Federal Center South Building 1202
Dette er den andre artikkelen fremhever de innovative design funksjonene I Federal Center South Building 1202. «En Verdig Innsats: Den Innovative Bruken Av Komposittbetong & Tregulv På Federal Center South» ble omtalt i APRIL 2013-utgaven AV STRUCTURE.
Den nylig fullførte Federal Center South Building 1202, som Fungerer Som Seattle-Distriktets Hovedkvarter for United States Army Corps Of Engineers (USACE), er en toppmoderne kontorbygning som følge av arkitektonisk, strukturell og konstruksjonsinnovasjon og samarbeid.
Federal Center South Building 1202, det nye hovedkvarteret For United States Army Corps Of Engineers I Seattle, Washington. Gjengitt Med tillatelse Fra Benjamin Benschneider.
en av de viktigste funksjonene Som Gjør Building 1202 så nyskapende, er bruken av et diagramsystem på konstruksjonens yttervegg. Mens diagrammet er et system som brukes i mange nye bygninger rundt om i verden, representerer bruken i Bygning 1202 en smart løsning for å møte de spesifikke kravene til dette designbyggingsprosjektet. Ved å benytte dette unike strukturelle systemet styrker bygningen samtidig som materialkostnadene reduseres og byggeplanen forkortes. Bygg 1202 ble planlagt, designet og bygget på mindre enn to og et halvt år, og holdt seg innenfor det opprinnelige byggebudsjettet på 65 millioner dollar.
i tillegg til å være en effektiv løsning på progressive kollaps-krav, spilte diagrammet en viktig rolle i konkurransefasen i design-build-prosjektet, og det var en betydelig del av bygningens arkitektoniske uttrykk og historie.
Diagramdefinert
et diagramsystem består av skrånende søyler (diagonaler) og tverrbjelker (horisontale). Diagrid-systemet For Bygg 1202 benytter en 3-etasjers modul (full byggehøyde) med boltede forbindelser mellom spandreller og diagonaler. Effektivt er diagrid-systemet en multi-etasjers truss med pin-tilkoblinger. Dette systemet skaper en effektiv og iboende redundant struktur ved å bære tyngdekraftbelastninger til fundamentet gjennom flere lastbaner.
Canted bygningen ender. Gjengitt Med tillatelse Fra Benjamin Benschneider.
Progressive Collapse Krav
SOM EN US General Services Administration (GSA) prosjekt, en AV de viktigste kravene For Federal Center South Building 1202 var at strukturen være utformet for å motstå progressiv kollaps i tilfelle av et terrorangrep. Progressiv kollaps er den uhemmede spredningen av en første lokal svikt til andre elementer i strukturen, noe som til slutt resulterer i sammenbrudd av hele strukturen eller en uforholdsmessig stor del av den. Eksempler på progressiv kollaps inkluderer Sammenbruddet Av Alfred P. Murrah Federal Building i Oklahoma City, når lokaliserte strukturelle skader forårsaket av en eksplosjon spredt over hele tyngdekraften lastbærende system, til slutt resulterer i kollaps av en stor del av bygningen.
Bygning 1202 er utformet til kravene skissert I UFC 4-023-03, Design Av Bygninger For Å Motstå Progressiv Kollaps. Målet med dette designdokumentet er å begrense antall dødsfall ved å sikre at bygninger har tilstrekkelig iboende redundans for å motstå katastrofale skader på grunn av uforutsette hendelser. KRAVENE til progressiv kollaps i UFC 4-023-03 gjelder bare for bygninger som er tre etasjer eller høyere. Denne tre historien kravet er basert på en maksimal havari terskel satt AV UFC og ikke mekanikken i progressiv kollaps.
nivået på progressiv kollaps-design er basert på Beleggskategori (OC) og bygningsfunksjon. I likhet MED OC bestemt VED BRUK AV IBC, er større risiko forbundet med tap av strukturer av høyere OC. DENNE OC dikterer hvilken metode for progressiv kollaps motstand skal brukes i design. De tre metodene for progressiv kollaps-motstand foreskrevet I UFC 4-023-03 er Tie Force-Metoden, Alternativ Banemetode og Forbedret Motstandsmetode (Se Tabell).
