西尔斯大厦案例分析.ppt

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1、案例分析——西尔斯大厦建筑设计和结构创新的突破项目概况建筑设计：SOM当前名称：韦莱大厦（WillisTower）（2009年后）原名称：西尔斯大厦（SearsTower）（1973-2009）地点：美国，芝加哥（233S.WackerDriveChicago,IllinoisUnitedStates）竣工时间：1973年建筑面积：418,064m2（4,455,844ft2）层数：110层（按标准计为108层）（地下三层）结构：束筒结构（用钢量161Kg/m2）高度：1,450英尺（442.1米）高度（含天线）：1,730英尺（520米）世

2、界最高纪录保持时间：1973-1998结构工程师：FazlurRahmanKhan个人笔记：西尔斯造型运用高层建筑退台的设计手法，不仅解决了抗风压的难题，还塑造了几何雕塑感的建筑形象。束筒结构的使用，让它在同时代的高层建筑中脱颖而出，还让建筑获得了无柱大空间的使用。形体生成和结构设计背景：钢铁和电梯技术推动着美国高层建筑的热潮这批建筑普遍使用钢材，结构体系未能突破框架结构和框架支撑结构两种形式。同期代表建筑特点：（总结——采用的结构体系在建筑高度无法突破，平面难有无柱式大空间）帝国大厦1框架及框架支撑结构体系的极限高度。2底面积130米*60

3、米，采用5.4*7米的等间柱网。3建筑102层汉考克中心1外框柱，斜撑，横梁构成巨大的桁架筒体结构3建筑100层形体生成和结构设计出发点：探求可以让建筑建得更高的结构体系，让西尔斯大厦成为城市的地标性建筑。探求建筑平面不断变小得设计方案，一半租赁，一半自用。设计难题：1如何建得更高？2如何建得高，而且凤吹不倒？3平面如何不断变小？设计灵感：横截面小的比横截面大的易折断单根筷子，横截面小，抗弯截面系数小，破坏强度小，临界载荷也小。易折断。一捆筷子，横截面大，抗弯截面系数变大，破坏强度变大，临界载荷也变大。难折断。思考类推：单根筷子比一捆筷子更容

4、易立起来，抵抗侧向力的能力强，不容易倒形体生成和结构设计灵感：降低风压并且达到让平面逐渐变小的设计意图形体上采用束筒结构，将九个截面相同的方形框筒集束而成，平面随层数增加而分段收缩。在51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另外两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶，形成了各层不同形式的平面形体生成和结构结构原理分析（如何做到的呢？）西尔斯大厦设计的两大突破：大厦用钢材76000吨，即1.62公斤/平方米。每平方米用钢量比采用框架剪力墙结构体系的帝国大厦降低20%，仅相当于采用5跨框架结构的50%。大厦顶部设计风

5、压为305千克力/m2，设计允许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为460毫米。解决像西尔斯大厦这样的高层建筑的关键性抗风结构问题西尔斯大厦的平面较大，设计为减小外部墙体对外力的变形，平面按模数网格布置，使多个框架筒体和内部横纵剪力墙形成筒体组合群。大大增加了建筑的刚度和抵抗侧向力的能力。整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。形体生成和结构大厦的九个束筒的八榀框架结构模型可以等效为八片均质的正交板，束筒结构结构就变成了八块各向的异

6、行板和角柱组成的实腹薄壁筒束筒结构工作原理：结构受到水平力弯曲时，平面内刚度大的楼盖将约束内服腹板框架和外侧的一起弯曲，极大的减轻各框筒柱轴力受剪力滞后而出现的受力不均。结构性能增强。侧向风力下，轴网柱如图所示。形体生成和结构分析：建筑的收筒意味着刚度的突变，为抵抗风荷载和地震作用，用加强结构腰桁架进行刚度补强，以减小水平的侧移。除此外观上能起到简单装饰的作用。转换层腰桁架腰桁架结构细部形体生成和结构外形设计上采用逐渐收的，即1～50层为9个宽度为22.9米的方形筒体组成的正方形平面；51～66层截去一对对角方筒单元；67～90层再截去另一对

7、对角方筒单元，形成十字形；91～110层由两个方筒单元直升到顶。这样做有三点好处：上部结构的某些单筒适当减少，可减小高层建筑上部的受风面积，并且扰乱大气气流，使产生的涡流对高层建筑的摇摆振动减小，从而有效地减小风力产生的侧向移动可以使建筑获得不同高度，获得不同形式的无柱大空间，适应不同公司，不同形式的活动。大厦的造型有如9个高低不一的方形筒体集束在一起，挺拔利索，简洁稳定，营造了不同层级的外形，不同方向的立面形态各不相同，突破了一般高层建筑呆板对称的造型手法。如图所示从城市不同角度下的建筑形象。不同形式的空间不同角度的形态形体生成和结构关于束

8、筒结构的优点总结：侧向刚度大，允许建筑达到很高的高度结构体系的模块可以在任意高度予以削弱，在减小横截面积的同时结构的整体性可以继续保持，因此建筑立面布置相对灵活。若