土木工程专业英语--段兵延

Lesson4TallBuildingAlthoughtherehavebeenmanyadvancementsinbuildingconstructiontechnologyingeneral,spectacularachievementshavebeenmadeinthedesignandconstructionofultrahigh-risebuildings．虽然在建筑施工技术中，总的来说已经有了许多进步，但是在超高层建筑的设计和施工中也取得了惊人的成就。Theearlydevelopmentofhigh-risebuildingsbeganwithstructuralsteelframing．高层建筑的早期发展始于结构的钢框架。Reinforcedconcreteandstressed-skintubesystemshavesincebeeneconomicallyandcompetitivelyusedinanumberofstructuresforbothresidentialandcommercialpurposes．从那以后，钢筋混凝土和薄壳筒体体系就被竞相经济地用在了许多民用和商用结构中。Thehigh-risebuildingsrangingfrom50to110storiesthatarebeingbuiltallovertheUnitedStatesaretheresultofinnovationsanddevelopmentofnewstructuralsystems．美国各地正在修建的50～110层的高层建筑是新的结构体系改革和发展的结果。Greaterheightentailsincreasedcolumnandbeamsizestomakebuildingsmorerigidsothatunderwindloadtheywillnotswaybeyondanacceptablelimit．更大的高度需要增加柱和梁的尺寸来使建筑物的刚性更大，以便于它们在风荷载作用下不会倾斜到允许的范围之外。Excessivelateralswaymaycauseseriousrecurringdamagetopartitions,ceilings,andotherarchitecturaldetails．过分的水平倾斜将导致隔板、天花板和其他建筑物细部的严重的复发性破坏。Inaddition,excessiveswaymaycausediscomforttotheoccupantsofthebuildingbecauseoftheirperceptionofsuchmotion．此外，过分的倾斜还可能导致建筑物内部居住者的不适，因为他们感觉到了这种运动。Structuralsystemsofreinforcedconcrete,aswellassteel,takefulladvantageoftheinherentpotentialstiffnessofthetotalbuildingandthereforedonotrequireadditionalstiffeningtolimitthesway．钢筋混凝土和钢结构系统充分利用了整个建筑的固有的潜在的刚度，因此不需要额外的加强板来限制倾斜。Inasteelstructure,forexample,theeconomycanbedefinedintermsofthetotalaveragequantityofsteelpersquarefootoffloorareaofthebuilding.比如，在钢结构中，可以根据建筑物的每平方英尺楼板面积所需要钢材的总平均数量来限定经济。CurveAinFig.1representstheaverageunitweightofaconventionalframewithincreasingnumbersofstories．图1中的曲线A描绘的是传统框架随着增加的楼层数的平均单位重量。CurveBrepresentstheaveragesteelweightiftheframeisprotectedfromalllateralloads．曲线B描绘的是在框架不受任何横向荷载时平均钢材重量。Thegapbetweentheupperboundaryandthelowerboundaryrepresentsthepremiumforheightforthetraditionalcolumn-and-beamframe．上下边界之间的间隙描绘的是传统柱梁框架由高度带来的额外费用。Structuralengineershavedevelopedstructuralsystemswithaviewtoeliminatingthispremium．为了消除这种额外费用，结构工程师们已经发展了一些结构体系。Tallbuildingsinsteeldevelopedasaresultofseveraltypesofstructuralinnovations.用钢材修建的高层建筑是作为几种类型的结构的创新的结果而发展起来的。Theinnovationshavebeenappliedtotheconstructionofbothofficeandapartmentbuildings．这种创新已经被用在办公楼和公寓大楼的施工当中。Inordertotietheexteriorcolumnsofaframestructuretotheinteriorverticaltrusses,asystemofrigidbelttrussesatmid-heightandatthetopofthebuildingmaybeused.为了把框架结构的外柱连接到内部垂直桁架上，可以在建筑的中部和顶部设置刚性带状桁架系统。AgoodexampleofthissystemistheFirstWisconsinBankBuilding(1974)inMilwaukee．