Tradisjonelt har krav til progressiv kollaps-motstand blitt oppfylt ved å benytte momentrammer eller bindebjelker på utsiden av bygningen, eller ved å øke medlemsstørrelser for å gi økt motstand. For Bygg 1202 ble imidlertid et diagram valgt som det primære kollapsforebyggingssystemet. Diagrammet er supplert med momentrammer på de kantede bygningsendene.
diagrid-systemet er en optimal løsning for å møte kollaps forebyggende krav fordi det er i hovedsak en multi-level truss, med diagonale kolonner fungerer som web medlemmer og de horisontale spandrels i hver etasje fungerer som truss akkorder. Den 3-etasjers diagrid-modulen som brukes Til Å Bygge 1202, skaper en 3-etasjers truss. Skulle noen av de diagonale kolonnene bli skadet under et angrep, kan de resterende delene av denne truss spenner over områder med lokalisert strukturell skade.
Typisk boltet tilkobling.
Diagrambruk Som Potensielt Lateralt Kraftmotstandssystem
de skråstilte kolonnene i diagrammet er representative for klammeparenteser i en avstivet ramme. Av denne grunn ble diagrid-systemet først utforsket for bruk som bygningens laterale system. Det er imidlertid ulemper ved bruk av diagrammet som sidesystemet. En avstivet ramme er utformet for å gi og spre energi under en seismisk hendelse. Som det primære gravitasjonsbelastningssystemet for utsiden av bygningen, kunne de skrå søylene ikke få lov til å gi under en seismisk hendelse. Byggeforskriftene krever derfor at systemer som fungerer som både den primære tyngdekraften og den laterale kraftmotstanden, skal være konstruert for å forbli elastiske under en seismisk hendelse. Derfor er responsmodifikasjonsfaktoren, R, nødvendig for å være i området 1,0 til 1,5 for å oppnå i det vesentlige elastisk oppførsel.
på skjematisk stadium ble diagrammet For Bygning 1202 analysert og designet for seismiske krefter forbundet med dette elastisitetsnivået. For En R av 1.0, medlemsstørrelser var rimelig, bare litt større enn de som kreves for kollaps forebygging, og maksimal fonner var innenfor kodekravene. Imidlertid økte antall bolter som kreves for tilkoblinger betydelig når designoverstyringsfaktorer ble vurdert. Entreprenøren foretrakk å bruke bolteforbindelser så mye som mulig for å opprettholde en rask produksjonsplan og spare kostnader forbundet med full penetreringssveiser. Lønnskostnadene forbundet med økt antall bolter som var nødvendig for å tillate diagram system for å også møte de laterale systemkravene effektivt redusert kostnadsfordelen ved å ha et dobbelt system. Til syvende og sist ble det besluttet å bruke betongskjærvegger i trappekjernene som sidesystem for bygningen, slik at både sideveis-og gravitasjonssystemene kunne optimaliseres både når det gjelder ytelse og kostnad.
Diagramsystem.
Diagrid ereksjon.
Konstruksjonsbesparelser
ved starten av prosjektet utviklet teamet en progressiv kollaps-motstandsordning ved hjelp av øyeblikksrammer, for å sammenligne med diagrid-ordningen. Dette øyeblikksrammealternativet besto av 3-etasjers øyeblikksrammer ved bygningens omkrets på en 22-fots buktmodul. Fra tidlige studier var det klart at diagrid-ordningen ga større besparelsespotensial for prosjektet når det gjelder grunnlag, materialer og fabrikasjon.
Fundamenter
Bygning 1202 ligger ved Siden Av Duwamish-Elven på ekstremt dårlig jord, og krever at bygningen støttes på drevne stålrørpeler. Disse haugene strekker seg vanligvis 150 til 170 fot under klasse for å nå et kompetent lagerlag. I moment frame ordningen, er en enkelt haug kreves i hvert øyeblikk ramme kolonne, eller hver 22 fot. I kontrast bruker diagrid-systemet en 44-fots buktmodul, noe som betyr at par skrå diagonale kolonner møter klasse hver 44-fot. Derfor ville moment ramme ordningen ha krevd dobbelt så mange hauger på omkretsen av bygningen.
