專利名稱：建筑構(gòu)造體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑構(gòu)造體，更具體地，涉及具有管結(jié)構(gòu)或骨架結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)造體。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)上，框架(rahmen frame )(剛性架)是著名的高層或超高層建筑結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)造 體。所述框架由連接成三維格子形狀的柱和梁組成。然而，因?yàn)樵谒械闹虚g都安裝有梁， 上述框架的缺點(diǎn)是在很大程度上限制了內(nèi)部設(shè)計(jì)。相反，管架(tube frame)由連續(xù)不斷的安 裝在建筑物外圍的柱和連接柱的梁組成。管架可獲得一個(gè)其中沒有柱或梁的空間。因此，其 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)起來極為自由。此外，全部的建筑物是在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的，所以其抗地震和抗 風(fēng)壓的能力較強(qiáng)。
在專利文獻(xiàn)1中，形成了中央為常用區(qū)域、外部四周為居住區(qū)的外圍管架(outer peripheral tube frame ),該外圍管架結(jié)構(gòu)為具有設(shè)在居住區(qū)外圍的外圍柱和設(shè)在所述柱之間的外圍梁的 四邊形格子形狀的通用框架。在常用區(qū)域內(nèi)形成了內(nèi)圍管架，該內(nèi)圍管架結(jié)構(gòu)由內(nèi)圍柱和處 于所述內(nèi)圍柱之間的內(nèi)部梁組成。該參考專利1公開了具有外圍管架和內(nèi)圍管架的雙管結(jié)構(gòu)。
專利文獻(xiàn)2也公開了具有外圍管架和內(nèi)圍管架的雙管結(jié)構(gòu)。所述外圍管架和內(nèi)圍管架為 通用框架。
專利文獻(xiàn)3公開了一種具有外圍管架的建筑物，所述外圍管架設(shè)有支架與由豎直的柱和 水平的梁組成的通用框架的格子相交。在所述外圍框架內(nèi)部設(shè)有平板狀的橫隔板以確保其抵 抗力和堅(jiān)固的性能，如同傳統(tǒng)的框架那樣。
在傳統(tǒng)上，由六邊形格子連續(xù)不斷的連接而形成的蜂巢結(jié)構(gòu)被公認(rèn)為是堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。蜂 巢結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于建筑物和建筑物構(gòu)材(建筑物之結(jié)構(gòu)單位，如橫梁或墻等)的不同位置(如 專利文獻(xiàn)4和5等所披露的那樣)。例如專利文獻(xiàn)6公開了在應(yīng)用于管架的結(jié)構(gòu)中，通過在 水平平面內(nèi)連續(xù)連接六邊形單元而形成了蜂巢結(jié)構(gòu)。已知如上述的蜂巢結(jié)構(gòu)是通過直柱 (stud)在鉛直方向上堆疊而成的。
參考文獻(xiàn)1公開了一種具有設(shè)于曲面表層上的蜂巢狀鋼構(gòu)材的建筑物，和建筑物內(nèi)的承 重柱。在所述曲面層上的蜂巢狀鋼構(gòu)材內(nèi)，具有相同形狀的六邊形格子不是平衡地均等連接 的。格子的每條邊都不是通用的線性構(gòu)材(柱、梁等)。
專利文獻(xiàn)l:未經(jīng)審查的日本專利申請No. 2002-317565;
專利文獻(xiàn)2:未經(jīng)審查的日本專利申i青No. 2004-251056;
專利文獻(xiàn)3:未經(jīng)審查的日本專利申請No. H07-197535;
200680003880. 1
說明書第2/16頁
專利文獻(xiàn)4:未經(jīng)審查的曰本專利申請No. H09-4130; 專利文獻(xiàn)5:未經(jīng)審查的曰本專利申請No. H10-18431; 專利文獻(xiàn)6:未經(jīng)審查的日本專利申請No. H09-60301;
參考文獻(xiàn)1: "Imagining Ground Zero"(第137頁)Suzanne Stephens著，Hiroko Shimoyama 譯，2004年12月1日由Eknowledge出版。
傳統(tǒng)管架的基本結(jié)構(gòu)是內(nèi)有四邊形格子彼此相連的通用框架。四邊形格子由豎直的柱(直 柱)和水平的梁組成。為了確保高層或超高層建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性，只有一個(gè)外圍 管架是不夠的。因此設(shè)有內(nèi)管架，外圍管架和/'或內(nèi)管架的柱按一定密度以上配置。用板或特 定的梁將外圍管架和內(nèi)管架連接起來。此外，外圍管架內(nèi)部結(jié)合有次級框架。多個(gè)外圍管架 不間斷的彼此連接。在大多數(shù)情況下，前述的各種結(jié)構(gòu)限制是必須的。例如，在專利文獻(xiàn)1 和2中至少為雙層的管架是必須的，在專利文獻(xiàn)3中，設(shè)于(外圍框架)內(nèi)部的水平平板狀 的橫隔板是必須的。
當(dāng)作為管架基本構(gòu)造的由直柱和水平粱組成的通用框架作為建筑單元，被應(yīng)用于高層建 筑物，特別是超高層建筑物上時(shí)，為了確保建筑物的強(qiáng)度，必須對各種因素加以限制。因此， 設(shè)計(jì)的自由度被減少了 ，而自由度正是管架的優(yōu)點(diǎn)。
在將蜂巢結(jié)構(gòu)應(yīng)用于管架時(shí)，該蜂巢結(jié)構(gòu)設(shè)置在水平面上，通過鉛垂方向上的直柱堆疊 而成，如專利文獻(xiàn)6中所披露的那樣。像通用框架一樣，所述直柱承受著鉛垂方向上的重量。 在參考^獻(xiàn)1中，蜂巢狀鋼構(gòu)材設(shè)于表面層上；然而，必須在內(nèi)部設(shè)置承重柱，僅僅表面層 不能承受所有重量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種建筑構(gòu)造體，該建筑構(gòu)造體包括具有新穎的基本結(jié)構(gòu)的 管架，該管架的新穎的基本結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)管架的基本結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過在高層和 超高層建筑物的建筑構(gòu)造體中采用唯一的外圍管架來確保該建筑構(gòu)造體的穩(wěn)固性和抗震性。 本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的穩(wěn)固性和抗震性優(yōu)亍那些傳統(tǒng)的建筑構(gòu)造體。此外，本發(fā)明的目的還 在于獲得比傳統(tǒng)的管架構(gòu)造體更高的設(shè)計(jì)自由度。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括作為主框架的外圍管架，在所述 主框架中，具有六條邊的六邊形結(jié)構(gòu)單元的每條邊均與相鄰單元所共有，且所述每條邊均與 蜂巢狀的相鄰單元?jiǎng)傂赃B接；其中，
所述六邊形結(jié)構(gòu)單元的左右對稱，由向相反方向傾斜的兩一艮斜柱組成的兩條邊被連接在 一起，并且所有梁或板的局部分別沿水平方向設(shè)置在上邊和下邊。
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作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括多個(gè)作為主框架的板，所述多個(gè) 板之間的間距相等，所述間距等于六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度。
作為本發(fā)明的又一種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括次級框架，在該次級框架中板 與板之間的空間被分割為四層。
作為本發(fā)明的第四種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括多個(gè)作為主框架的板，所述板 與板之間的間距相等，所述間距是六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度的二分之一。
作為本發(fā)明的第五種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括次級框架，在該次級框架中板 與板之間的空間被分割為兩層。
