Оболочковая система
Эта система отличается максимальной жесткостью среди рассмотренных в связи с тем, что несущие конструкции расположены по внешнему контуру. Поэтому она наиболее часто применяется при проектировании самых высоких зданий – свыше 200м. Оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям жилого, административного (офисного) или многофункционального назначения.
В зависимости от архитектурного решения внешняя несущая оболочка может иметь призматическую, цилиндрическую, пирамидальную или другую форму).
Иногда оболочковая система мало отличима от оболочково-ствольной системы. Различие заключается в предусмотренном проектом распределении горизонтальной нагрузки: только на оболочку (ствол работает только на вертикальные нагрузки от перекрытия) либо на оболочку и ствол. В последнем варианте несколько утяжеляются конструкции перекрытия в связи с их включением в работу на горизонтальные воздействия. Большинство зданий все же построено по оболочково-ствольной системе. По основной оболочковой системе были построены, например, здания-близнецы WTC в Нью-Йорке.
· Несущая часть оболочкового здания (когда оболочка выполняет только несущую функцию) монолитную железобетонную оболочку с регулярно расположенными проемами, сборно-монолитную железобетонную решетку. Чаще всего в Европе последние годы выполняются оболочки монолитные из тяжелого бетона (перфорированная стена) с последующим утеплением и внешней облицовкой. В случае выполнения оболочки, совмещающей несущие и теплоизолирующие функции стены, конструкция выполняется из конструктивного легкого бетона.
· Индивидуальной специфической задачей проектирования оболочковых зданий стало решение конструкции несущей наружной оболочки, совмещающей несущие и ограждающие функции. В этом случае она представляет собой раскосную или безраскосную стальную многоярусную пространственную ферму. Вариативность таких ферм, в течение последних десятилетий прошедших внедрение, велика:
- пространственная бескаркасная многоэтажная и многопролетная решетка с частым шагом колонн и поэтажными ригелями-перемычками;
- пространственная решетчатая макроферма крупного модуля, раскосы которой охватывают 10-15 этажей, с редким шагом колонн;
- пространственная безраскосная решетка, жесткость которой повышает глухое заполнение диагонально расположенных проемов;
- решетки из диагональных стержней;
- решетки из диагональных и горизонтальных стержней;
- решетки из диагональных и ортогональных стержней.
При возрастании высоты здания свыше 200м жесткость рассмотренных конструктивных решений недостаточна и переходят к пространственным перекрестно-стержневым структурам с обязательными горизонтальными аутригерами-ростверками.
Также средством повышения жесткости оболочки может служить переход от оболочковой системы к оболочково-диафрагмовой конструкции («пучку в трубе»).
Конструкции высотных зданий непрерывно совершенствуются и становятся все более разнообразными. В последние десятилетия получают активное внедрение трубобетонные конструкции железобетонного каркаса. Их высокая несущая способность способствовала пересмотру сложившегося за последние 30лет подхода к назначению зданий выше 300м только оболочковой системы (например, 1998г две башни Петронас-Тауэр в Куала-Лумпуре высотой 452м).
Мах разм в плане зд. США иГермании отв. Треб. Естест. освещен