ในวิศวกรรมโครงสร้างท่อเป็นระบบที่ออกแบบมาเพื่อต้านทานแรงด้านข้าง (ลม แผ่นดินไหว แรงกระแทก) โดยอาคารจะมีลักษณะเหมือนทรงกระบอกกลวงที่ยื่นออกมาตั้งฉากกับพื้น ระบบนี้ได้รับการแนะนำโดยFazlur Rahman Khanขณะทำงานอยู่ที่บริษัทสถาปัตยกรรมSkidmore, Owings & Merrill (SOM) ในสำนักงานชิคาโก^{[ 1 ]}ตัวอย่างแรกของการใช้ท่อคืออาคารอพาร์ตเมนต์ DeWitt-Chestnut สูง 43 ชั้น ซึ่งออกแบบโดย Khan และต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็นPlaza on DeWittในชิคาโกรัฐอิลลินอยส์สร้างเสร็จในปี 1966 ^{[ 2 ]}

ระบบนี้สามารถสร้างได้โดยใช้เหล็กคอนกรีตหรือโครงสร้างผสม (การใช้เหล็กและคอนกรีตแยกกัน) สามารถใช้ได้กับอาคารสำนักงาน อพาร์ตเมนต์และอาคารอเนกประสงค์อาคาร ส่วนใหญ่ที่มีความสูงเกิน 40 ชั้นที่สร้างขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้น มามีโครงสร้างประเภทนี้

แนวคิดระบบท่อตั้งอยู่บนแนวคิดที่ว่าอาคารสามารถต้านทานแรงด้านข้างได้โดยการออกแบบให้เป็นคานยื่นกลวง ที่ ตั้งฉากกับพื้น ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดของท่อ ขอบด้านนอกประกอบด้วยเสาที่เว้นระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดซึ่งเชื่อมต่อกันด้วย คาน สแปนเดลที่ ลึก ผ่านการเชื่อมต่อโมเมนต์ การประกอบเสาและคานนี้ก่อให้เกิดโครงสร้างที่แข็งแรงซึ่งเทียบเท่ากับผนังโครงสร้างที่หนาแน่นและแข็งแรงตามด้านนอกของอาคาร^{[ 3 ]}

โครงสร้างภายนอกได้รับการออกแบบให้แข็งแรงเพียงพอที่จะต้านทานแรงด้านข้างทั้งหมดที่กระทำต่ออาคาร ทำให้โครงสร้างภายในสามารถรับน้ำหนักจากแรงโน้มถ่วงได้อย่างเรียบง่าย เสาภายในมีจำนวนค่อนข้างน้อยและตั้งอยู่บริเวณแกนกลาง ระยะห่างระหว่างโครงสร้างภายนอกและแกนกลางจะรับด้วยคานหรือโครงถักและสามารถไม่มีเสาได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของโครงสร้างท่อรอบนอกโดยการถ่ายโอนน้ำหนักจากแรงโน้มถ่วงบางส่วนภายในโครงสร้างไปยังโครงสร้างท่อ และเพิ่มความสามารถในการต้านทานการพลิคว่ำจากแรงด้านข้าง

ในปี พ.ศ. 2506 ระบบโครงสร้างแบบใหม่ของท่อเฟรมได้ปรากฏขึ้นในการออกแบบและก่อสร้างตึกระฟ้าฟาซลูร์ ราห์มาน ข่านวิศวกรโครงสร้างจากบังกลาเทศ (ในขณะนั้นเรียกว่าปากีสถานตะวันออก ) ซึ่งทำงานที่Skidmore, Owings & Merrillได้นิยามโครงสร้างท่อเฟรมว่า "โครงสร้างสามมิติที่ประกอบด้วยเฟรมสาม สี่ หรืออาจมากกว่านั้น เฟรมค้ำยัน หรือผนังรับแรงเฉือน ที่เชื่อมต่อกันที่หรือใกล้ขอบเพื่อสร้างระบบโครงสร้างคล้ายท่อแนวตั้งที่สามารถต้านทานแรงด้านข้างในทุกทิศทางโดยการยื่นออกมาจากฐานราก" ^{[ 4 ]}เสาภายนอกที่เชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดก่อให้เกิดท่อ แรงด้านข้างหรือแรงแนวนอน (ลม แผ่นดินไหว แรงกระแทก) จะได้รับการรองรับโดยโครงสร้างโดยรวม พื้นผิวภายนอกประมาณครึ่งหนึ่งสามารถใช้สำหรับหน้าต่างได้ ท่อเฟรมต้องการเสาภายในน้อยลง จึงทำให้มีพื้นที่ใช้สอยมากขึ้น ในกรณีที่ต้องการช่องเปิดขนาดใหญ่ เช่น ประตูโรงรถ เฟรมท่อจะต้องถูกขัดจังหวะ โดยใช้คานถ่ายแรงเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