作為本發(fā)明的第六種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括
- 一個(gè)部分具有多個(gè)作為主框架的板，所述板與板之間的間距相等，所述間距等于六邊形結(jié) 構(gòu)單元的高度；
- 一個(gè)部分具有多個(gè)作為主框架的板，所述板與板之間的間距相等，所述間距是六邊形結(jié)構(gòu) 單元的高度的二分之一。
作為本發(fā)明的第七種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括至少一根置于內(nèi)部的柱，其作 為主框架，立在外圍管架內(nèi)的鉛垂方向上。
作為本發(fā)明的第八種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括至少 一個(gè)內(nèi)框架作為主框架， 其中第二六邊形結(jié)構(gòu)單元在外圍管架內(nèi)剛性連接成蜂巢狀。
作為本發(fā)明的第九種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度是所 述外圍管架的六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一。
作為本發(fā)明的第十種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中用作為主框架的板或梁連接外圍 管架和內(nèi)管架。
作為本發(fā)明的第十一種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括設(shè)在內(nèi)管架內(nèi)部的作為主框 架的板。
作為本發(fā)明的第十二種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中內(nèi)管架的內(nèi)部是空的。 作為本發(fā)明的第十三種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中當(dāng)設(shè)有作為主框架的板時(shí)，所 述板為平板或帶梁的板。
作為本發(fā)明的第十四種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括一個(gè)T頂狀部分，在該部分 中、在外圍管架的頂部插入了多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元。
作為本發(fā)明的第十五種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括管寬改變部分，多個(gè)五邊形 結(jié)構(gòu)單元被插入在所述外圍管架的軸向上的一個(gè)部分；其中，外圍管架的寬度在管寬改變部 分的上部處的要比下部處的窄。
作為本發(fā)明的第十六種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體為包括多個(gè)建筑構(gòu)造體的擴(kuò)充型
建筑構(gòu)造體，其中每個(gè)外圍管架的一個(gè)部分的六邊形結(jié)構(gòu)單元為兩個(gè)相鄰的建筑構(gòu)造體所共 有，并且兩個(gè)相鄰的建筑構(gòu)造體纟皮此相連。
作為本發(fā)明的第十七種實(shí)施方式，所迷擴(kuò)充型建氛構(gòu)造體包括多個(gè)建筑構(gòu)造體，其中每 個(gè)建筑構(gòu)造體彼此隔開，并被梁或作為主框架的板連接在 一起。
作為本發(fā)明的第十八種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括兩個(gè)傾斜的、被連接成"X" 形或"A"形的外圍管架，其中所迷兩個(gè)傾斜的外圍管架的每一個(gè)都由蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單 元?jiǎng)傂赃B接而形成主框架。
作為本發(fā)明的第十九種實(shí)施方式，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體在兩個(gè)傾斜的外圍框架的每一個(gè) 的內(nèi)部均設(shè)有作為主框架的傾斜的內(nèi)管架，在該內(nèi)管架中第二六邊形結(jié)構(gòu)單元被剛性連接成 蜂巢狀。
以上關(guān)于本發(fā)明的概述沒有描述到本發(fā)明的所有可能特征，因此本發(fā)"月也可能是以上描 述的這些特征的進(jìn)一 步的組合。


圖1A是本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖； 圖1B是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的局部放大圖； 圖1C是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖2A是本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)比較結(jié)果展示圖2B是本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的形變比較結(jié)果展示圖2C是本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體中涉及形變的構(gòu)材的比較結(jié)果展示圖2D是本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的水平負(fù)載應(yīng)力的比較結(jié)果展示圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的外^JL透視圖4是本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖5是本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖6是本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的外觀透視圖9是一個(gè)在其內(nèi)部設(shè)有柱的實(shí)例的外觀透視圖10是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖11是在本發(fā)明的建筑構(gòu)造體內(nèi)設(shè)有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖12是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖13是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖14是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖； 圖15是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖； 圖16是一個(gè)具有內(nèi)管架的實(shí)例的外觀透視圖； 圖17是在其頂部具有穿頂狀部分的實(shí)例的外觀透視圖； 圖18是在外圍框架的局部上設(shè)有管寬改變部分的實(shí)例的外觀透視圖； 圖19是展示擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體實(shí)例的外觀透視圖，該擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體包括多個(gè)艮有圖 1A-18中的外圍管架的建筑構(gòu)造體；
圖20A是具有兩個(gè)連成"X"形狀的傾斜外圍管架的建筑構(gòu)造體的外觀透視圖； 圖20B是所述傾斜外圍管架接合處在水平方向上的簡要橫截面圖21是設(shè)在圖1A到20所示的建筑構(gòu)造體或擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體內(nèi)的次級框架的展示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將以優(yōu)選實(shí)施例為基礎(chǔ)來描述本發(fā)明，這種描述不意味著限制本發(fā)明的范圍，而只 是對本發(fā)明進(jìn)行例證。在這些實(shí)施例中描述的所有技術(shù)特征及其組合不是本發(fā)明的必要基本 要素。
圖1A到IC展示7本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的一個(gè)實(shí)施例，圖IA是外觀透視圖，圖1B是 局部放大圖，圖1C是俯視圖。
