Tall building shape effect on structural efficiency

Praca zawiera analizę wpływu kształtu sylwetki wieżowców na jakość ich konstrukcji przy dynamicznym obciążeniu wiatrem. Zbadano wieżowce o przekroju rury kołowej. Rozpatrzono budynki o klasycznych sylwetkach cylindra i piramidy oraz nowe propozycje w formie odwróconej piramidy, ogórka i klepsydry. Jakość konstrukcji oceniono na podstawie fundamentalnej częstości drgań własnych. Obliczenia dynamiczne wykonano metodą elementów skończonych. Ustalono hierarchię konstrukcyjnej jakości sylwetek wieżowców. Najlepsze okazały się sylwetki piramidalne, naturalne, klasyczne. Formy najgorsze to odwrócona piramida i ogórek. Wyniki pracy mogą być przydatne architektom w koncepcyjnym projektowaniu architektonicznym form wieżowców, pokazując, jakie formy są efektywne, a jakie nie i z jakiego powoduThe paper analyses the effect of shape of tall buildings on their structural efficiency under dynamic wind loading. Towers having circular-tube cross section were studied. Classical silhouettes of buildings were considered, such as cylinder and pyramid, along with novel forms including inverted pyramid, cucumber, and hourglass. The structural quality measure used was the fundamental frequency of free vibrations. Dynamic finite element analysis has been performed. Hierarchy of tower silhouettes in terms of their structural efficiency has been established. Pyramid-like natural, classic shapes have been found structurally superior. Inverted pyramid and cucumber are the worst shapes. The paper can assist the architect in the conceptual shape design of tall buildings by showing which shapes are structurally efficient and which are not, and why