Avstivet stålrammesystem: hvorfor høyhus står fast?

Drevet av knappheten på moderne landressurser og press fra befolkningsvekst, har vertikal konstruksjon blitt en uunngåelig trend i moderne arkitektur. Moderne skyskrapere svever høyt til himmelen og står ruvende. Hva holder dem relativt stabile mot sterkt vindtrykk i troposfæren og gjør dem i stand til å motstå jordskjelv trygt? For å svare på dette spørsmålet, la oss se nærmere på avstivetstålrammesystem.

Tradisjonelle rene rammestrukturer har fleksible gulvoppsett og høy plassutnyttelse. Men når byggehøyden overskrider en viss grense, vil mangelen deres med utilstrekkelig sideveis strukturell stivhet dukke opp. Det er to primære løsninger for å løse dette problemet: å forstørre tverrsnittet til bjelker og søyler, eller installere avstivningssystemer. Førstnevnte vil føre til en kraftig økning i stålforbruket, mens sistnevnte kan skilte med overlegen kostnadseffektivitet. Derfor er stålrammesystemer det optimale valget for høyhus.

Den grunnleggende logikken til det avstivede stålrammesystemet ligger i det rasjonelle arrangementet av avstivningselementer for å danne en samarbeidende lastbærende mekanisme: stålrammen tåler vertikale belastninger mens avstivningene motstår horisontale krefter. En kontorbygning i Xiamen bruker et konsentrisk stålrammekonstruksjonssystem. Bærende buckling-restrained braces (BRBs) er installert i bunnen av bygningen, som fullt ut utnytter duktilitetsfordelene til stålkonstruksjoner og forbedrer strukturens seismiske ytelse i stor grad.

Det er tre primære mainstream-typer av avstivetstålrammesystemer. Den konsentriske avstivende rammen (CBF) er den mest klassiske avstivningskonfigurasjonen, hvis kjernekarakteristikk er at de sentrale aksene til avstivningselementene skjærer i midten av bjelke-søyleskjøter. Den har høy stivhet og kan effektivt kontrollere horisontal forskyvning. Skillet mellom eksentrisk avstivet ramme (EBF) fra CBF ligger i forskyvningen av dens avstivningsakser, som gjør den i stand til å kombinere den høye stivheten til konsentriske avstivere og duktiliteten til rene rammer. Energidissiperende avstivede rammer er avhengige av energispredning og dempende enheter for å danne et ideelt sidekraftmotstandsdyktig system.

I praktisk prosjektering er Buckling-Restrained Brace (BRB) den rådende løsningen og en oppgradert variant av konsentrisk avstivet rammer. Det eliminerer problemet med knekkfeil ved tradisjonelle konsentriske avstivere under kompresjon og bøying. Sammensatt av en kjernestålplate, ytre fastspenningsrør og ubundet fyllmateriale, gir BRB-er etter under belastning uten å knekke seg for å spre energi, og oppnår lik strekk- og trykkbærekapasitet samt fyldig hysteretisk ytelse.

Dessuten inkluderer CBF hovedsakelig diagonalavstivning, Chevron-avstivning (omvendt V-avstivning), V-avstivning, X-avstivning (kryssavstivning) og K-avstivning. EBF består primært av D-type (port-type), K-type, V-type og Y-type avstivninger.

Den spesifikke formen for avstivetstålrammesystemerskal velges ut fra seismiske krav og høyde på bygget. Generelt sett har tradisjonelle konsentriske avstivere lave kostnader og høy stivhet, eksentriske avstivere gir gunstig duktilitet og sterk energispredningskapasitet, og knekkbegrensede avstivere gir overlegen seismisk ytelse. Stålrammesystemer gjør det mulig for høyhus og superhøyhus å motstå sterk vind og jordskjelv, og gir også pålitelige strukturelle løsninger for vertikal byutvikling. Med 21 års omfattende erfaring er EHSS en profesjonell produsent som spesialiserer seg på fabrikasjon og installasjon av stålkonstruksjonskomponenter. Følg med på EHSS for mer profesjonell teknisk informasjon om stålkonstruksjoner.