แนวคิดท่อของข่านได้รับแรงบันดาลใจจากบ้านเกิดของเขาในเมืองธากาประเทศบังกลาเทศ บ้านเกิดของเขาไม่มีอาคารใดสูงเกินสามชั้น นอกจากนี้ เขายังไม่เคยเห็นตึกระฟ้าด้วยตาตัวเองจนกระทั่งอายุ 21 ปี และเขาไม่เคยเข้าไปในอาคารขนาดกลางจนกระทั่งย้ายไปสหรัฐอเมริกาเพื่อเรียนต่อระดับบัณฑิตศึกษา ถึงกระนั้น สภาพแวดล้อมของบ้านเกิดของเขาในเมืองธากาก็มีอิทธิพลต่อแนวคิดอาคารท่อของเขาในภายหลัง ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากต้นไผ่ที่งอกงามอยู่รอบๆ เมืองธากา เขาพบว่าท่อกลวง เช่นเดียวกับต้นไผ่ในเมืองธากา ช่วยให้อาคารสูงมีความทนทานในแนวตั้ง^{[ 5 ]}

อาคารแรกที่ใช้โครงสร้างแบบท่อคืออาคารอพาร์ตเมนต์ DeWitt-Chestnut ซึ่งออกแบบโดย Khan และสร้างเสร็จในชิคาโกในปี 1963 ^{[ 6 ]}สิ่งนี้ได้วางรากฐานสำหรับการออกแบบโครงสร้างแบบท่อของตึกระฟ้าหลายแห่งในเวลาต่อมา รวมถึงJohn Hancock CenterและSears Tower ของเขาเอง และการก่อสร้าง World Trade Center , Petronas TowersและJin Mao Buildingสิ่งนี้ยังใช้กับตึกระฟ้าสูงอื่นๆ ส่วนใหญ่ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา รวมถึงอาคารที่สูงที่สุดในโลก ณ ปี 2020 คือBurj Khalifa ^{[ 7 ]}

นับตั้งแต่เริ่มคิดค้น ท่อชนิดนี้ได้รับการปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมกับความต้องการทางโครงสร้างที่แตกต่างกันไป

นี่คือรูปแบบที่ง่ายที่สุดของโครงสร้างทรงท่อ มันสามารถปรากฏในรูปทรงผังพื้นได้หลากหลายรูปแบบ รวมถึงสี่เหลี่ยมจัตุรัส สี่เหลี่ยมผืนผ้า วงกลม และรูปทรงอิสระ การออกแบบนี้ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในอาคารอพาร์ตเมนต์ DeWitt-Chestnut ในชิคาโก ซึ่งออกแบบโดย Khan และสร้างเสร็จในปี 1965 แต่ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดคือAon Centerและหอคอย World Trade Center ดั้งเดิม

โครงสร้างท่อค้ำยัน หรือที่เรียกว่าท่อเสริมแรงมีลักษณะคล้ายกับท่อธรรมดา แต่มีเสาภายนอกน้อยกว่าและเว้นระยะห่างกันมากกว่า มีการใช้เหล็กค้ำยันหรือผนังรับแรงเฉือน คอนกรีต ตามแนวผนังภายนอกเพื่อชดเชยจำนวนเสาที่น้อยลงโดยการเชื่อมต่อเสาเข้าด้วยกัน ตัวอย่างที่ดีที่สุดที่ใช้เหล็กค้ำยัน ได้แก่ อาคารJohn Hancock Center , Citigroup CenterและBank of China Tower