圖1A是外圍管架1，是建筑構(gòu)造體的主框架。所述外圍管架l具有一個(gè)筒(cylinder), 即管狀。該管狀的筒是通過將蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接而形成的。所述六邊形結(jié)構(gòu) 單元包括六條邊。所述管筒的軸線在鉛垂方向上延伸。所述主框架是構(gòu)造體的主要部分和基 于結(jié)構(gòu)抗力的必要的主要部分。六邊形結(jié)構(gòu)單元的每條邊都是所述主框架的結(jié)構(gòu)元件。該元 件是柱，梁，或板的局部的一部分。在圖示的實(shí)例中，六邊形結(jié)構(gòu)單元的所有邊均由柱和梁 組成。在圖示的實(shí)例中，所述的筒是有角的筒。但該筒也可以是圓筒。
本發(fā)明的建筑構(gòu)造體基本由六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，其中全部的外圍管架1均被連接成蜂 巢狀。在本發(fā)明的范圍內(nèi)或結(jié)構(gòu)力學(xué)允許的范圍內(nèi)，不管用何種方法，本發(fā)明的范圍包括將 除六邊形結(jié)構(gòu)單元之外的結(jié)構(gòu)結(jié)合到外圍管架1的一個(gè)部分的所有構(gòu)造體。
圖1B是圖1A中外圍管架1的一個(gè)部分的放大圖。圖中有六邊形結(jié)構(gòu)單元10,構(gòu)成主框 架的構(gòu)材在六條邊上分別為下邊11，上邊12，左下邊13，左上邊14,右下邊15，以及右上 邊16。六邊形格子通過各構(gòu)材連接而成。此外， 一個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元0的周圍環(huán)繞有六個(gè) 同樣形狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元。每條^1均為與該邊相鄰的六邊形結(jié)構(gòu)單元所共有。所述六邊形 結(jié)構(gòu)單元的高度的二分之一在a列和b列之間有改變；a列由多個(gè)沿鉛垂方向G相連的六邊 形結(jié)構(gòu)單元組成，b列在由多個(gè)沿鉛垂方向G相連的六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的列的旁邊。a列和b列沿管筒的周邊交替設(shè)置。
所述六邊形結(jié)構(gòu)單元10具有左右邊對稱的形狀，兩+艮斜柱沿著鉛垂方向G向相反方向 傾斜，右邊由右下邊15和右上邊16組成，所述右下邊15和右上邊16相連并位于六邊形結(jié) 構(gòu)單元10內(nèi)，該右下邊15和右上邊16為兩根斜柱，右下邊15相對沿鉛垂方向G傾斜a角， 右上邊16相對沿鉛垂方向G也傾殺+tx角。左邊由左下邊13和左上邊14組成，該左下邊13 和左上邊14類似于右下邊15和右上邊16傾斜。
在圖1C所示的例子中，外圍管架1的平面形狀幾乎是個(gè)四邊形。位于所述平面形狀內(nèi) 四角處的六邊形結(jié)構(gòu)單元10的面朝向四邊形的頂點(diǎn)。因此，所述平面形狀的四角是鋸齒狀的。 所述外圍管架1的平面形狀可以是圓形或任何多邊形。同樣，所述平面形狀也可以是包括凹 進(jìn)部分的形狀。
在一個(gè)例子中，六邊形結(jié)構(gòu)單元IO可由柱和梁組成。左下邊13,左上邊14，右下邊15， 以及右上邊16,這些邊為如前所述的斜柱，下邊11和上邊12為梁或?yàn)?反的局部,，各柱之間、 柱和梁之間、柱和板的局部之間，均為剛性連接。各柱之間、柱和板的局部之間，也可用已 知的其它方式連接。
下邊11和上邊12可以為梁，也可以為板的局部；或者其中一個(gè)為梁，另一個(gè)為板的局 部。所述板的局部，例如板的末端部分(參見下述圖4)，當(dāng)所述板從所述外圍管架1中像 懸臂 一樣突出來時(shí)，所迷板的 一部分則是所述突出部分的根部。
用作主框架的板可以是平板或帶有梁的板。下面將要述及的一個(gè)實(shí)施例就是這樣?？紤] 到無限制的自由空間，優(yōu)選平板而不是帶有梁的板。
六邊形結(jié)構(gòu)單元10的大小比例可有多種設(shè)定方式。例如，六邊形結(jié)構(gòu)單元10的高度可 設(shè)計(jì)為建筑物一層、兩層或四層樓的高度，因此，該結(jié)構(gòu)單元具有空間高度自由這一更優(yōu)越 的性能。所述六邊形結(jié)構(gòu)單元10不一定是規(guī)則的六邊形；其中位于左右兩邊的四條邊長度相 等，上下兩條邊長度相等。
圖2A-2D為本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的比較結(jié)果展示圖。參見圖2A和 圖2B所示，下面將對本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行描述。圖1A展示了具有外圍管架 的本發(fā)明的建筑構(gòu)造體。圖2A展示了本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)比較結(jié) 果；圖2B展示了本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體在水平負(fù)栽下的形變比較結(jié)果；圖 2C展示了本發(fā)明的建筑構(gòu)造休和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體中涉及形變的構(gòu)材的比較結(jié)果；圖2D展示 了本發(fā)明的建筑構(gòu)造體和傳統(tǒng)建筑構(gòu)造體的水平負(fù)載應(yīng)力的比較結(jié)果。
一般來說，管架結(jié)構(gòu)是高度穩(wěn)固的。在所述管架結(jié)構(gòu)的外周圍部分平衡地設(shè)有大量的柱 (梁或板的局部為傾斜的)。所述管架的抗震性和抗風(fēng)壓性能優(yōu)越。本發(fā)明的建筑構(gòu)造體不 但具有傳統(tǒng)管架的特征，而且具有以下效果，即所有的柱均為斜柱，且所述斜柱在上下方
向上連續(xù)不斷的連接。因此，所述管架可以長時(shí)間的承受鉛垂方向上的負(fù)栽，同時(shí)也可以在 短時(shí)間內(nèi)有效地承受水羊方向上的外力負(fù)載。也就是說，所述斜柱同時(shí)起到了支柱(pillar) 和緊綽帶(brace)的作用。
在六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的外圍管架中，由負(fù)載引起的作用于柱和梁(或板的局部)上的 瞬間彎曲應(yīng)力比同樣情況下作用于傳統(tǒng)的由直柱和水平梁組成的通用框架中的小。
圖2A(A)為本發(fā)明的外圍管架的結(jié)構(gòu)模型(六邊形式管架)，在所述外圍管架中，六邊 形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接成蜂巢狀。圖2A (B)為通用框架模型，即"直柱式管架(stud tube frame)", 所述通用框架由直柱和水平梁構(gòu)成。圖中六邊形式管架和直柱式管架的下列條件一致整體 結(jié)構(gòu)模型的平面形狀(外圍周長52.3m),平面尺寸(面積193.1m2)，以及高度(6mx5層 =30m)。兩種模型中柱和梁的交點(diǎn)數(shù)也相同。如圖2A所示，所有直柱式管架中的柱在六邊 形式管架中都被傾斜。
作為第一項(xiàng)結(jié)構(gòu)分析，圖2B首先對上述兩種管架中RC-500mmx500mm尺度內(nèi)的柱和梁 的形變情況進(jìn)行比較。具體地說，就是在兩種管架上施加水平力并分析其形變，這在首次結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)中是必要的。分析結(jié)果數(shù)據(jù)如圖2B所示，直柱式管架(B)的最大形變是50mm，而 六邊形式管架(A)的最大形變是34mm。因此，所述六邊形式管架的形變量小于所述直柱結(jié) 構(gòu)管架的形變量，六邊形式管架比直柱式管架更堅(jiān)固。
作為第二項(xiàng)結(jié)構(gòu)分析，圖2C比較了在兩種管架的形變角度同為1/250的情況下，柱和梁 構(gòu)材的截面尺寸。其結(jié)果如圖2C下方所示直柱式管架(B)所有柱和梁的尺寸是 RC-550mmx550mm,與之相比，六邊形式管架(A )的所有柱和梁的尺寸為RC-500mmx500mm。 因此，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相等的情況下，六邊形式管架的柱和梁的截面尺寸小于直柱式管架，六邊 形式管架的構(gòu)造體總體積與直柱式管架相比可縮'J、。
作為第三項(xiàng)結(jié)構(gòu)分析，圖2D比較了相同情況下直柱式管架和六邊形式管架中的應(yīng)力值。 圖2D展示了每種管架右側(cè)的每根柱和每根梁的彎矩。以瞬間值表示的典型數(shù)據(jù)列示在每張 圖的右下部。分析結(jié)果是直柱式管架(B)的柱為277kN'm，梁為393kN'm;與之相比， 六邊形式管架(A)的柱為190kN.m,梁為365 kN'm。因此，六邊形式管架的柱和梁上的彎 矩和應(yīng)力較??；六邊形式結(jié)構(gòu)單元可由更小的構(gòu)材組成，從而可使構(gòu)造體的總體積縮小。
