美国芝加哥韦莱大厦(西尔斯大厦)(Willis Tower) - SOM

建筑概况:
建筑设计:SOM(Skidmore, Owings & Merrill LLP)
当前名称:韦莱大厦(Willis Tower )(2009年后)
原名称:西尔斯大厦(Sears Tower)(1973-2009)
地点:美国,芝加哥(233 S. Wacker Drive Chicago, Illinois United States)
竣工时间:1973年
建筑面积:418,064 m2(4,455,844 ft2)
层数:110层(按标准计为108层)(地下三层)
结构:束筒结构(用钢量 161 Kg/m2)
高度:1,450英尺(442.1米)
高度(含天线):1,730英尺(520米)
世界最高纪录保持时间:1973 - 1998
结构工程师:Fazlur Rahman Khan
 
实拍视频:

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建筑简介:
韦莱大厦(Willis Tower),即之前为大众所周知的西尔斯大厦(Sears Tower),是位于美国伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼,曾占据世界最高建筑物头衔长达25年之久(1973 - 1998)。建筑物由SOM 公司设计,是其在“建筑的结构须自然而然地影响其外部形式”的信仰之路上不懈追求的关键明证与诠释。同时,该建筑因首次采用束筒结构而被认为是其结构工程师 Fazlur Ra​​hman Khan 的一项重大成就。



大厦的造型有如9个高低不一的方形筒体集束在一起,挺拔利索,简洁稳定,每个筒体内部都具有刚性且无内部支撑。这些筒体在下部50层捆束合并为闭合方形,50层以上则终止于不同的高度,营造出多层级的外形。这样不同方向的立面形态各不相同,突破了一般高层建筑呆板对称的造型手法。这种束筒结构体系是建筑设计与结构创新相结合的成果。


大厦的钢结构框架先进行各部分预组装,而后在基地上就地总装。轻质的建筑表皮——由黑色铝材和青铜色防眩光玻璃构成——起到内外部结构间的隔热作用,旨在维持相对恒定的温度,从而尽可能减少框架热胀冷缩的情况。
 
历史沿革
这座建筑面积达41.8万平方米(450万平方英尺)的大厦自1973年落成到1995年一直是西尔斯罗巴克公司(Sears Roebuck & Co.,)的总部,1995年后这家商贸公司将总部迁至芝加哥郊区。然而大厦的设计、灵活的楼板平面和标志性令其成为许多芝加哥公司的上佳办公地点。今天,大厦因为良好的维护,依然是芝加哥环区(Chicago’s Loop)中的活力中心。



2009年,总部在伦敦的保险经纪公司——韦莱集团,同意租用该大楼的很大比例作为办公楼,同时作为取得合同的一部分条件而取得了该建筑物的冠名权。2009年7月16日,10:00,该建筑物官方命名正式改为韦莱大厦。每天约的1.65万人到这里上班。



首个采用束筒结构的高层建筑
筒体结构是高层建筑发展史上的里程碑,它能充分发挥建筑材料的作用,它的创新是多方面的,它使现代高层建筑在技术上、经济上可行,也使高层建筑的发展出现了繁荣期。
 
两个或者两个以上框筒排列一起,即为束筒结构。束筒结构中的每一个框筒,可以是方形、矩形或者三角形等;多个框筒可以组成不同的平面形状;其中任一个筒可以根据需要在任何高度中止。
 
底层平面尺寸为68.7m * 68.7m;50层以下为9个框筒组成的束筒,51-66层是7个框筒,67-91 层为5个框筒,91层以上2个框筒。在第35层、66层和第90层,沿周边框架各设一层楼高的桁架,对整体结构起到箍的作用,提高侧向刚度和抗竖向变形的能力,束筒结构缓解了剪力滞后,柱的轴力分布比较均匀。


大厦用钢材76000吨,即1.62公斤/平方米。每平方米用钢量比采用框架剪力墙结构体系的帝国大厦降低20%,仅相当于采用5跨框架结构的50%。这种束筒结构体系概念的提出和应用是高层建筑抗风结构设计的明显进展。
 
结构设计
大厦顶部设计风压为305千克力/m2,设计允许位移(振动时允许产生的振幅)为建筑总高度的1/500,即900毫米,建成后最大风速时实测位移为460毫米。Fazlur Rahman Khan 为解决像西尔斯大厦这样的高层建筑的关键性抗风结构问题,提出了束筒结构体系的概念并付诸实践。整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构,离地面越远剪力越小,大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。


其外形的设计是逐渐上收的,即1~50层为9个宽度为22.9米的方形筒体组成的正方形平面;51~66层截去一对对角方筒单元;67~90层再截去另一对对角方筒单元,形成十字形;91~110层由两个方筒单元直升到顶。这种把上部结构的某些单筒适当减少,可减小高层建筑上部的受风面积,并且扰乱大气气流,使产生的涡流对高层建筑的摇摆振动减小,从而有效地减小风力产生的侧向移动,因此,多筒结构往往采用这种自下而上逐步减少筒体数量的方法,使得高层建筑的结构体系更加合理和经济。


大厦内有两个电梯转换厅,分设于第33层和第66层,有五个机械设备层。大厦采用了当时最先进的在房间内和各种管井、管道内普遍装设烟感器、报警器和电子控制的消防中心的消防系统。楼内的自动喷水装置在火警发生时可将水自动喷洒于任何地点。位于大厦不同高度上的屋顶平台在火警时可用于安全疏散。大厦中安装了102部电梯。一组电梯分区段停靠,从底层有高速电梯分别直达第33层和66层,再换乘区段电梯至各层;另一组从底层至顶层每层都可停靠。

观景台
在大厦的103层,有一个观景台(高1,335英尺(412.4米)),名为Skydeck,于1974年6月22日开放。是美国最高的观景台,也是芝加哥最著名的旅游景点。游客可以体验到建筑物在大风天的摇摆。在晴朗天,他们可以远远地看到伊利诺伊州的平原,密歇根湖到印第安纳州,密歇根州和威斯康星州。电梯在大约60秒内将游客带到最高点,并且让游客在上升时感受到压力变化。

2009年1月,大厦的业主开始对Skydeck进行重大改造,其中包括安装可伸缩的玻璃阳台,该玻璃阳台可以从103楼的楼面延伸出约4英尺(1.2米),宽和高均为10英尺(3米)。这些能够承受 4.5吨重量的玻璃盒子于2009年7月2日向公众开放。







 
图纸





细部








室内

老照片




获奖概况:
1976 Distinguished Building Award(BY  AIA - Chicago Chapter)
1975 Best Engineering in High Rise Construction(BY American Iron and Steel Institute)
1975 Award of Excellence(BY American Institute of Steel Construction)

本文贡献方:som官网;《高层建筑结构设计》;维基百科等;图片来源:google,wikimdeia,som等;全方组织:树状模式


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