Materialbesparelser
diagridsystemet gir omtrent 30% besparelse i ståltonnasje sammenlignet med et momentrammesystem. Denne besparelsen manifesteres i stor grad i spandrellene, som først og fremst blir spennings – /kompresjonselementer når diagonale kolonner blir kompromittert. Spandrelbjelkene i et tradisjonelt moment-rammesystem må motstå mye større bøyekrav for å kunne strekke seg over skadede søyler, noe som krever større, tyngre spandrelseksjoner.
Ereksjon Og Fabrikasjon
Erkjennelsen av den gamle» tid er penger «aksiom, kpff jobbet Med Sellen Construction å foreslå en enkel» tilt-up » metode for bygging av diagrids. I denne sekvensen, par av skrå søyler ble montert opp mens på bakken og sveiset sammen på toppen for å danne en trekantet montering, som deretter ble vippet på plass. De horisontale spandrellene ble deretter fløyet inn og boltet inn på plass. Denne sekvensen tillot diagridene, og derfor hele stålskjelettet, å bli reist på relativt kort tid.
sammenlignet med en momentramme, krever et diagramsystem langt færre sveisede tilkoblinger. For Bygning 1202 er det 19 apex-tilkoblinger der felt sveising er nødvendig. Boltede tilkoblinger brukes ved alle andre spandrel til diagonale kolonneforbindelser. Til sammenligning ville moment frame-ordningen studert av teamet ha krevd totalt 108 full penetreringssveiser ved alle forbindelser mellom spandreller og kolonner – mer enn fem ganger som nødvendig for diagrid-systemet.
Konferanserom på canted slutten. Gjengitt Med tillatelse Fra Benjamin Benschneider.
Arkitektoniske Uttrykk
en av de viktigste tidlige design beslutninger av prosjektgruppen var å ha strukturen av bygningen utsatt for den vestlige elv-vendt utsikt så mye som mulig, for å gjenta Corps ‘ formålsparagraf «Building Strong». Diagrammet, i sin natur som et sterkt diagonalt element som står i kontrast til de ortogonale linjene gulv, vegger og vinduer, er et sentralt element i dette uttrykket. Designteamet modulerte bygningen slik at diagrammet naturlig endte med en backslope på sørvest hjørnet og en outslope på nordvest hjørnet som et kontrapunkt. Disse skrå endene av bygningene skape lys fylt kontor og konferanserom mellomrom med vidstrakt utsikt Over Duwamish River. Diagriden er malt i hvitt for å bidra til å spre både naturlig og kunstig lys inne i bygningen, men også for å være tydelig synlig gjennom utvendig glass. Den rustfrie stålhuden på bygningen skrelles tilbake ved hovedinngangen for å fullt ut avsløre diagrammet, og skape en formell inngangsportal.
diagrammet tillot også at bygningens unike Oxbow-form kunne oppnås, noe som trakk inspirasjon fra den historiske buktende stien Til Duwamish River ved siden av stedet. Jevne overganger gjennom de buede deler av bygningen er tilrettelagt med diagram ved å benytte en tangentiell variasjon på hver etasje linje. Dette gjør at den ytre huden enkelt kan overgå gjennom hjørnene I U-formen, noe som resulterer i et jevnere utseende. Selv om bruken av skrånende kolonner resulterer i et lite tap av gulvareal direkte under kolonnen, skaper diagrammet unike og dynamiske innvendige rom.
Sammendrag
diagrammet representerer en effektiv løsning på progressive kollaps krav og bidrar til å skape en ikonisk identitet For Building 1202. Suksessen til dette designbyggingsprosjektet er en hyllest til det tidlige samarbeidet mellom arkitekten, ingeniøren og entreprenøren.▪
Prosjektteam
Eier: Generell Tjenesteadministrasjon (GSA)
Leietaker: United States Army Corps Of Engineers (USACE) Seattle District
Strukturell & Sivilingeniør: KPFF Rådgivende Ingeniører
Entreprenør: Sellen Construction
Arkitekt: ZGF Architects, llp