background image

1

background image

CONTENTS

• Lesson 1

– Model Making Workshop - Structure of 

Tall Buildings and Towers

• Introduction to Tall Buildings
• Loads and Forces on Buildings

 Vertical Forces
 Horizontal Forces
 Internal Forces

• Typical Structural Systems in Tall Buildings
• Project Brief on Tower-Making Workshop

• Class activity

• Role Play

2

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Model Making Workshop

background image

Lesson 1

Model Making Workshop – 

Structure of Tall Buildings 

and Towers

3

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Introduction to Tall Buildings

background image

Introduction to 

Tall Buildings

Do you know these tall 
buildings?

How tall are they?

What are the structures?

4

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Introduction to Tall Buildings

background image

5

The Leaning Tower of Pisa (55.86 m) was built 
in 1372, using marble stone in a Romanesque 
style. Its current leaning 

appearance is due to 

sub-soil

 settlement.

The Eiffel Tower is a 320-m-high steel
structure that was completed in 1889 as the
entrance arch for that year’s World’s Fair.

How tall are they?

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Introduction to Tall Buildings

background image

6

The 90-m-high Royal Liver Building in
Liverpool was one of the 

first concrete 

buildings

in the world. It was completed in 1911 after 
a
Neoclassical design by Walter A. Thomas.

 © Chowells  -  Wikipedia User

• In the early 20th century, cities 

became bigger and denser. 
Urban populations were 
growing
 but land supply 
was limited
. High-rise 
buildings became an essential 
solution to the problem. 

• New technologies and 

building materials, such as 
industrial reinforced concrete, 
steel and elevators, made 
high-rise structures feasible 
and drove innovation.

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Introduction to Tall Buildings

background image

7

The 36-storey Equitable Building in New York 
was completed in 1915. Its architect, Ernest R. 
Graham, used
a Neoclassical style despite the building’s 
modernity: it
was the 

first building equipped with elevators

It triggered the implementation of height 
limits and setbacks for tall buildings to allow 
sunlight to reach street level.

The modernist Wainwright Building in 
St. Louis was completed in 1891 by 
architects Dankmar Adler & Louis 
Sullivan. Its 10-storey are supported 
by an early 

steel framing system

.

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Introduction to Tall Buildings

background image

Loads

 and 

Forces

 on 

Buildings

The statics of a building deal with its structural 
stability. According to Newton’s First Law, when an 
object is in equilibrium, the sum of all forces 
equals zero
.

What are the sources of forces that act on the 
building structure?

 

8

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Loads and Forces on Buildings

background image

9

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Loads and Forces on Buildings

There are three types of loads generally:

• Dead Load

– Dead loads are the loads of the structure and fixed 

components.

– It is a permanent force that is relatively constant for a extended 

period of time. 

– The force is gravitational.

• Live Load

– Live load is a changing force generated by mobile objects 

inside the building, such as people within the building or stock in a 
warehouse. 

– The force is gravitational.

• Environmental Load

– Environmental loads are forces acting on the building from its 

environment and may include wind, rain, earthquakes and 
temperature changes

– The forces created can be either horizontal or vertical, positive or 

negative.

background image

10

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Loads and Forces on Buildings

Vertical Forces

Dead loads 
e.g. Weight of the 
building

• Dead loads and live loads 

contribute to the vertical 
forces on the structure of 
buildings. 

• Vertical loads are transferred 

from the floors to the columns 
and walls, and eventually to 
the soil or bedrock.

• At times, environmental loads 

also act vertically.

Environmental 
loads 
e.g. Wind

background image

11

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Loads and Forces on Buildings

Horizontal Forces

• Environmental loads 

contribute most of the 
horizontal forces acting on the 
structure of a building, with 
loads from wind being the 
most common. 

• Architects refer to these 

horizontal forces as shear 
force

• Adding cross bracing or 

shear walls can improve 
structural resistance to shear 
forces.

Environmental 
loads 
e.g. Wind

background image

12

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Loads and Forces on Buildings

Internal Forces

• The internal strength of the entire 

structure must be or the total 
forces applied on the building 

• The ability to withstand all forces 

depends on the structural 
component’s
 dimensions and the 
solidity and elasticity of the 
material
.

• Internal forces :

Compressive and Tensile 
Forces

According to Newton’s Third Law, 

forces act in pairs. In structural 
terms, tensile force pulls a 
structural element apart while 
compressive force compresses it.

Torque

If opposing forces are applied at 

different points, a structural 
element may become twisted. 

Compressive 
Force

Tensile Force

Torque

Internal forces in a structural element

background image

13

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Typical Structural Systems in Tall Buildings

Typical 

Structural Systems

 in Tall Buildings

Installation of outriggers at 
the 
International Commerce 
Centre

© Raymond Wong 

background image

14

Core and Outrigger structure

• The International Commerce 

Centre is built using a ‘Core 
and Outrigger
’ concept. 

• The core at the centre of the 

building bears most of the 
vertical load, 

• while columns at the 

perimeter carry less weight 
and are thus smaller in 
dimension. 

• Loads are transferred to the 

core through steel 
outriggers that balance the 
lateral forces on the whole 
building.

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Typical Structural Systems in Tall Buildings

Outrigger connecting the core and the columns

Plan of International Commerce Centre

background image

15

Steel

• It is a common construction 

material for tall buildings 

• good performance in withstanding 

compressive and tensile forces, 
as opposed to concrete’s low 
tensile strength in compression. 

• Steel bars can be used to reinforce 

concrete to add extra structural 
performance.

• Relatively weak in fire-

resistance.

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Typical Structural Systems in Tall Buildings

Bank of China Tower

The Bank of China Tower is a steel 
trussed-tube structure. The whole 
building acts as a single tubular truss, 
with the diagonals wrapping the 
building to transfer loads.

background image

16

Truss

• Common structural element in architecture. 
• Steel members are joined together into triangular 

shapes, which are able to resist external forces

• When joined together, these triangles can form large truss 

systems that can span long distances.

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Typical Structural Systems in Tall Buildings

background image

17

Truss

Common types of truss
© Structural Building Components Association

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Lesson 1 – Typical Structural Systems in Tall Buildings

background image

Summary

• Although humans have long attempted to 

build tall structures, skyscrapers began to 
appear in our cities in the late 19th 
century as a result of technological 
breakthroughs in building materials and 
methods, including reinforced concrete, 
steel, and elevators.

18

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

background image

Summary

• Buildings bear three types of loads: dead 

loads, live loads and environmental loads

• All loads are resolved into vertical and 

horizontal forces on the structure.

• Typical structural systems used in tall 

buildings include core and outrigger 
structures, steel frames and trusses.

19

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

background image

20

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Class Activity 

Class Activity:

Model Making Workshop-

Tower

background image

21

Class Activity -

 

Model Making Workshop - Tower

Step 1- Divide the class into groups of 
four to five.

Step 2- Each group is required to build 
a tower that should be:

•  Structurally stable and aesthetically 
pleasing
•  Height
•  Weight-height ratio

Resistant to wind

Load supporting

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Class Activity 

background image

22

Class Activity -

 

Model Making Workshop - Tower

Tools needed

•  Sketching papers and pencil
•  Scissors, cutters, tape, glue
•  Different weights (10 g/ 50 g/ 100 g/ 500 
g/ 1 kg)
•  Weight scale
•  Measuring tape
•  Electric fans

Suggested materials

•  Cardboard
•  Bamboo sticks
•  Recycled cans
•  Recycled plastic bottles
•  Fishing line

| Model Making Workshop – Structure of Tall Building and Tower |

Class Activity 


Document Outline