從以上分析結(jié)果可知，由剛性連接成蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的外圍管架構(gòu)造體比 由直柱和水平梁組成的通用框架的管架構(gòu)造體更堅(jiān)固。且所述外圍管架的抗震性和抗風(fēng)壓性 能更優(yōu)越。在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，由剛性連接成蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的外圍管架構(gòu) 造體的總體積可比通用框架的管架構(gòu)造體的總體積有更進(jìn)一 步的縮小。因此，前者可節(jié)省材 料和資源，進(jìn)而節(jié)省成本。
本發(fā)明的建筑構(gòu)造體可用多種建筑材料建造，多種建筑材料包括木制、鐵骨制、RC制、
SRC制、CET制、鋼筋混 土制材料等。
圖3到21展示了本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的多個(gè)實(shí)施例，以下將對這些實(shí)施例加以描述。
類似于圖1A所示，圖3中的建筑構(gòu)造體具有由柱和梁組成的外圍管架1。在該外圍管架 1內(nèi)部設(shè)有多個(gè)板21a和21b。在鉛垂方向上相連接的a列的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，所述板21a 各自與上下邊處的梁lla相連。另一方面，在與a列相鄰的b列中的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，所 迷21b各自與上下邊處的梁1 lb相連。因此，a列中的板21a和b列中的板21b之間在鉛垂方 向上的間距為六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一。
在圖3中，與a列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的梁lla相連接的板21a的平面形狀上開有凹， 以使板21a的端部21a2從b列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面指向其后方。與b列中六邊形結(jié) 構(gòu)單元的梁lib相連接的板21b的平面形狀上也開有凹，以使板21b的端部21b2從a列 中六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面指向其后方。
圖4中的建筑構(gòu)造體具有由柱和板的局部構(gòu)成的外圍管架2。在該實(shí)施例中，鉛垂方向 上彼此連接成a列的六邊形結(jié)構(gòu)單元的上下邊處沒有梁；內(nèi)置板21a的端部21al與左右兩側(cè) 的斜柱的端部相連，從而(端部21al )構(gòu)成六邊形結(jié)構(gòu)單元的上邊和下邊。另一方面，(與 a列)相鄰的b列的六邊形結(jié)構(gòu)單元的上下邊處也沒有梁；內(nèi)置板21b的端部21bl與左右兩 側(cè)的斜柱的端邵相連，從而(端部21bl )構(gòu)成六邊形結(jié)構(gòu)單元的上邊和下迎。a列中的板21a 和b列中的板21b交叉設(shè)置，從而使得板與板之間在鉛垂方向上的間距恰好為六邊形結(jié)構(gòu)單 元高度的二分之一。
在圖4中，與a列中六邊形結(jié)構(gòu)單元相連的板21a的平面形狀上開有凹，以使板21a 的端部21a2從b列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面指向其后方。與b列中六邊形結(jié)構(gòu)單元相連 的板21b的平面形狀上也開有凹，以使板21b的端部21b2從a列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的所 在平面指向其后方。
圖5中的建筑構(gòu)造體具有外圍管架1，在該外圍管架1的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)板21a。在鉛垂方 向上彼此連接成a列的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，板21a在上下邊處與梁11a相連接。另一方面， 在與a列相鄰的b列的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，所述^反與上下邊處的梁lib不相連。
因此，(在圖5的實(shí)施例中)六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度H即為所迷^反21a之間的間距。例 如，如果所述板21a之間的間距是四層樓高，那么就可采用后述的次級框架將所述板21a之 間的空間分割為四層。圖5中每塊板21a都被設(shè)計(jì)為能蓋所迷外圍管架的個(gè)橫截面。
類似于圖1A所示，圖6中的建筑構(gòu)造體具有由柱和梁構(gòu)成的外圍管架1,在所迷外圍管 架1的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)的板21a和21b。在鉛垂方向上相連接的a列的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，所述 板21a與上下邊處的梁lla相連。另一方面，在與a列相鄰的b列中的六邊形結(jié)構(gòu)單元中， 所述21b與上下邊處的梁llb相連。因此，所述板21a和+反21b之間的間距為六邊形結(jié)構(gòu)單
元高度H的二分之一。如果所述板21a和板21b之間的間距是二層樓高，那么可采用后述的 次級框架將所述板21a和板21b之間的空間分割為二層。圖6中的板21a和板21b都被設(shè)計(jì) 為能覆蓋所述外圍管架的整個(gè)橫截面。
類似于圖1A所示，圖7中的建筑構(gòu)造體具有由柱和梁構(gòu)成的外圍管架1,在所述外圍管 架1的內(nèi)部設(shè)有多個(gè)的板21a和21b。在鉛垂方向上相連接的al列的六邊形結(jié)構(gòu)單元中，所 述板21a與上下邊處的梁lla相連。另一方面，在(與al列)相鄰的bl列中的六邊形結(jié)構(gòu) 單元中，所述21b與上下邊處的梁llb相連，因此，所述^反21a和^反21b之間的間距為六邊 形結(jié)構(gòu)單元高度H的二分之一。
圖7中，與al列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的梁11a相連的板21a的平面形狀上適當(dāng)?shù)亻_有凹槽， 以使其端部21a2從左側(cè)的bl列六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面指向其后方。另一方面，板21a 的端部21a3位于右側(cè)的b2列六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面上。與bl列中六邊形結(jié)構(gòu)單元的梁 lib相連的庫反21b的平面形狀上也適當(dāng)?shù)亻_有凹槽，以4吏其端部21b2從右側(cè)的al列六邊形 結(jié)構(gòu)單元的所在平面指向其后方。另一方面，板21b的端部21b3位于左側(cè)的a2列六邊形結(jié) 構(gòu)單元的所在平面上。
當(dāng)所述板21a和板21b的平面形狀如前所述時(shí)，在al列六邊形結(jié)構(gòu)單元的所在平面上， 在板與板之間的間隔里，六邊形結(jié)構(gòu)單元髙H的部分和高1/2H的部為、交互出現(xiàn)。
各實(shí)施例中每塊板的平面形狀如圖3到圖7所示。其本身被用作六邊形結(jié)構(gòu)單元的上邊 或下邊的板邊不能被除去，這是因?yàn)樗霭暹吺侵骺蚣艿囊徊糠?。不過，(板的>其它部分 的平面形狀可為結(jié)構(gòu)力學(xué)允許范圍內(nèi)的任意形狀
圖8中的建筑構(gòu)造體設(shè)有多個(gè)內(nèi)柱6，這些內(nèi)柱6在外圍管架1內(nèi)部的鉛垂方向上延伸。 所述內(nèi)柱6是主框架的構(gòu)成元件。所述內(nèi)柱6的數(shù)量可為一根或多根不限，但當(dāng)有多根時(shí)， 所述內(nèi)柱6的數(shù)量優(yōu)選能夠使這些內(nèi)柱6相對于外圍管架1的中心對稱的數(shù)量。除了內(nèi)柱6 的設(shè)置外，圖8的建筑構(gòu)造體與圖5的建筑構(gòu)造體完全相同。所述內(nèi)柱6貫穿每塊板21a并 支撐每塊板21a。板21a之間的間距等于六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度3
