Bagaimana kinerja struktur baja tipe kotak di gedung bertingkat tinggi?

2025-03-26 16:13:39

Dalam perlombaan saat ini untuk bangunan ultra-tinggi untuk menerobos kaki kaki 600 meter, Struktur baja tipe kotak telah menjadi solusi teknis inti untuk mendukung gedung pencakar langit berdasarkan sifat-sifat mekaniknya yang unik dan keunggulan konstruksi industri. Dari bingkai raksasa menara pusat Shanghai hingga sistem lapisan yang diperkuat dari Dubai Burj Khalifa, struktur baja bagian kotak menunjukkan terobosan revolusioner dalam ketahanan kekakuan lateral, efisiensi konstruksi, pemanfaatan ruang dan aspek lainnya.

I. Keuntungan yang signifikan dari kekakuan lateral

Karakteristik penampang tertutup dari struktur baja tipe kotak membuat unit massa kekakuan lateral 3-5 kali dari balok-H. Shenzhen Ping An Financial Center (599m) ​​adopts 1.8m×2.4m box section steel columns, with double-layer steel plate-concrete combined section, which controls the structural displacement angle at the apex of the structure to be within 1/600, which is better than 1/400 required by FEMA 356 specification, and the local stability coefficient is raised to 2.8 when its cross-section width/thickness ratio dioptimalkan menjadi 18: 1 untuk secara efektif menghindari kerusakan lentur di bawah gempa bumi intensitas tinggi.

Kinerja torsional yang sangat baik

Momen torsional dari inersia bagian struktur baja tipe kotak adalah 10-15 kali dari baja tipe-H dengan ukuran yang sama. Inti segitiga menara pusat Shanghai (632m) mengadopsi sistem kolom baja tipe kotak, dan sudut torsi atas hanya 0,0015RAD di bawah kondisi kerja topan grade 12, yang memenuhi kebutuhan tertinggi standar ISO 3010. Sistem peredam kental bawaan bekerja bersamaan dengan bingkai baja tipe kotak untuk mengurangi akselerasi getaran angin menjadi 0,15m/s², yang secara signifikan meningkatkan kenyamanan.

Sistem pembawa beban yang efisien

Transfer beban vertikal

Melalui mekanisme transfer gaya seragam empat arah, anggota baja bagian kotak meningkatkan kapasitas bantalan beban tekan aksial menjadi 1,3-1,5 kali dari baja balok-H yang sama. Wuhan Greenland Center (475m) mengadopsi kolom baja bagian kotak 1,5m × 2.0m, dengan gaya aksial maksimum yang dirancang 120.000kn untuk satu kolom, yang mengurangi area penampang sebesar 35% dibandingkan dengan larutan beton.

Keuntungan dari koneksi node

Diafragma melalui simpul meningkatkan kapasitas bantalan geser domain node dari bingkai baja kotak sebesar 40%. Area seismik 8 derajat dari 300 meter pengukuran proyek bertingkat tinggi menunjukkan bahwa sudut plastik simpul baja kotak dalam gempa bumi langka hanya 0,015rad, jauh lebih rendah dari batas normatif 0,03rad.

Terobosan Konstruksi Industri Keempat

Konstruksi modular

Tingkat prefabrikasi komponen baja tipe kotak dapat mencapai 95%. Citic Tower (528m) di Beijing mengadopsi modul baja tipe kotak tiga dimensi, dan kecepatan pengangkatan mencapai 800 ton dalam satu hari, yang memperpendek periode konstruksi sebesar 25% dibandingkan dengan konstruksi tradisional. Teknologi pengukuran pelacakan laser mengontrol kesalahan pemasangan pada ± 2mm/30m.

Teknologi Pengelasan Cerdas

Proses pengelasan yang dilindungi gas-gap sempit meningkatkan efisiensi pengelasan pelat baja setebal 60mm sebesar 3 kali, dan laju lulus pengujian ultrasonik satu kali jahitan las adalah 99,5%. Proyek Guangzhou East Tower (530m) menerapkan sistem pengelasan robot untuk menyelesaikan konstruksi presisi jahitan las 120 km.

V. Revolusi Efisiensi Ruang

Desain optimasi penampang

Struktur baja tipe kotak mewujudkan pemanfaatan bahan yang efisien melalui teknologi penampang variabel. Suzhou International Finance Center (450m) mengadopsi kolom baja tipe kotak tapering (1,8m × 2,4m di bagian bawah → 1,2 m × 1,6 m di bagian atas), yang menghemat 2.800 ton baja dan mengurangi biaya langsung hingga 15%.

Inovasi integrasi pipa

Rongga baja bagian kotak mengintegrasikan sistem pipa elektromekanis. Shenzhen China Resources Building (392m) meningkatkan ketinggian bersih lantai standar sebesar 0,8 m melalui sistem kontrol cerdas bawaan 0,9m × 1,2m balok baja bagian kotak, yang meningkatkan nilai leasing sebesar 20%.