Dans le domaine de la conception architecturale, les systèmes structurels tubulaires ont attiré une attention généralisée pour leur excellente résistance au vent et aux tremblements de terre.Ce type de structure peut permettre une conception sans colonne de bâtiments jusqu'à 50 étages, améliorant considérablement la flexibilité et la disponibilité de l'espace et devenant l'une des directions importantes pour la construction de gratte-ciel modernes.
Le concept de base des systèmes tubulaires est qu'il utilise la rigidité de la structure périphérique pour résister efficacement aux charges latérales telles que le vent et les tremblements de terre.Cette méthode de conception permet à la périphérie du bâtiment d'être en forme de cylindre creux et forme un cadre structurel puissant à travers des colonnes extérieures interconnectées.
"Les structures tubulaires peuvent transmettre efficacement la charge de gravité à la structure périphérique, augmentant la capacité de charge tout en rendant l'espace interne plus ouvert."
Ces piliers et poutres de portée profondément disposés sont rigidement connectés pour former un cadre solide, ce qui en fait un système structurel stable.En revanche, le nombre de colonnes internes est relativement faible et principalement concentré dans la position centrale, ce qui améliore considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'espace à l'intérieur du bâtiment.
Le prototype de la structure tubulaire est apparu pour la première fois en 1963 et a été proposé par l'ingénieur en structure Fazlur Rahman Khan dans la société de construction de Chicago Skidmore, Owings & Merrill.Il a défini cette structure comme un système tubulaire vertical composé de trames multiples ou de murs de cisaillement pour résister aux forces latérales dans diverses directions.Cette structure partage la charge périphérique, ce qui rend la disposition de la structure interne plus flexible.
"Rahman Khan a été inspiré par sa ville natale de Dhaka. Il a découvert que le bambou pouvait pousser de manière stable dans une direction verticale avec une résistance extrêmement élevée, ce qui l'a incité à créer une conception tubulaire de grands bâtiments."
En 1965, le premier bâtiment avec une structure tubulaire, l'immeuble Dewitt-Chester, a été achevé à Chicago.
Depuis sa forme d'origine, la structure tubulaire a été améliorée et modifiée plusieurs fois pour répondre à différents besoins de construction.Voici quelques variantes majeures:
Il s'agit de la forme la plus simple d'un système tubulaire, qui peut présenter une variété de formes planes, telles que les carrés, les rectangles et les cercles.Les cas les plus célèbres incluent le centre AON et l'ancienne tour du World Trade Center.
Cette structure réduit le nombre de colonnes externes lorsqu'elle est conçue et utilise des murs de support en acier ou de cisaillement en béton à la périphérie pour offrir une stabilité supplémentaire.Les cas bien connus incluent le John Hancock Center et le Citigroup Center.
Ce type de structure comprend le noyau de pipeline interne, accueille généralement les ascenseurs et autres systèmes de service, et possède des pipelines renforcés externes pour fournir un support principal.780 Troisième avenue est un exemple typique d'une telle structure.
Ces bâtiments sont composés de plusieurs structures tubulaires et peuvent résister efficacement aux forces latérales.Le célèbre Willista est le représentant de cette structure, et cette conception permet au bâtiment d'obtenir une forme variée sans perdre sa fonction.
Les structures mixtes sont une combinaison de concepts tubulaires avec d'autres types structurels, généralement utilisés dans des bâtiments minces pour répondre aux exigences de résistance ou de rigidité.
Le caractère unique de la structure tubulaire est qu'il peut convertir les forces externes exercées sur le bâtiment et résister efficacement à un environnement externe instable.Ce concept de conception devient de plus en plus important à mesure que la demande de bâtiments plus flexibles, efficaces et économiques augmente.De quelle manière les futurs gratte-ciel continueront-ils à franchir les frontières traditionnelles?