圖9中的建筑構(gòu)造體是另一個(gè)在外圍管架1的內(nèi)部設(shè)有多恨內(nèi)柱6的構(gòu)造體。除了內(nèi)柱 6的設(shè)置外，圖9的建筑構(gòu)造體與圖6的建筑構(gòu)造體完全相同，且板21a之間的間距等于六 邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一 。
圖10的建筑構(gòu)造體包括作為主框架的內(nèi)管架3,在該內(nèi)管架3中第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30 剛性連接成蜂巢狀。所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30也具有使得兩根斜柱中的每根均(相對于另 一根)向相反方向傾斜的兩邊，所述兩邊的設(shè)計(jì)使得(第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30)左右對稱。 在所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30沿水平方向上的上邊和下邊分別設(shè)有任意的梁或板的局部。柱 與柱之間，柱與梁之間，柱與板的局部之間，均為剛性連接，剛性連接的方式可為已知的各
種方式。
第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30不必與構(gòu)成外圍管架1的第一六邊形結(jié)構(gòu)單元或類似結(jié)構(gòu)完全相 同。但是，優(yōu)選該第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30的高度低于所述第一六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度，在圖 IO的例子中，前者是后者的二分之一。此外，優(yōu)選第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30上下邊的長度短 于第 一六邊形結(jié)構(gòu)單元上下邊的長度；優(yōu)選第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30每條邊的長度短于第 一六 邊形結(jié)構(gòu)單元每條邊的長度'因此，所述(第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30組成的)結(jié)構(gòu)極為堅(jiān)固， 優(yōu)選該結(jié)構(gòu)為支承建筑構(gòu)造體的核心部分。當(dāng)設(shè)置有內(nèi)管架3時(shí)，(外圍管架)分擔(dān)的負(fù)栽 被調(diào)整了，因此在這種情況下柱和梁的長度可以短于當(dāng)只有外圍管架1支承建筑構(gòu)造體時(shí)的 柱和梁的長度。所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元30不必是^見則的六邊形，^旦左右兩側(cè)四條邊的長度 相等，上下兩條邊的長度相等。
所述內(nèi)管架3內(nèi)部可設(shè)置作為主框架的板，從而使構(gòu)造體變得更堅(jiān)固。所述內(nèi)管架3的 內(nèi)部是空的，因此可在其中設(shè)置電梯、公用設(shè)備配管間、樓梯、通風(fēng)^L或類似的設(shè)施?？稍?所述內(nèi)管架3的內(nèi)部設(shè)計(jì)無論是否為主框架的構(gòu)成元件的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)可被設(shè)計(jì)為能與所 述外圍管架1的另外的主框架分擔(dān)負(fù)載。
圖11中建筑構(gòu)造體的外圍管架l的內(nèi)部設(shè)有內(nèi)管架3a， 3b， 3c和3d。該四個(gè)內(nèi)管架分 別設(shè)于(外圍管架1的)四角從而相對于外圍管架1的中心呈中心對稱。每個(gè)內(nèi)管架均穿透 外圍管架1內(nèi)的多個(gè)板21;該多個(gè)板之間的間距等于所述外圍管架的六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度 H
圖12的建筑構(gòu)造體在外圍管架1的中心設(shè)有內(nèi)管架3，圖12的建筑構(gòu)造體即為在圖10 的建筑構(gòu)造體內(nèi)再設(shè)置多個(gè)板21,所述內(nèi)管架3穿透所述多個(gè)板21;該多個(gè)板21之間的間 距等于所述外圍管架的六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度H。
圖13的建筑構(gòu)造體在外圍管架1的中心設(shè)有內(nèi)管架3，圖13的建筑構(gòu)造體即為在圖10 的建筑構(gòu)造體內(nèi)再設(shè)置多個(gè)板21,所述內(nèi)管架3穿透所述多個(gè)板21;該多個(gè)板21之間的間 距等于所述外圍管架的六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度H的二分之一。
圖14和15的建筑構(gòu)造體在外圍管架1的中心設(shè)有內(nèi)管架3，在外圍管架l內(nèi)設(shè)有板， 該板的形狀有改變。
圖16的建筑構(gòu)造體在外圍管架1的中心設(shè)有內(nèi)管架3，在圖16中，板21a的外端部21al 與外圍管架1的梁lla相連；另一方面，板21a的內(nèi)端部21a4與內(nèi)管架3的第二六邊形結(jié)構(gòu) 單元的柱相連，從而構(gòu)成所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的下邊。在圖16中，所述外圍管架l與內(nèi) 管架3通過板21a連接而成為一體。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述外圍管架可通過作為主框架的梁與所述內(nèi)管架相連(圖中 未示出)。200680003880.1
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在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，與所述外圍管架相連的板可與所述內(nèi)管架交叉設(shè)置。(圖中未 示出)。
圖17的建筑構(gòu)造體中，在外圍管架1的頂部插入了多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元40,從而形成 一個(gè)圓頂形部分4，該圓頂形部分4使管架的頂部閉合。在圖7中，管架周邊的每一列上均 插有所述五邊形結(jié)構(gòu)單元40。如圖17所示，通過適當(dāng)?shù)夭迦胛暹呅谓Y(jié)構(gòu)單元可使管架的頂 部閉合；不管所述外圍管架1的平面形狀是圓形還是圓形以外的其它形狀(如多邊形等)， 所述管架的頂部均可^L封閉。
圖18的建筑構(gòu)造體中，在外圍管架1軸方向上的一部分插有多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元50， 從而使該建筑構(gòu)造體具有了一個(gè)管寬減小的管寬改變部分5。在圖18中，在上下方向上，每 兩個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元50的頂點(diǎn)接合在一起。所述頂點(diǎn)的接合部分被插入在沿管架周邊方向的 每一列中。當(dāng)(所述管架的)平面形狀為圓形時(shí)，所述管寬即為(圓形的)直徑。當(dāng)平面形 狀為圓形以外的其它形狀(多邊形等)時(shí)，所迷管寬為平均直徑或延展寬度等。所述管寬改 變部分上部的管寬窄于其下部。該建筑構(gòu)造體在減小高層或超高層建筑物的上層負(fù)栽時(shí)較為 優(yōu)越?？稍谝粋€(gè)外圍管架軸向上的多個(gè)地點(diǎn)設(shè)置所述管寬改變部分5。
圖19是展示擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體實(shí)例的外觀透視圖，該擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體包括多個(gè)具有圖 1A-18中的外圍管架的建筑構(gòu)造體。在圖19中，四個(gè)建筑構(gòu)造體la, lb, lc和ld被設(shè)置 在四角、彼此隔開。用多個(gè)作為主框架的板24將所述四個(gè)建筑構(gòu)造體la, lb, lc和ld連接 在一起。在本實(shí)施例中，單個(gè)建筑構(gòu)造體扮演所述擴(kuò)充型建筑構(gòu)筑體的柱子的角色。每個(gè)建 筑構(gòu)造體也可通過梁連接。
