高層ビルの建設における一般的な構造鋼システム

構造用鋼鉄システムは、高層ビルの建設において重要な役割を果たします。適切な構造用鋼鉄システムの選択は、これらの高い構造物の安全性と性能を保証するために重要です。高層ビルにおける構造用鋼鉄システムの分類は、多様なオプションを含み、それぞれに利点と考慮点があります。本記事では、高層ビルに一般的に使用される構造用鋼鉄システムの分類について探ります。

1. 鋼構造物と高層ビルの概観

鋼構造物：

鋼構造物は、支持とフレーミングの主要な材料として鋼を使用する建物の一種です。鋼の建物は、強度、耐久性、柔軟性などの多くの利点のために、ますます人気が高まっています。

まず第一に、鋼構造物は強力で耐久性があるため、倉庫や工場のような大きなスペースを必要とする建物に適しています。さらに、火災、地震力などに対する耐性があるため、高い安全性とセキュリティを提供できます。鋼材はまた柔軟性があり、建物の所有者の要求に応じた構成に簡単に形作ることができます。

高層ビル：

高層ビルは、その目立つ高さと複数の階によって特徴付けられます。高層ビルの建設は都市開発に革命をもたらし、都市が成長する人口を収容しながら土地の使用を最大限に活用できるようにしました。鋼またはコンクリートだけで機能的な建物を建設することが実現困難であるため、高層ビルはしばしば複合構造物として分類されます。

2. 高層ビルにおける構造用鋼鉄システムの分類

ここでは、高層ビルに一般的に使用される構造用鋼鉄システムの分類を示します：

2.1 補強フレームシステム

補強フレームシステムは、垂直および横方向の荷重に抵抗するために、鋼および鉄筋コンクリート構造の両方で一般的に使用されます。これらのシステムは、建物デザインに効果的であると長い間認識されてきました。補強フレーミング、特にモーメントフレーミングでは、梁と柱の接続部が非常に強く、堅固に設計されています。これは、これらの接続部が交差するコンポーネントの元の角度を維持する役割を果たすため、重要です。梁と柱が交差する角度は、外部からの荷重や力の影響を受けても固定され、変化しません。

鉄筋コンクリートの建物では、じょうがいの自発的な剛性が補強フレーミングの理想的な選択です。鋼の建物では、関節が改良されて剛性が増し、接続部において十分な剛性が確保されています。

2.2 補強フレームおよびせん断壁フレームシステム

補強フレームシステムは、横方向の荷重に抵抗するために対角のブレース要素を使用します。これらのブレースは鋼または鉄筋コンクリートで作られ、建物のフレーム内に戦略的に配置されて安定性を提供します。一方、せん断壁フレームシステムは、横方向の力に抵抗するせん断壁と呼ばれる垂直壁を取り入れています。どちらのシステムも、風や地震力などの横方向の荷重を緩和するのに効果的であり、高層建物の設計で広く使用されています。

2.3 アウトリガーシステム

アウトリガーシステムは、建物のコアを周囲の構造に接続する横方向のトラスまたは壁（アウトリガーと呼ばれる）を使用します。これらのアウトリガーは追加の剛性を提供し、建物全体に横方向の力を均等に分散させ、全体的な安定性を向上させます。アウトリガーシステムは、中央コアを持つ高層ビルで一般的に使用され、揺れを軽減し、構造の性能を向上させるのに特に効果的です。

2.4 フレームチューブシステム

フレームチューブシステムは、鋼、鉄筋コンクリート、複合構造に適しており、従来のフレーム構造からの論理的な進歩を提供します。これらのシステムは、非常に高い建物では効率が低下する補強フレームおよびせん断壁フレームシステムの代替となります。

フレームチューブシステムは、密に配置された柱のグリッドで構成され、梁によって相互に接続され、剛性のあるチューブ状の構造を形成します。このシステムは、荷重を均等にチューブを通して分散させることにより、横方向の荷重に効果的に抵抗し、追加のブレース要素の必要性を低減します。フレームチューブシステムは優れた剛性を提供し、建築的な柔軟性を高め、高層ビルでしばしば使用されます。

2.5 補強チューブシステム

補強チューブシステムは、鋼、鉄筋コンクリート、複合構造を含むさまざまな建設方法で使用できます。これらのシステムは、チューブ状の構造の外側に対角のブレースを追加して、その剛性と効率を向上させます。このシステムは、トラストチューブまたは外部対角チューブシステムとも呼ばれ、高い高さと柱の間の大きな間隔を可能にするため、高層ビルに適しています。

補強チューブシステムは、チューブの各面に最小限の対角ブレースを利用し、コーナーの柱と同じ点で交差させることで、効果的なソリューションを提供します。補強チューブシステムは、周囲の柱が垂直および水平の荷重を一緒に支えることを保証します。その結果、構造の剛性と効率が向上し、高さと柱の間の間隔が大きくなります。

2.6 バンドルドチューブシステム

バンドルドチューブシステムは、鋼、鉄筋コンクリート、複合構造に適しています。単一のフレームチューブでは、高さと幅の両方が増大するために構造的な効率が不十分な場合、バンドルドチューブシステムが好まれます。このシステムは、横方向の力に抵抗するために協力して機能する複数の相互接続されたチューブまたはコアで構成されています。

個々のチューブまたはコアは、横方向の荷重を共有するように設計されており、構造の全体的な強度と剛性を向上させます。バンドルドチューブシステムは、建築的な柔軟性と構造的効率を提供し、高層ビルでしばしば使用されます。

上記は、高層ビルにおける一般的な構造用鋼鉄システムのいくつかです。この記事が有用な情報を提供できたことを願っています。詳細についてはBMB Steelのウェブサイトを訪れて、プレエンジニアリング鋼構造物や鋼構造物についてもっと読むことができます。また、設計コンサルティングや鋼の生産サービスについてもお問い合わせください。