โครงสร้างเหล่านี้มีท่อแกนอยู่ภายในโครงสร้าง ซึ่งยึดลิฟต์และระบบสาธารณูปโภคอื่นๆ และมีท่ออีกท่อหนึ่งอยู่รอบนอก โดยปกติแล้วแรงโน้มถ่วงและแรงด้านข้างส่วนใหญ่จะตกอยู่กับท่อด้านนอกเนื่องจากมีความแข็งแรงมากกว่า อาคารสำนักงานโครงสร้างคอนกรีต 50 ชั้น 780 Third Avenueในแมนฮัตตันใช้ผนังรับแรงเฉือนคอนกรีตเพื่อเสริมแรงและแกนที่อยู่เยื้องศูนย์เพื่อให้ภายในไม่มีเสา^{[ 8 ]}

แทนที่จะใช้ท่อเพียงท่อเดียว อาคารประเภทนี้ประกอบด้วยท่อหลายท่อที่เชื่อมต่อกันเพื่อต้านทานแรงด้านข้าง อาคารดังกล่าวจะมีเสาภายในตามแนวขอบของท่อเมื่ออยู่ภายในขอบเขตของอาคาร ตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ วิลลิ สทาวเวอร์วันแม็กนิฟิเซนต์ไมล์และนิ วพอร์ตทาวเวอร์

นอกจากจะมีประสิทธิภาพทั้งในด้านโครงสร้างและเศรษฐกิจแล้ว ท่อที่มัดรวมกันยัง "เป็นนวัตกรรมที่มีศักยภาพในการกำหนดรูปแบบพื้นที่ทางสถาปัตยกรรมที่หลากหลาย หอคอยที่มีประสิทธิภาพไม่จำเป็นต้องมีรูปทรงกล่องอีกต่อไป หน่วยท่อสามารถมีรูปทรงต่างๆ และสามารถมัดรวมกันเป็นกลุ่มต่างๆ ได้" ^{[ 9 ]}โครงสร้างท่อที่มัดรวมกันหมายความว่า "[อาคาร] สามารถกลายเป็นประติมากรรมได้" ^{[ 10 ]}

โครงสร้างแบบไฮบริดประกอบด้วยโครงสร้างหลากหลายประเภทที่ใช้แนวคิดพื้นฐานของท่อ และเสริมด้วยโครงสร้างรองรับอื่นๆ วิธีนี้ใช้ในกรณีที่อาคารมีความบางมากจนระบบเดียวไม่สามารถให้ความแข็งแรงหรือความแข็งแงที่เพียงพอได้

อาคารสำคัญหลังสุดท้ายที่ออกแบบโดย Khan คือOne Magnificent MileและOnterie Centerในชิคาโก ซึ่งใช้การออกแบบระบบท่อแบบมัดและท่อแบบโครงถักตามลำดับ แตกต่างจากอาคารก่อนหน้านี้ของเขาซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็ก อาคารสองหลังสุดท้ายของเขากลับเป็นคอนกรีต อาคาร DeWitt-Chestnut Apartments ก่อนหน้านี้ของเขา ซึ่งสร้างในปี 1963 ในชิคาโกก็เป็นอาคารคอนกรีตที่มีโครงสร้างท่อเช่นกัน^{[ 7 ]} Trump Towerในนิวยอร์กซิตี้ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ปรับใช้ระบบนี้^{[ 11 ]}

เสาโครงตาข่ายบางแห่งมีส่วนประกอบเป็นท่อเหล็ก เช่นเสาอากาศวิทยุวอร์ซอ ที่ยึดด้วยสายเคเบิล หรือ เสา ส่งสัญญาณ 3803 กิโลเมตรแบบตั้งอิสระ

• รายชื่อสิ่งประดิษฐ์และการค้นพบของบังกลาเทศ