作為具有多個(gè)圖1A-18中的建筑構(gòu)造體的擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其 中每個(gè)建筑構(gòu)造體相鄰接。由于所述建筑構(gòu)造體被連接在一起，因此兩個(gè)相鄰建筑構(gòu)造體中 每一個(gè)的外圍管架的六邊形結(jié)構(gòu)單元的一部分為兩者共有(圖中未示出)。所述擴(kuò)充型建筑 構(gòu)造體由連接成鏈狀的多個(gè)建筑構(gòu)造體構(gòu)成。
圖20A的建筑構(gòu)造體設(shè)有兩個(gè)連成"X"形狀的傾斜外圍管架，通過將兩個(gè)蜂巢狀的傾斜 外圍管架7a和7b的六邊形結(jié)構(gòu)單元70連接在一起而形成主框架。圖20B是所述兩個(gè)傾斜外 圍管架7a和7b接合處在水平方向上的簡要橫截面圖。每個(gè)傾斜外圍管架7a和7b的軸為傾 斜狀并在鉛垂方向上延伸。所述六邊形結(jié)構(gòu)單元70的趨向與圖1A-18中的外圍管架的六邊 形結(jié)構(gòu)單元的趨向相同。所述六邊形結(jié)構(gòu)單元70設(shè)有由兩根往相反方向傾斜、并被連接在一 起的斜柱構(gòu)成的兩條邊，該兩根斜柱沿鉛垂線向相反方向傾斜，并被設(shè)計(jì)為左右對稱。所有 梁或板的局部分別構(gòu)成所述六邊形結(jié)構(gòu)單元70水平方向上的上、下邊。柱與柱之間，柱與梁 之間，柱與板的局部之間，均為剛性連接，剛性連接的方式可為已知的各種方式。
除了連接成X形之外，兩個(gè)傾斜外圍管架還可在頂部連接成八形。含有兩個(gè)被連接成X
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形或A形的傾斜外圍管架的建筑構(gòu)造體具有卓越的抗震、抗風(fēng)壓性能
圖20A中的建筑構(gòu)造體還包括處于兩個(gè)傾斜外圍管架7a和7b內(nèi)的傾斜內(nèi)管架8a和8b， 該傾斜內(nèi)管架8a和8b通過將其蜂巢狀的第二六邊形結(jié)構(gòu)單元80剛性連接而構(gòu)成主框架。所 述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元80的趨向與圖11-16中內(nèi)管架的每個(gè)第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的趨向相 同。也就是說，所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元80具有由兩根被連接在一起的鈄柱組成的i力.該兩 根斜柱沿鉛垂線向相反方向傾斜，并被設(shè)計(jì)為左右對稱。所有梁或4反的局部分別構(gòu)成所述六 邊形結(jié)構(gòu)單元80的上、下邊。柱與柱之間，柱與梁之間，柱與板的局部之間，均為剛性連接， 剛性連接的方式可為已知的各種方式。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，傾斜內(nèi)管架8a和8b不在傾斜外圍管架7a和7b的連接處交迭； 所述傾斜內(nèi)管架8a和8b相鄰接或相分離，當(dāng)它們相鄰接時(shí)，所述傾斜內(nèi)管架8a和8b直才妾 相連；而當(dāng)它們相分離時(shí)，所述傾斜內(nèi)管架8a和8b通過作為主框架的板或梁相連接。所述 作為主框架的板或梁可設(shè)置在所述傾斜內(nèi)管架8a和8b內(nèi)。所述傾斜內(nèi)管架8a和8b的內(nèi)部 是空的，因此可在其中設(shè)置電梯、公用設(shè)備配管間等。
圖21簡單展示了一種含有次級框架25a, 25b和25c的建筑構(gòu)造體，所述次級框架設(shè)在 圖1A-20所示的建筑構(gòu)造體或擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體的外圍管架或傾斜外圍管架的內(nèi)部。主框 架的板21之間的間距等于六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度(如圖21 (A)所示)，所述板間距相當(dāng)于 建筑物四層樓的高度；因此，主框架的板21a之間的空間被三塊板25a， 25b和25c分割為四 層。
如圖21(B)所示，板21設(shè)在六邊形結(jié)構(gòu)單元的上下邊處。當(dāng)所述六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度 為四層樓高時(shí)，三個(gè)次級框架25a， 25b和25c的全部或部分可被隔開，也可被連接在一起。 接受所述次級框架的凸起處26a, 26b和26c設(shè)在所述六邊形結(jié)構(gòu)單元左右兩邊的斜柱內(nèi)側(cè)。
如圖21(C)所示，六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的中點(diǎn)處設(shè)有主框架的板21,當(dāng)所述六邊形結(jié)構(gòu) 單元的高度為四層樓高時(shí)，兩個(gè)次級框架25a和25c的全部或部分可被隔開，也可被連接在 一起。 .
次級框架是對在結(jié)構(gòu)上被分割的每一層構(gòu)成支承的構(gòu)造體的一部分，但次級框架不一定 要具有抗震和抗風(fēng)壓性能，因此所述次級框架可適當(dāng)?shù)胤珠_和連接。通過采用次級框架，實(shí) 現(xiàn)了 二維和三維空間的高(設(shè)計(jì))自由度。
在具有本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)造體中，主框架的外圍管架由蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單 元?jiǎng)傂赃B接而成；所述主框架構(gòu)成建筑構(gòu)造體的主要部分，并且是支承所迷構(gòu)造體的基本的 主要部分。每個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元的形狀均為六邊形格子形狀，當(dāng)所述六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B 接成蜂巢狀時(shí)，六邊形格子的每條邊均為與其相鄰格子所共有。蜂巢狀剛性連接的體為管 狀，從而得以實(shí)現(xiàn)極其堅(jiān)固的管架。每個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元均由主框架的構(gòu)材，如柱或板的局
部所構(gòu)成。如上所述，本發(fā)明的由六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的外圍管架中，梁(或板的局部)在 水平方向上不連續(xù)，柱由呈Z字形連續(xù)的斜柱構(gòu)成，這些特征完全不同于傳統(tǒng)樞架的管架。 本發(fā)明的由六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的外圍管架內(nèi)的管架的外周面由蜂巢結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這個(gè)特征不 同于傳統(tǒng)的六邊形管架，該(傳統(tǒng))六邊形管架在常規(guī)水平面上設(shè)置蜂巢狀結(jié)構(gòu)，并通過一 根直柱堆壘起來。
作為高層或超高層建筑物的主框架，在本發(fā)明的建筑構(gòu)造體內(nèi)，唯一的外圍管架可獲得 整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性；也就是說，不一定要設(shè)置雙管，內(nèi)部橫隔板，或前述傳 統(tǒng)技術(shù)中的內(nèi)部支承柱等；從而可以減少構(gòu)材體積，縮短建筑時(shí)間，并獲得自由的內(nèi)部空間。 六邊形單元的蜂巢狀連接結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)技術(shù)不同，但有一個(gè)特征與剛性連接的納米碳管的連接 結(jié)構(gòu)相同，在所述納米碳管結(jié)構(gòu)中，碳原子被連接成蜂巢狀，納米碳管的整體為管狀，納米 碳管具有高穩(wěn)定性，尤其是在彎曲或拉伸時(shí)。
在本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中，管架對任何方位的水平負(fù)栽均具有極大的承載力。所述管架 在由六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的外圍管架內(nèi)的所有柱和梁(或板的局部)之間保持平衡的穩(wěn)定連
接。因此，負(fù)載在本發(fā)明的管架的柱和梁(或板的局部)連接處引起的應(yīng)力小于其在通用框 架的外圍管架中所引起的所迷應(yīng)力。這是因?yàn)閺澢鷳?yīng)力的一部分已^L轉(zhuǎn)化為構(gòu)材(斜柱，梁 等等)的軸向力而被傳播。通用的RC等制的構(gòu)材在壓力下非常堅(jiān)固，因此，其長于承受軸 向力。
