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美国洛杉矶新联邦法院结构工程

SOM对美国洛杉矶新法院大楼的设计肇始于让建筑“飘浮”于周围广场之上的理念。为了实现这一点,事务所设计了一个三维钢屋顶桁架系统,以悬臂方式对称延伸到建筑强健的核心筒及侧面之外。通过这种设计,系统可以支撑法院大楼的外开间,使立方体建筑呈现出独特、悬浮的形状。这便在外围建筑立柱与路边线之间形成了一定的距离,有助保护建筑物预防爆炸威胁。

鉴于建筑所处位置,抗震设计也是结构工程的一个关键考虑因素。为了控制侧向位移,屋顶桁架用作巨型连梁,将法院大楼顶层的钢筋混凝土剪力墙连为一体,从而降低发生地震时的延展性需求。在测试中,这种设计导致了侧向变形模式从单弯曲变成双弯曲,后者是更为典型的悬臂架系统,从而使峰值地震层间位移比降低30%。我们发现防屈曲支撑是最有效的连杆支撑构件,使用了9,000kN(2000千磅力)最大容量元件。

桁架系统的设计灵感来源于拓扑优化迭代的结果,该方法使用Maxwell的负载路径定理来评估效率。这种优化类似于Michell对最少重量框架的研究(或称为Michell桁架)所提出的最优布局,代表了在连续体中使用最少数量材料的最坚固布局。SOM的最终桁架几何结构类似于一个自行车车轮,与传统配置相比,桁架的钢总重量减少13%。

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