Les systèmes structurels des structures en acier dans les immeubles de grande hauteur comprennent principalement les types suivants :
Système de cadre
Ses caractéristiques sont une répartition claire des forces, une disposition flexible, offrant un grand espace intérieur pour les bâtiments, et la rigidité de chaque partie de la structure est relativement uniforme, avec une grande ductilité et une longue période de vibration naturelle. Par conséquent, il n'est pas sensible à l'action sismique, a de bonnes performances sismiques, une structure simple, une standardisation et une finalisation faciles des composants et une vitesse de construction rapide. Cependant, la structure du cadre est un système structurel flexible typique, et sa rigidité latérale de la chaîne de Nessler est médiocre, ce qui peut facilement endommager les composants non structurels.
Système double anti-force latérale
Système de support de cadre en acier (panneau de mur de cisaillement)
Afin d'améliorer la rigidité latérale des cadres en acier, de résister efficacement aux charges horizontales et de réduire les déplacements entre les étages, un système de support vertical composé d'acier d'angle ou d'acier profilé est généralement disposé dans le plan du mur. Lorsque le bâtiment est plus haut, il est plus économique qu'un cadre pur. La position du support doit être appropriée. Afin de se coordonner avec la conception architecturale, il est généralement disposé entre le rebord de la fenêtre et le haut de la fenêtre inférieure, ce qui est à la fois dissimulé et peut répondre aux besoins du système de support.
En ce qui concerne la disposition des portes et des fenêtres, des formes en W, en X, en K, en chevrons et de style porte peuvent être utilisées. Charnière de support et de cadre, conçue en fonction des tiges de traction ou des tiges de compression. Lors de la conception, le nombre, la forme et la rigidité des supports peuvent être ajustés en fonction de la hauteur du bâtiment et de l'effet des forces horizontales. Afin d'améliorer efficacement la rigidité latérale de la charpente en acier, le support doit être disposé de manière fermée autour du même plan du bâtiment pour former un cerceau de renfort fermé. Le support excentrique présente une bonne ductilité et de bonnes performances de dissipation d'énergie sous l'action des tremblements de terre et peut être utilisé dans les zones à forte activité sismique.
Système de murs de refend en béton à ossature d'acier
Le système de structure de mur de cisaillement à ossature en acier est le plus couramment utilisé en Chine. Le système de structure de mur de cisaillement à ossature en acier est basé sur la fondation à ossature d'origine, afin d'augmenter la rigidité latérale de la structure et d'éviter un déplacement latéral excessif, selon le principe de rigidité globale uniforme, des murs de cisaillement ou des tubes centraux sont mis en place pour résister aux charges horizontales.
Ce système utilise des murs de cisaillement en béton armé coulés sur place dans les cages d'escalier ou d'autres parties appropriées (telles que les cloisons) comme principal système de résistance aux forces latérales de la structure, et la partie cadre supporte principalement les charges verticales. Il présente les caractéristiques d'une disposition flexible et d'une utilisation pratique de la structure du cadre, ainsi qu'une rigidité importante. Les systèmes de murs de cisaillement courants comprennent les murs de cisaillement en tôle d'acier, les murs de cisaillement supportés par des plaques d'acier encastrées et les murs de cisaillement en béton avec joints verticaux.
Système de tubes à noyau en béton avec ossature en acier
Ce système est composé d'un tube central en béton armé coulé sur place entouré d'une salle de bain (ou d'un bâtiment, d'une salle d'ascenseur) et combiné à un cadre en acier laminé à chaud en forme de H pour former une structure composite. Les caractéristiques de contrainte du système de tube central à cadre en acier sont similaires à celles du système de structure de cisaillement à cadre en béton armé. Ses caractéristiques sont une répartition claire des forces dans la structure, une rigidité antilatérale extrêmement forte du tube central, supportant principalement des charges horizontales (représentant plus de 90 % de la rigidité antilatérale totale de la structure) ; les cadres en acier supportent principalement des charges verticales et peuvent réduire la taille de la section transversale des composants en acier. Il existe déjà une grande expérience d'application en Chine.
Nouveau système anti-force latérale
Cela comprend un système de structure en treillis de cisaillement à ossature en acier, un système de structure en tube à noyau en béton à ossature en acier Changsun (mur de cisaillement) formé en combinant la disposition des cages d'ascenseur, des cages de pipeline ou des murs de cage d'escalier, et un système de structure de mur de cisaillement à plaque d'acier à ossature en acier.
La structure en acier doit supporter principalement les charges verticales, tandis que la structure en acier, la ferme de cisaillement et le mur de cisaillement fonctionnent ensemble pour supporter les charges horizontales, afin de garantir que le déplacement horizontal de la structure est contrôlé dans les limites des valeurs autorisées spécifiées dans les spécifications. Les composants de force anti-latérale peuvent être des fermes de cisaillement, des tubes à noyau en béton (murs de cisaillement) ou des murs de cisaillement en tôle d'acier. Différents systèmes de force anti-latérale peuvent être adoptés lors de la conception en fonction de la hauteur du bâtiment et de l'effet de la force horizontale.
Système de structure à treillis décalés
Il se compose de colonnes sur le côté extérieur de la maison et d'une ferme dont la portée est égale à la largeur de la maison. La hauteur de la ferme est égale à la hauteur du plancher, et les couches supérieure et inférieure sont disposées en alternance sur des colonnes adjacentes. Une extrémité de la dalle de plancher est placée sur la corde supérieure de la ferme, et l'autre extrémité est placée sur la corde inférieure de la ferme adjacente. En raison de la disposition d'une ferme à deux travées et sans colonnes au milieu, elle convient parfaitement aux bâtiments résidentiels et hôteliers qui nécessitent une disposition flexible de chaque unité.
En même temps, grâce à la disposition des compartiments de la ferme, le moment de flexion local provoqué par la corde de la ferme est réduit, ce qui rend le moment de flexion de la colonne dans le plan du cadre très faible, principalement soumis à une force axiale, ce qui est propice à la réduction de la taille de la section transversale de la colonne. La rigidité latérale du cadre est importante et le déplacement latéral est faible.