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，同 一水平負(fù)載在由六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的外圍管架上引起的形變小 于其在由具有直柱和水平梁的通用框架組成的傳統(tǒng)外圍管架上引起的形變.所述六邊形結(jié)構(gòu) 單元?jiǎng)傂赃B接成本發(fā)明的蜂巢狀。因此，在水平負(fù)載下產(chǎn)生相同形變的情況下，本發(fā)明的外 圍管架可使用比傳統(tǒng)外圍管架中更細(xì)的柱和梁；其結(jié)果可減小構(gòu)造體的總體積和花費(fèi)。
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果還表明，水平負(fù)載作用在(本發(fā)明的)結(jié)構(gòu)單元的每條邊上的彎矩小于其 作用在由具有直柱和水平梁的傳統(tǒng)框架構(gòu)成的外圍管架上的彎矩。從而，負(fù)載被減小了，當(dāng) 產(chǎn)生同樣的彎矩時(shí)，(本發(fā)明)可采用比傳統(tǒng)外圍管架更細(xì)的柱和粱；其結(jié)果也可減小構(gòu)造 體的總體積和花費(fèi)。
沿鉛垂方向上每兩根斜柱呈Z字形持續(xù)不斷的連4姿，六邊形結(jié)構(gòu)單元的左右兩側(cè)各有兩 根斜柱，該兩根斜柱扮演支柱和支撐架的角色，有效地長期承受鉛垂負(fù)載。此外，所述兩根 斜柱也承受短期的外部負(fù)載，如除鉛垂方向之外的水平方向的負(fù)載。
構(gòu)成本發(fā)明外圍管架的正面的構(gòu)材的所有部分均為線性構(gòu)材，因此可以很容易地設(shè)置開口 。
基本上，構(gòu)造體由大量同一形狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元組成，因此所有柱和梁的尺寸與形狀 可統(tǒng)一為一種或多種；從而可以改善建筑結(jié)構(gòu)，縮短建筑時(shí)間，降低建筑成本。
本發(fā)明的六邊形結(jié)構(gòu)單元被預(yù)設(shè)統(tǒng)一為如預(yù)制混凝土的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；從而可以改善 建筑結(jié)構(gòu)，縮短建筑時(shí)間，降低建筑成本。
所述由六邊形結(jié)構(gòu)單元組成的蜂巢結(jié)構(gòu)被用作外圍管架，使得建筑物視覺美觀。
多個(gè)作為主框架的板之間的間距相同，該間距相當(dāng)于所述六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度 在另 一個(gè)實(shí)施例中，所迷板之間的間距為所迷六違形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一.通過設(shè)置所述作 為主框架的板可大大加強(qiáng)整個(gè)建筑構(gòu)造體；從而可減小外圍管架的負(fù)載 所述外圍管架的柱 和梁的尺寸可適當(dāng)減小。當(dāng)被加到外圍管架上的主框架的其它元件增加時(shí)，可通過調(diào)節(jié)所用 構(gòu)材的設(shè)計(jì)和尺寸等來調(diào)節(jié)負(fù)載率。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中可設(shè)有次級框架，該次級框架將板與板之 間的空間分為四層，或兩層。所述次級框架也是構(gòu)造體的一部分。主要地，所述次級框架用 于支承爭一層，而不必具有抗震性和抗風(fēng)壓性。因此，所述次級框架可在主框架的板間的任 何位置被連接起來，也可在板間的任何位置被分開，從而具有二維和三維空間上的高自由度。
當(dāng)六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度為建筑物的四層樓高時(shí)，實(shí)際上每兩層樓就交替設(shè)置有梁(因 為僅二分之一單元高度變換一次，高度的變換存在于多個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的列和與該多 個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的列相鄰的列之間)。因此，可在主框架內(nèi)容易地設(shè)置兩層或四層空 間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種混合了兩個(gè)部分的建筑構(gòu)造體； 一個(gè)部分具有多 個(gè)作為主框架的板，其板間間距為六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度；另一個(gè)部分也具有多個(gè)作為主框 架的板，其板間間距為六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度的二分之一。在這種情況下，具有相同效果和 更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)可允許高多樣性的內(nèi)部設(shè)計(jì)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括至少一根置于內(nèi)部的柱，其作為主 框架，立在外圍管架內(nèi)的鉛垂方向上，從而可以大大增強(qiáng)所述建筑構(gòu)造體的強(qiáng)度，尤其可增 強(qiáng)在鉛垂負(fù)載下的強(qiáng)度。因此，通過上述設(shè)計(jì)，可使外圍管架的負(fù)栽減小，也可使所述外圍 管架的柱或梁的尺寸適當(dāng)減小。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括至少一個(gè)內(nèi)框架，該內(nèi)框架由處于 外圍管架內(nèi)部的第二六邊形結(jié)構(gòu)單元組成；因此，所述建筑構(gòu)造體為雙層管架，所述內(nèi)管架 由所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接成蜂巢狀而形成，像外圍管架一樣。所述六邊形結(jié)構(gòu)單 元和所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元并不總是具有相同的形狀。通過設(shè)置內(nèi)管架，本發(fā)明的建筑構(gòu) 造體變得更加堅(jiān)固。因此，通過上述設(shè)計(jì)，可使外圍管架的負(fù)載減小，也可使所述外圍管架 的柱或梁的尺寸適當(dāng)減小。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)管架的第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度是所述外圍管架的 六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一。所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度變短，從而使得相應(yīng)的每 條邊的斜柱變短，因此，通過上述設(shè)計(jì)，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體在抗彎曲或坑拉伸方面變得更 強(qiáng)。此外，可將板或梁容易地安裝在鉛垂方向上六邊形結(jié)構(gòu)單元與第二個(gè)六邊形結(jié)構(gòu)單元的 裝配處(下邊或上邊位于同一水平位置)。
可通過作為主框架的板或梁將所述外圍管架和內(nèi)管架連接起來，從而大大提高整個(gè)建筑 構(gòu)造體的強(qiáng)度。
本發(fā)明的建筑構(gòu)造體可包括位于所述內(nèi)管架內(nèi)部的作為主框架的板，該板可大大提高所 述內(nèi)管架的強(qiáng)度。
所述內(nèi)管架的內(nèi)部為空的，因此可在其中設(shè)置各種構(gòu)造元素，例如電梯、公用設(shè)備配管 間，樓梯、通風(fēng)機(jī)或類似的設(shè)施。在本發(fā)明的建筑構(gòu)造體中，所述唯一的外圍管架能夠支承 所有重量，因此，可提供核心部分內(nèi)的高度自由空間。
