La structure du cadre de la ferme à ceinture rigide
Pour relier les poteaux extérieurs de la structure à ossature avec la ferme à bande intérieure, des fermes à bande rigides peuvent être installées au milieu et au sommet du bâtiment. Le bâtiment de la Wisconsin Bank construit à Milwaukee en 1974 en est un bon exemple.
Structure tubulaire du cadre
Si tous les composants sont reliés entre eux d'une manière ou d'une autre, l'ensemble du bâtiment ressemble à un cylindre creux ou à une boîte rigide qui sort du sol. À ce stade, la structure entière de ce gratte-ciel atteindra une efficacité maximale en termes de résistance et de rigidité face aux charges de vent. Ce système structurel spécial a été adopté pour la première fois par l'immeuble d'appartements en béton armé Dewitt de 43 étages de couleur brun rougeâtre à Chicago. Mais l'application la plus frappante de ce système structurel est également la structure tubulaire jumelle de 100 étages du World Trade Center de New York.
Barre de support inclinée
Les colonnes extérieures du bâtiment peuvent être disposées séparément les unes des autres ou reliées entre elles au moyen des éléments de support transversaux inclinés par l'axe central de la poutre et de la colonne pour former une structure tubulaire qui fonctionne ensemble. Ce système structurel élevé a été adopté pour la première fois par le John Hancock Center Building à Chicago. La quantité d'acier consommée dans ce projet est équivalente à celle d'un bâtiment traditionnel de quarante étages.
Corps du cylindre
La demande de bâtiments de plus grande hauteur ne cesse d'augmenter. La structure tubulaire et le tube de support incliné sont conçus en faisceaux pour former des tubes plus grands afin de maintenir la haute efficacité du bâtiment. Le bâtiment de 110 étages du siège social de Sears Roebuck à Chicago comporte 9 cylindres, divisés en trois parties à partir des fondations. Les terminaux de ces cylindres indépendants sont situés dans des bâtiments de différentes hauteurs, ce qui reflète pleinement le potentiel de libéralisation du style architectural de ce nouveau concept structurel. Ce bâtiment mesure 442 mètres de haut et est le plus haut bâtiment du monde.
Système de cylindre à coque mince
La conception de ce système de structure tubulaire vise à améliorer la capacité des immeubles de très grande hauteur à résister aux forces latérales (charges éoliennes et sismiques) et la capacité du bâtiment à résister au déplacement latéral. Le cylindre à coque mince est une autre avancée majeure dans le système de cylindre. L'avancée du cylindre à coque mince consiste à utiliser la face avant (murs et dalles) des immeubles de grande hauteur comme composants structurels qui fonctionnent avec le cylindre, offrant un moyen efficace pour les immeubles de grande hauteur de résister aux charges latérales et d'obtenir des espaces intérieurs qui ne nécessitent pas de colonnes, ont des coûts inférieurs et ont un rapport élevé entre la surface utilisable et la surface du bâtiment. En raison de la contribution de la façade à coque mince, les composants de l'ensemble du tube de cadre ne nécessitent pas de masse excessive. Cela rend la structure à la fois légère et économique. Toutes les colonnes et solives de mur de fenêtre typiques sont des profilés laminés, minimisant l'utilisation et la consommation de composants composites. L'épaisseur autour des solives peut également être réduite de manière appropriée. La taille de la poutre murale qui peut occuper un espace précieux peut également être contrôlée dans la plus grande mesure possible. Ce système structurel a été construit et utilisé au One Mellon Bank Center de Pittsburgh. Différents systèmes en béton armé : Bien que les immeubles de grande hauteur avec des structures en acier aient commencé relativement tôt, le développement des immeubles de grande hauteur en béton armé est très rapide, devenant un concurrent sérieux des systèmes de structures rigides dans les immeubles de bureaux et les immeubles d'appartements.
Tube de cadre
Comme mentionné ci-dessus, le concept de tube à ossature a été adopté pour la première fois par l'immeuble Devis Apartments de 43 étages. Dans cet immeuble, l'espacement entre les colonnes extérieures est de 5,5 pieds (1,68 mètre). La colonne intérieure doit supporter une dalle sans poutre de 5 pouces d'épaisseur. Structure tube dans tube : Un autre type de système en béton armé pour immeubles de bureaux combine des structures de murs de cisaillement traditionnelles avec des tubes à ossature extérieure. Ce système se compose d'une ossature extérieure avec un petit espacement des colonnes et d'un tube de mur de cisaillement rigide entourant la zone centrale de l'équipement. Cette structure tube dans tube (comme illustré dans la figure 2) rend le coût global du plus haut bâtiment en béton léger du monde (le bâtiment du centre commercial à coque unique construit à Houston) comparable uniquement à une structure de murs de cisaillement traditionnelle de 35 étages. Le système d'assemblage de structures en acier et en béton a également été développé. Le système hybride conçu par Skidmore, Owens et Merrill en est un bon exemple. Dans ce système, le tube à ossature extérieure en béton entoure l'ossature intérieure en acier, combinant ainsi les avantages du système en béton armé et du système de structure en acier. L'immeuble Shell Plaza de 52 étages construit à la Nouvelle-Orléans utilise ce système. La structure en acier fait référence à la structure dans laquelle l'acier joue un rôle dominant dans les structures de bâtiment, et il s'agit d'un concept large. La plupart des structures en acier incluent la conception architecturale, la technologie d'ingénierie et l'artisanat. En général, elles comprennent également des poutres principales, des poutres secondaires, des éléments, des plaques et d'autres formes
