هيكل الإطار لحزام الجمالون الصلب
من أجل ربط الأعمدة الخارجية للهيكل الإطاري بالعارضة الشريطية الداخلية، يمكن تركيب عارضات شريطية صلبة في منتصف وأعلى المبنى. يعد مبنى بنك ويسكونسن الذي تم بناؤه في ميلووكي عام 1974 مثالاً جيدًا.
هيكل أنبوب الإطار
إذا تم ربط جميع المكونات ببعضها البعض بطريقة ما، فإن المبنى بأكمله يشبه أسطوانة مجوفة أو صندوقًا صلبًا ينبعث من الأرض. في هذه المرحلة، سيحقق الهيكل بأكمله لهذا المبنى الشاهق أقصى قدر من الكفاءة في مقاومة أحمال الرياح من حيث القوة والصلابة. تم اعتماد هذا النظام الهيكلي الخاص لأول مرة في مبنى Dewitt السكني ذي اللون البني المحمر المكون من 43 طابقًا والمصنوع من الخرسانة المسلحة في شيكاغو. لكن التطبيق الأكثر لفتًا للانتباه لهذا النظام الهيكلي هو أيضًا هيكل الأنبوب المزدوج المكون من 100 طابق لمبنى مركز التجارة العالمي الذي تم بناؤه في نيويورك.
برميل دعم مائل
يمكن ترتيب الأعمدة الخارجية للمبنى بشكل منفصل عن بعضها البعض، أو يمكن ربطها معًا عن طريق مكونات الدعم المائلة المتقاطعة من خلال الخط المركزي للعارضة والعمود لتشكيل هيكل أنبوبي يعمل معًا. تم اعتماد هذا النظام الهيكلي المرتفع لأول مرة في مبنى مركز جون هانكوك في شيكاغو. كمية الفولاذ المستهلكة في هذا المشروع تعادل تلك المستخدمة في مبنى تقليدي مكون من أربعين طابقًا.
جسم الاسطوانة
مع استمرار زيادة الطلب على المباني الشاهقة، تم تصميم هيكل الأنبوب وأنبوب الجمالون الداعم المائل في حزم لتشكيل أنابيب أكبر للحفاظ على الكفاءة العالية للمبنى. يحتوي مبنى المقر الرئيسي لشركة Sears Roebuck المكون من 110 طوابق في شيكاغو على 9 أسطوانات، مقسمة إلى ثلاثة أجزاء تبدأ من الأساس. تقع المحطات الطرفية في هذه الأسطوانات المستقلة في مبانٍ ذات ارتفاعات مختلفة، مما يعكس تمامًا إمكانية تحرير الأسلوب المعماري لهذا المفهوم الهيكلي الجديد. يبلغ ارتفاع هذا المبنى 1450 قدمًا (442 مترًا) وهو أطول مبنى في العالم.
نظام الاسطوانة ذات الغلاف الرقيق
إن تصميم نظام هيكل الأنبوب هذا يهدف إلى تعزيز قدرة المباني الشاهقة على مقاومة القوى الجانبية (أحمال الرياح والزلازل) وقدرة المبنى على مقاومة الإزاحة الجانبية. إن الأسطوانة ذات القشرة الرقيقة هي قفزة كبيرة أخرى في نظام الأسطوانة. إن تقدم الأسطوانة ذات القشرة الرقيقة هو استخدام الجانب الأمامي (الجدران والألواح) للمباني الشاهقة كمكونات هيكلية تعمل مع الأسطوانة، مما يوفر طريقة فعالة للمباني الشاهقة لمقاومة الأحمال الجانبية، والحصول على مساحات داخلية لا تتطلب أعمدة، وتكاليف أقل، ونسبة كبيرة من المساحة القابلة للاستخدام إلى مساحة المبنى. وبسبب مساهمة واجهة القشرة الرقيقة، فإن مكونات أنبوب الإطار بالكامل لا تتطلب كتلة زائدة. وهذا يجعل الهيكل خفيف الوزن واقتصاديًا. جميع الأعمدة النموذجية وعوارض جدار النافذة عبارة عن مقاطع ملفوفة، مما يقلل من استخدام واستهلاك المكونات المركبة. يمكن أيضًا تقليل السُمك حول العوارض بشكل مناسب. يمكن أيضًا التحكم في حجم عارضة الجدار التي قد تشغل مساحة قيمة إلى أقصى حد ممكن. تم إنشاء هذا النظام الهيكلي واستخدامه في مركز وان ميلون بانك في بيتسبرغ. أنظمة مختلفة من الخرسانة المسلحة: على الرغم من أن المباني الشاهقة ذات الهياكل الفولاذية بدأت في وقت مبكر نسبيًا، إلا أن تطوير المباني الشاهقة المصنوعة من الخرسانة المسلحة سريع جدًا، حيث أصبحت منافسًا قويًا لأنظمة الهياكل الصلبة في كل من المباني المكتبية والمباني السكنية.
إطار الأنبوب
كما ذكرنا أعلاه، تم اعتماد مفهوم أنبوب الإطار لأول مرة من قبل مبنى شقق ديفيس المكون من 43 طابقًا. في هذا المبنى، تبلغ المسافة بين الأعمدة الخارجية 5.5 قدم (1.68 متر). يحتاج العمود الداخلي إلى دعم لوح بلا عوارض سمكه 8- بوصة. هيكل الأنبوب في الأنبوب: نوع آخر من نظام الخرسانة المسلحة للمباني المكتبية يجمع بين هياكل جدار القص التقليدية وأنابيب الإطار الخارجية. يتكون هذا النظام من إطار خارجي بمسافة صغيرة بين الأعمدة وأنبوب جدار قص صلب يحيط بمنطقة المعدات المركزية. يجعل هيكل الأنبوب في الأنبوب هذا (كما هو موضح في الشكل 2) التكلفة الإجمالية لأطول مبنى خرساني خفيف الوزن في العالم (مبنى مركز التسوق أحادي الهيكل الذي تم بناؤه في هيوستن) قابلة للمقارنة فقط بهيكل جدار القص التقليدي المكون من 35 طابقًا. كما تم تطوير نظام الوصلات بين الهياكل الفولاذية والخرسانية. يعد النظام الهجين الذي صممه Skidmore و Owens و Merrill مثالاً جيدًا. في هذا النظام، يحيط أنبوب الإطار الخرساني الخارجي بالإطار الفولاذي الداخلي، وبالتالي يجمع بين مزايا نظام الخرسانة المسلحة ونظام الهيكل الفولاذي. يستخدم مبنى Shell Plaza المكون من 52 طابقًا والذي تم بناؤه في نيو أورليانز هذا النظام. يشير الهيكل الفولاذي إلى الهيكل الذي يلعب فيه الفولاذ دورًا مهيمنًا في هياكل البناء، وهو مفهوم واسع النطاق. تتضمن معظم الهياكل الفولاذية التصميم المعماري وتكنولوجيا الهندسة والحرفية. وعادةً ما يشمل أيضًا العوارض الرئيسية والعوارض الثانوية والأعضاء والألواح والأشكال الأخرى
