¿Cómo funcionan las estructuras de acero de tipo caja en edificios de gran altura?

2025-03-26 16:13:39

En la carrera actual de edificios ultra altos para romper el horizonte de 600 metros, la Estructura de acero de tipo caja se ha convertido en la solución técnica central para soportar los rascacielos en virtud de sus propiedades mecánicas únicas y ventajas de construcción industrializadas. Desde el marco gigante de la torre central de Shanghai hasta el sistema de capa reforzada de Dubai Burj Khalifa, la estructura de acero de la sección de la caja muestra avances revolucionarios en la resistencia de la rigidez lateral, la eficiencia de la construcción, la utilización del espacio y otros aspectos.

I. Ventaja significativa de la rigidez lateral

Las características de sección transversal cerradas de la estructura de acero tipo caja hacen que su unidad de rigidez lateral de masa 3-5 veces las de haz H. Shenzhen ping Un centro financiero (599m) ​​adopta 1.8m × 2.4m Sección de caja columnas de acero, con una sección combinada combinada de placa de acero de acero de doble capa, que controla el ángulo de desplazamiento estructural en el ápice de la estructura que está dentro de 1/600, que es mejor que 1/400 requerido por la especificación de FEMA 356, y el coeficiente de estabilidad local es un vaso de la costa cruzada. Optimizado para ser 18: 1 para evitar efectivamente el daño por flexión bajo terremotos de alta intensidad.

Excelente rendimiento torsional

El momento torsional de inercia de la sección de estructura de acero tipo caja es de 10-15 veces mayor que el de acero de tipo H del mismo tamaño. El núcleo triangular de la torre central de Shanghai (632m) adopta un sistema de columna de acero tipo caja, y el ángulo de torsión superior es de solo 0.0015rad en la condición de trabajo del tifón de grado 12, que cumple con el más alto requisito del estándar ISO 3010. El sistema de amortigores viscoso incorporado funciona en concierto con el marco de acero tipo caja para reducir la aceleración de vibración del viento a 0,15 m/s², lo que mejora significativamente la comodidad.

Sistema de transporte de carga eficiente

Transferencia de carga vertical

A través del mecanismo de transferencia de fuerza uniforme de cuatro vías, los miembros de la sección de la caja de acero aumentan la capacidad de carga de carga de compresión axial a 1.3-1.5 veces del mismo acero de haz H de sección transversal. Wuhan Groenland Center (475m) adopta 1,5 m × 2.0 m de columnas de acero de sección de caja, con una fuerza axial máxima diseñada de 120,000kn para una sola columna, lo que reduce el área de la sección transversal en un 35% en comparación con la solución de concreto.

Ventaja de la conexión de nodo

El diafragma a través del nodo aumenta la capacidad de soporte del dominio del nodo del marco de acero de la caja en un 40%. Un área sísmica de 8 grados de 300 metros de mediciones de proyectos súper de gran altura muestra que el ángulo de plástico del nodo de acero de la caja en terremotos raros es de solo 0.015RAD, mucho más bajo que el límite normativo de 0.03Rad.

Cuarto avance de la construcción industrializada

Construcción modular

La tasa de prefabricación de los componentes de acero tipo caja puede alcanzar el 95%. La Torre Citic (528m) en Beijing adopta módulos tridimensionales de acero tipo caja, y la velocidad de elevación alcanza 800 toneladas en un solo día, lo que acorta el período de construcción en un 25% en comparación con la construcción tradicional. La tecnología de medición de seguimiento del láser controla el error de instalación a ± 2 mm/30m.

Tecnología de soldadura inteligente

El proceso de soldadura de gas de nivel estrecho mejora la eficiencia de soldadura de una placa de acero de 60 mm de espesor en 3 veces, y la tasa de aprobación de las pruebas ultrasónicas únicas de la costura de soldadura es del 99.5%. El proyecto Guangzhou East Tower (530m) aplica un sistema de soldadura de robot para completar la construcción de precisión de las costuras de soldadura de 120 km.

V. Revolución de la eficiencia del espacio

Diseño de optimización de sección transversal

La estructura de acero de tipo de caja realiza una utilización eficiente de materiales a través de tecnología de sección transversal variable. Suzhou International Finance Center (450m) adopta columnas de acero tipo caja de cajas (1.8m × 2.4m en la parte inferior → 1.2m × 1.6m en la parte superior), lo que ahorra 2.800 toneladas de acero y reduce los costos directos en un 15%.

Innovación de integración de tuberías

La sección de la Caja de la cavidad de acero integra el sistema de tuberías electromecánicas. El edificio de recursos de Shenzhen China (392 m) aumenta la altura neta del piso estándar en 0.8m a través del sistema de control inteligente incorporado de vigas de acero de la sección de caja de 0.9m × 1.2m, lo que aumenta el valor de arrendamiento en un 20%.