这种体系的一个好的例子就是密尔沃基市的威斯康星第一银行大楼。Themaximumefficiencyofthetotalstructureofatallbuilding，forbothstrengthandstiffness,toresistwindloadcanbeachievedonlyifallcolumnelementscanbeconnectedtoeachotherinsuchawaythattheentirebuildingactsasahollowtubeorrigidboxinprojectingoutoftheground．只有当所有的柱子以这样一种方式（即整个建筑作为一个中空的筒体或刚性的盒子突出于地面上）互相连接在一起时，才能获得高层建筑的整体结构对于抵抗风荷载的强度和刚度的最大功效。Thisparticularstructuralsystemwasprobablyusedforthefirsttimeinthe43-storyreinforcedconcreteDeWittChestnutApartmentBuildinginChicago．Themostsignificantuseofthissystemisinthetwinstructuralsteeltowersofthe1l0-storyWorldTradeCenterbuildinginNewYork．这种特殊的结构体系第一次使用可能是在芝加哥的这幢43层钢筋混凝土公寓大楼中。这种体系的最有意义的使用是在纽约的110层世贸中心大厦的结构钢双塔中。Theexteriorcolumnsofabuildingcanbespacedreasonablyfarapartandyetbemadetoworktogetherasatubebyconnectingthemwithdiagonalmembersintersectingatthecenterlineofthecolumnsandbeams．建筑的外柱可相隔适当远的距离，它们还能被作成一个筒体一起起作用，通过把它们和对角的构件在柱和梁的中线上交叉而连接在一起。ThissimpleyetextremelyefficientsystemwasusedforthefirsttimeontheJohnHancockCenterinChicago，usingasmuchsteelasisnormallyneededforatraditional40-storybuilding．这种简单但非常有效的体系第一次使用是在芝加哥的JohnHancock中心大楼中，它用了和传统40层楼所正常需要的一样多的钢筋。Withthecontinuingneedforlargerandtallerbuildings,theframedtubeorthecolumn-diagonaltrusstubemaybeusedinabundledformtocreatelargertubeenvelopeswhilemaintaininghighefficiency．随着对更大更高的建筑的不断需要，框筒或对顶柱桁架筒体可能被用在捆绑的形式中以形成更大的筒体外壳，同时又保持了高效力。The110-storySearsRoebuckHeadquartersBuildinginChicagohasninetubes,bundledatthebaseofthebuildinginthreerows．芝加哥的110层SearsRoebuckHeadquarters大楼有9个筒体，在大楼的基础部位被捆成了三排。Someoftheseindividualtubesterminateatdifferentheightsofthebuilding，demonstratingtheunlimitedarchitecturalpossibilitiesofthislateststructuralconcept．这些独立的筒体中的一些在大楼的不同高度处中止，这是最新的结构概念的不受限制的建筑上的可能性的一个例证。TheSearstower，ataheightof1450ft(442m)，istheworld’stallestbuilding．Thetubestructuralsystemwasdevelopedforimprovingtheresistancetolateralforces(windorearthquake)andthecontrolofdrift(1ateralbuildingmovement)inhigh-risebuilding．筒体结构体系被发展起来是为了提高高层建筑对侧向荷载（风和地震）的抵抗，以及对建筑的侧向位移的控制。Thestressed-skintubetakesthetubesystemastepfurther．薄壳筒体使筒体体系又向前迈进了一步。Thedevelopmentofthestressed-skintubeutilizesthefacadeofthebuildingasastructuralelementwhichactswiththeframedtube,thusprovidinganefficientwayofresistinglateralloadsinhigh-risebuildings，andresultingincost-effectivecolumn-freeinteriorspacewithahighratioofnettogrossfloorarea．薄壳筒体的进步是利用建筑的正面（墙或板）作为与框筒共同起作用的结构构件，为高层建筑抵抗侧向荷载提供了一个有效的途径，而且可获得节省成本、不设柱子、使用面积与建筑面积之比很高的室内空间。Becauseofthecontributionofthestressed-skinfacade，theframedmem