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突破传统！为何管状结构让50层大楼也能无柱设计？
在建筑设计的领域，管状结构系统因其出色的抗风性与抗震性而受到广泛关注。这种结构类型能使高达50层的大楼实现无柱设计，大幅提升了空间的灵活性与可用性，成为现代摩天大楼建设的重要方向之一。
管状系统的概念
管状系统的核心概念在于，它利用外围结构的刚性来有效抵抗侧向载荷，例如风力与地震。这种设计方法使得建筑物的外围呈现类似空心圆筒的形状，并通过相互连接的外柱来形成强大的结构框架。
「管状结构能够将重力载荷有效传递至外围结构，增加承载能力的同时，让内部空间变得更加开放。」
外围这些紧密排布的支柱与深跨梁通过刚性连接形成了坚固的框架，使其成为一个稳定的结构体系。相比之下，内部柱子数量相对较少，主要集中在核心位置，这使得建筑内部的空间使用效率大幅提升。
管状结构的历史
管状结构的雏形最早出现于1963年，是由结构工程师法兹卢尔·拉赫曼·汗在芝加哥的建筑公司Skidmore, Owings & Merrill提出。他将这种结构定义为一种由多个框架或剪力墙组成的垂直管状系统，以抵抗各种方向的侧向力量。这种结构共享着外围的载荷，使得内部结构布局更为灵活。
「拉赫曼·汗的灵感来源于他的故乡达卡，他发现竹子能够以极高的强度在垂直方向上稳定生长，这促使他创造出高楼大厦的管状设计。」
1965年，首座应用管状结构的建筑——德维特-切斯特公寓楼在芝加哥竣工，随后这一设计理念影响了许多后续的摩天大楼，包括约翰·汉考克中心以及世贸中心等重要建筑。
管状结构的变体
从其最初的形式开始，管状结构经过多次改良与变化，以适应不同的建筑需求。以下是几种主要的变体：
框架管状结构
这是管状系统的最简单形式，可以呈现多样的平面形状，如方形、矩形及圆形。其中最著名的案例包括Aon中心和原世贸中心塔楼。
加梁或支撑管状结构
这种结构在设计时减少了外部柱子的数量，并在外围采用钢制支撑或混凝土剪力墙，提供额外的稳定性。知名的案例包括约翰·汉考克中心和花旗集团中心。
外壳与核心结构
这类型结构包涵内部管道核心，通常容纳电梯及其他服务系统，并有外部强化管道提供主要支持。780第三大道便是此类结构的典型例子。
集束管状结构
这些建筑由多个管状结构组合而成，并能有效抵抗侧向力。著名的威利斯塔就是这一结构的代表，这种设计使得建筑可以在不损失功能的情况下实现富有变化的形状。
混合管状结构
混合结构是管状概念与其他结构型式的结合，通常在薄型建筑中采用，以满足强度或刚度的要求。
结论
管状结构的独特性在于其能够将施加在建筑上的外部力量转化，并有效地抵御不稳定的外部环境。随着对更加灵活、高效及经济的建筑需求上升，这一设计理念也愈发显得重要。未来的高楼大厦会以何种方式持续突破传统界限，让我们拭目以待?
