Diagrid structures for tall buildings are very popular among engineers and architects, thanks to the inherent qualities of structural efficiency, decorative attributes and morphological versatility. However limited academic research have been developed with focus on the structural behavior, design criteria and performance assessment of this structural system; further, the scientific contributions in literature mainly concern regular diagrids, i.e. patterns characterized by constant geometrical attributes of the base module (width and height, angle, scale). In this paper, a first step toward a systematic and comprehensive study of geometrical patterns for diagrids is provided. For this purpose, diagrid structures characterized by regular patterns are compared to alternative geometrical configurations, obtained by changing the angle of diagonals (variable-angle, VA) as well as by changing the number of diagonal (variable-density, VD) along the building height. Eight different diagrid patterns are generated and designed for a 90-story model building, according to procedures either provided in the literature or suggested by the authors. The resulting diagrid structures are assessed under gravity and wind loads and various performance parameters are evaluated on the basis of the analyses results. The comparison in terms of structural weights and performances finally allows for discussing efficiency potentials of the different patterns

چکیده

استفاده از ساختار شبکۀ مورب درساختمان های بلند، به لطف راندمان سازه ای بالای ناشی از کیفیت ذاتی آنها، همچنین خصوصیات مربوط به نمای ظاهری، و قابلیت شکل پذیر بالا، در میان مهندسان و معماران بسیار پرطرفدار است. هر چند تحقیقات دانشگاهی محدودی با تمرکز بر رفتار سازه ای، معیارهای طراحی و ارزیابی کارایی این نوع سیستم سازه ای انجام گرفته است، اما تلاش های علمی در مقالات، عمدتا به شبکه های مورب منظم مربوط می شود، به عنوان مثال، مطالعاتی که در آن، ویژگی های مربوط به الگوهای دارای قطعات یا ماژول های مبنا با خصوصیات هندسی ثابت، (پهنا، ارتفاع، زاویه، مقیاس) مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، اولین گام جهت یک مطالعۀ سیستماتیک و فراگیر در رابطه با الگوهای هندسی شبکه های مورب، برداشته شده است. برای این منظور خصوصیات سازه ای یک شبکۀ مورب دارای الگوی منظم با الگوهای دیگر با ترکیب بندی هندسی جایگزین مقایسه شده است، این الگوها توسط تغییر در زاویۀ اعضای مورب (زاویه-متغیر، VA)، همچنین بوسیلۀ تغییر در تعداد اعضای مورب (تراکم – متغیر، VD)، در امتداد ارتفاع ساختمان، بدست آمده اند. هشت الگوی مختلف شبکۀ مورب، برای مدل یک ساختمان 90 طبقه، بر اساس رویه​های ارائه شده در سایر مقالات و یا رویۀ پیشنهاد شده توسط نویسندگان، تولید و طراحی شده است. سازه های شبکۀ مورب ایجاد شده، تحت بارهای گرانشی و باد، ارزیابی شده و پارامترهای اجرایی مختلف بر اساس نتایج تحلیل ها، مورد بررسی قرار می گیرد. مقایسۀ این سازه ها در زمینۀ وزن سازه و کارایی انها می تواند در نهایت به نتیجه گیری در مورد راندمان بالقوۀ این الگوهای مختلف منتهی شود.

1-مقدمه

"اینک زمان شبکۀ مورب است" این جمله از Ian Volner، در مجلۀ انستیتو معماری امریکا، بیان کنندۀ آنست که "سیستم سازه ای بر پایۀ اعضای مورب، برای مدرنیتۀ قرن 21 در حال تبدیل شدن به یک سنبل و نشانه است [20]. مفهوم شبکۀ مورب اصلا مفهوم جدیدی نیست، انسان ها از دیرباز با پایداری ذاتی سازه های مثلثی آشنا بوده اند. بکارگیری اعضای مورب از قدیمیترین راه حل ها در سازه های فولادی به شمار می رود و با کاربرد گسترده، دارای طرفداران زیادی در بین مهندسان و معماران بوده است...