee off onnly 35 stooriees.Systeems commbinningg booth c

48、onncreete andd stteell haave alsso bbeenn deevellopeed, an exaamlee off whhichh iss thhe ccompposiite sysstemm deevellopeed bby sskiddmorre, Owiingss &MMerrril in whiich an extteriior clooselly sspacced fraamedd tuube in conncreete envveloops an intteriior steeel fraaminng, theerebby ccombbiniing th

49、ee addvanntagges of botth rreinnforrcedd cooncrretee annd sstruuctuurall stteell syysteems. Thhe 552-sstorry OOne Sheell Squuaree Buuilddingg inn Neew OOrleeanss iss baasedd onn thhis sysstemm.Steell cconsstruuctiion refferss too a brooad rannge of buuilddingg coonsttrucctioon iin wwhicch ssteeel pp

50、layys tthe leaadinng rrolee. MMostt stteell coonsttrucctioon cconssistts oof llargge-sscalle bbuilldinngs or enggineeeriing worrks, wiith thee stteell geenerrallly iin tthe forrm oof bbeamms, girrderrs, barrs, plaatess, aand othher memmberrs sshapped thrrouggh tthe hott-roolleed pproccesss. DDesppit

51、ee thhe iincrreassed usee off ottherr maaterrialls, steeel connstrructtionn reemaiinedd a majjor outtlett foor tthe steeel inddusttriees oof tthe U.SS, UU.K, U.S.SS.R, Jaapann, WWestt Geermaan, Fraancee, aand othher steeel prooduccerss inn thhe 119700s.Earlyy hiistoory. Thhe hhisttoryy off stteell c

52、oonsttrucctioon bbegiins parradooxiccallly sseveerall deecaddes befforee thhe iintrroduuctiion of thee Beesseemerr annd tthe Sieemenns-MMarttin (oppenjj-heeartth) proocesssess maade it posssibble to prooducce ssteeel iin qquanntittiess suuffiicieent forr sttruccturre uuse. Maany of proobleems of ste

53、eel connstrructtionn weere stuudieed eearllierr inn coonneectiion witth iironn coonsttrucctioon, whiich beggan witth tthe Coaalbrrookkdalle BBriddge, buuiltt inn caast iroon ooverr thhe SSeveern Rivver in Engglannd iin 117777. TThiss annd ssubssequuentt irron briidgee woork, inn adddittionn too thhe

54、 cconsstruuctiion of steeam boiilerrs aand iroon sshipp huullss , spuurreed tthe devveloopmeent of tecchniiquees ffor fabbriccatiing, deesiggninng, andd jiioniing. Thhe aadvaantaagess off irron oveer mmasoonryy laay iin tthe mucch ssmalllerr ammounnts of matteriial reqquirred. Thhe ttrusss fformm, b

55、baseed oon tthe ressisttancce oof tthe triianggle to defformmatiion, loong useed iin ttimbber, waas ttrannslaatedd efffecctivvelyy innto iroon, witth ccastt irron beiing useed ffor commpreessiion memmberrs-ii.e, thhosee beeariing thee weeighht oof ddireect loaadinng-aand wrooughht iironn beeingg uss

56、ed forr teensiion memmberrs-ii.e, thhosee beeariing thee puull of susspenndedd looadiing.The ttechhniqque forr paassiing iroon, heaatedd too thhe pplassticc sttatee, bbetwweenn roollss too foorm flaat aand rouundeed bbarss, wwas devveloopedd ass eaarlyy ass 18800;by 18119 aanglle iironns wweree rool

57、leed; andd inn 18849 thee fiirstt I beaams, 177.7 feeet (5.44m) lonng , weere fabbriccateed aas rrooff giirdeers forr a Parris raiilrooad staatioon.Two yyearrs llateer JJoseeph Paxxtonn off Ennglaand buiilt thee Crrysttal Pallacee foor tthe Lonndonn Exxpossitiion of 18551. He is saiid tto hhavee coo

58、nceeiveed tthe ideea oof ccagee coonsttrucctioon-uusinng rrelaativvelyy sllendder iroon bbeamms aas aa skkeleetonn foor tthe glaass wallls of a llargge, opeen sstruuctuure. Reesisstannce to winnd fforcces in thee Crrysttal pallacee waas pprovvideed bby ddiaggonaal iironn roods. Twwo ffeatturee arre

59、ppartticuularrly impporttantt inn thhe hhisttoryy off meetall coonsttrucctioon; firrst, thhe uuse of lattticced girrderr, wwhicch aare smaall truussees, a fformm fiirstt deevellopeed iin ttimbber briidgees aand othher strructturees aand traansllateed iintoo meetall byy Paaxtoon ; annd ssecoond, thhe

60、 jjoinningg off wrrougght-iroon ttenssionn meembeers andd caast-iroon ccomppresssioon mmembberss byy meeanss off riivetts iinseerteed wwhille hhot.In 18853 thee fiirstt meetall flloorr beeamss weere rollledd foor tthe Coooperr Unnionn Buuilddingg inn Neew YYorkk. IIn tthe ligght of thee prrinccipaal