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層ビルの秘密: なぜ「チューブ構造」が現代の超高層ビルの中核となっているのか?
超高層ビルの設計において、「管状構造」は間違いなく最も革新的なコンセプトの 1 つです。この構造システムは横方向の荷重（風、地震など）に耐える能力に優れており、高層ビルが自然の脅威に立ち向かうことを可能にします。この記事では、この構造の起源、仕組み、そして現代建築において重要な役割を果たしている理由について説明します。
管状構造の概念
管状構造のアイデアは、建物を地面に対して垂直な片持ち中空円筒として設計するというものでした。この設計により、建物はあらゆる側面からの横方向の荷重に効果的に耐えることができます。このシステムでは、建物の周囲は密集した柱で構成され、深い梁で相互接続されて、強くて堅牢なフレームを形成します。
この複合効果により、周囲のフレームがすべての横方向の荷重を支えることができ、内部構造は重力荷重のみに耐える耐荷重システムに縮小されます。
また、管状構造の内部柱の数は比較的少なく、通常は建物の中心部に配置されます。これにより、周囲の管状構造の有効性が最大化されるだけでなく、横方向の荷重による転倒に対する抵抗力も向上します。
管状構造の歴史
チューブラー構造の概念は、バングラデシュ出身の構造エンジニアであるファズルール・ラーマン・ハーン氏によって初めて提案され、1960年代にシカゴのスキッドモア・オーウィングス・アンド・メリル社（SOM）で初めて開発され、実装されました。ハーン氏は故郷の環境を建築のインスピレーションとして利用した。彼の故郷ダッカには3階建て以上の建物はなく、彼が初めて超高層ビルを見たのは21歳のときだった。
1966 年、シカゴで初めてチューブ構造を採用した建物、デウィット・チェスナット アパートメント ビルが完成し、ジョン ハンコック センターやシアーズ タワーなど、その後の多くの超高層ビルの建設への道が開かれました。Sta ら。
管状構造のバリエーション
管状構造の概念が形作られるにつれて、設計者はさまざまな構造要件に応じてそれを変更し始め、さまざまなバリエーションを形成しました。
フレーム型チューブラー構造
これは管状構造の最も基本的な形態であり、正方形、長方形、円形などのさまざまな平面形状を採用できます。デウィット・チェスナット・アパートメント・ビルは、このデザインを初めて実証した建物です。
支持またはトラス管状構造
このタイプの構造は、外側の柱に加えて、鋼鉄またはコンクリートのせん断壁によっても支えられており、外側の柱を減らしながら構造の安定性を維持します。ジョン・ハンコック・センターはその典型的な例です。
コアと周辺構造
建物の中には、内部にコアダクトを備え、通常はエレベーターやその他の設備を運ぶために設けられており、外側の構造は主に重力と横方向の荷重を支えています。
束ねられた管状構造
この構造タイプは、横方向の荷重に耐える複数のチューブで構成されており、さまざまな柔軟な建築外観を作成できます。ウィリス タワーやニューポート タワーなどの建物でこのデザインが採用されています。
結論
チューブ構造の革新的な考え方は、強力な構造サポートを提供するだけでなく、経済的利益とスペース利用の優位性も実証しています。超高層ビルのデザインが進化し続ける中、私たちは次のような疑問を抱かずにはいられません。将来の超高層ビルはどのようにして既存のデザインを打ち破り、都市のスカイラインをより創造的でダイナミックなものにしていくのでしょうか。
