高楼钢结构体系实例：艾伦大厦

1.建筑概况

美国休斯敦市于1984年建成的艾伦中心4号大厦（Four Allen Center），地下两层，地面以上51层，另有出屋面的屋顶间一层，总高度为212m，典型楼层的层高为3.96m。建筑平面采用两端为半圆弧的长矩形平面，长79.2m，宽33.5m。房屋的高宽比为6.3。大厦典型层的结构平面如图4-79a所示。

2.结构体系

（1）大楼的高宽比已超过6.0，要求采用强有力的抗侧力体系，以控制风荷载下的结构侧移和振动加速度不超过限值，决定采用高效的抗侧力立体构件——框筒，作为大楼的结构体系。

（2）建筑周边的钢框筒，采用密柱深梁型框架，柱距为4.57m。

（3）由于建筑平面狭长，长边达到79m，远远超出单一框筒的有效长度45m，需要采取结构措施，以消除风荷载下框筒长边的严重剪力滞后效应。

（4）为了不妨碍建筑内部空间的使用，在长边的中点和四分点处，各布置一道横向支撑框架，将大框筒分隔成并列的4个子框筒。为了提高横向支撑框架的抗推刚度和竖向抗弯刚度，各楼层采用了高截面的框架梁，与大截面的框架柱一并形成刚度较大的多层空腹桁架。此外，再于横向框架的中间跨度布置一列竖向支撑（图4-79b）。竖向支撑左右两侧的多层空腹桁架（即无斜杆桁架）的中间立柱，在底层截断，不到底，所以该立柱仅作为空腹桁架的竖腹杆，不承担各楼层的竖向荷载。

（5）横向支撑框架第二列柱在各楼层半高处的接头，设计成仅承受水平剪力而不承受轴力，因此，这些钢柱不需要一直做到基础，可以在底层中断（图4-79b）。

3.结构钢材及构件尺寸(www.xing528.com)

大楼主体结构所采用钢材的牌号为A36，屈服强度为250N/mm²。

三棍横向支撑框架的外柱采用方形焊接钢柱；其他钢柱均采用热轧H型钢，底层柱的截面尺寸为915mm×280mm；各层楼盖的钢梁均采用焊接工字钢，其截面高度为610mm和915mm。

图4-79 休斯敦市51层艾伦中心4号大厦

a）典型层结构平面 b）结构剖面

4.计算结果

结构的基本自振周期为4.03s。设计基本风速取41m/s，结构顶点的最大水平位移小于H/400。