所述作為主框架的板可為平板或帶粱的板，設(shè)為平板可使得住處沒有粱，而設(shè)為帶梁的 板則可使所述板的尺寸小 一些。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括一個(gè)穹頂狀部分，在該邵分中、在外圍管架 的頂部插入了多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元。因此，建筑物的頂部可被封閉成圓穹頂形；也可有其它 不同的設(shè)計(jì)。所述五邊形結(jié)構(gòu)單元插入部分與六邊形結(jié)構(gòu)單元的連接狀態(tài)為其中不會(huì)有起壞 作用的偏斜或應(yīng)力產(chǎn)生的狀態(tài)。因此，上述建筑構(gòu)造體不存在強(qiáng)度方面的問題。
本發(fā)明的建筑構(gòu)造體可包括管寬改變部分，在該管寬改變部分中，多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元 被插入在所述外圍管架的軸向上的一個(gè)部分；從而，所述外圍管架的寬度可由底部向頂部變 小。例如，為了降低來自高層或超高層建筑物頂部的負(fù)載，設(shè)置管寬改變部分、使頂層部分 減小是很有用的。也可有不同的設(shè)計(jì)，例如，當(dāng)(建筑構(gòu)造體的)平面形狀為圓管狀時(shí)，所 述外圍管架的寬度對應(yīng)為(圓管的)直徑；當(dāng)平面形狀為多邊形管狀時(shí)，所述外圍管架的寬 度對應(yīng)為平均直徑或延伸長度。所述五邊形結(jié)構(gòu)單元插入部分與六邊形結(jié)構(gòu)單元的連接狀態(tài) 為其中不會(huì)有起壞作用的偏斜或應(yīng)力產(chǎn)生的狀態(tài)。因此，上述建筑構(gòu)造體不存在強(qiáng)度方面的 問題。
本發(fā)明還提供擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體，其包括多個(gè)建筑構(gòu)造體，每個(gè)建筑構(gòu)造體均具有前述 的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，每個(gè)建筑構(gòu)造體均被作為主框架的粱或板連接起來；因此，所述整個(gè)擴(kuò) 充型建筑構(gòu)造體具有極佳的抗震性、抗風(fēng)壓性，和抗水平負(fù)載引起的彎曲或扭曲形變的性能。
另 一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)內(nèi)有剛性連接成蜂巢狀的六邊形結(jié)構(gòu)單元的傾斜外圍管架彼此連 接成"X"形或"A"形；因此，該構(gòu)造體具有極佳的抗震性、抗風(fēng)壓性，和抗水f"負(fù)載引起的彎 曲或扭曲形變的性能。
在上述兩個(gè)連接成"X，'形或"A "形的傾斜外圍管架的每一個(gè)的內(nèi)部均設(shè)有作為主框架的 傾斜內(nèi)管架，在所述主框架中，所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接成蜂巢狀。通過上述設(shè)計(jì)，
可大大提高所述建筑構(gòu)造體的強(qiáng)度。此外，各個(gè)作為主框架的傾斜內(nèi)管架可相鄰接。每個(gè)傾 斜內(nèi)管架可直接相連，或通過板或梁相連。進(jìn)一步地，各種構(gòu)造元素，例如電梯、公用設(shè)備 配管間等可設(shè)置在所述內(nèi)管架的內(nèi)部。
雖然以上已用實(shí)施例的方式描述了本發(fā)明，但可以想見，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可在不脫離 本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上對本發(fā)明做出多水改變和替換，而本發(fā)明的這部分范圍僅僅定義在權(quán)利 要求書中。
權(quán)利要求
1.一種建筑構(gòu)造體，其特征在于包括作為主框架的外圍管架，在所述主框架中，具有六條邊的六邊形結(jié)構(gòu)單元的每條邊均與相鄰單元所共有，且所述每條邊均與蜂巢狀的相鄰單元?jiǎng)傂赃B接；其中，所述六邊形結(jié)構(gòu)單元左右對稱，由向相反方向傾斜的兩根斜柱組成的兩條邊被連接在一起，并且所有梁或板的局部分別沿水平方向設(shè)在上邊和下邊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括多個(gè)作為主框架的板，所述 多個(gè)板之間的間距相等，所述間距為六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括次級框架，在該次級框架中 板與板之間的空間被分割為四層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括多個(gè)作為主框架的板，所述 板之間的間距相等，所述間距為六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括次級樞架，在該次級框架中 板與板之間的空間被分割為兩層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于，包括- 一個(gè)部分具有多個(gè)作為主框架的板，該多個(gè)板之間的間距相等，所述間距為六邊形 結(jié)構(gòu)單元的高度；- 另一個(gè)部分具有多個(gè)作為主框架的板，該多個(gè)板之間的間距相等，所述間距為六邊 形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括至少一根置于內(nèi) 部的柱，該柱作為主框架，立在外圍管架內(nèi)的鉛垂方向上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括至少一個(gè)作為主 框架的內(nèi)管架，其中，第二六邊形結(jié)構(gòu)單元在外圍管架內(nèi)剛性連接成蜂巢狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于所述第二六邊形結(jié)構(gòu)單元的高度 是所述六邊形結(jié)構(gòu)單元高度的二分之一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于所述外圍管架和內(nèi)管架通過 作為主框架的板或梁相連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括設(shè)在內(nèi)管架內(nèi) 部的作為主框架的板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于所述內(nèi)管架的內(nèi)部 是空的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于當(dāng)該建筑構(gòu)造體內(nèi) 設(shè)有所述作為主框架的板時(shí)，所述板為平板或帶梁的板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于該建筑構(gòu)造體包括 一個(gè)言頂狀部分，其中多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元被插入到所述外圍管架的頂部。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于包括管寬改變部分， 多個(gè)五邊形結(jié)構(gòu)單元被插入到所述外圍管架軸向上的一個(gè)部分；其中，所述管寬改變 部分上部處的外圍管架寬度要比其下部處的窄。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體，其特征在于包括多個(gè)建 筑構(gòu)造體，其中每個(gè)外圍管架的一個(gè)部分的六邊形結(jié)構(gòu)單元為兩個(gè)相鄰的建筑構(gòu)造體 所共有，并且兩個(gè)相鄰的建筑構(gòu)造體4皮此相連。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的擴(kuò)充型建筑構(gòu)造體，其特征在于包括多個(gè)建 筑構(gòu)造體，其中每個(gè)建筑構(gòu)造體彼此隔開，并由梁或作為主框架的板連接在一起。
18. —種建筑構(gòu)造體，其特征在于包括兩個(gè)作為主框架的傾斜外圍管架，該兩個(gè)傾斜 外圍管架被連接成"X"形或"A "形，其中所述兩個(gè)傾斜外圍管架的每一個(gè)都由蜂巢狀的 六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接而成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的建筑構(gòu)造體，其特征在于在兩個(gè)傾斜外圍框架的每一個(gè) 的內(nèi)部均設(shè)有作為主框架的傾斜的內(nèi)管架，在該內(nèi)管架中有第二六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂?連接成蜂巢狀。
全文摘要
一種建筑構(gòu)造體，包括作為主框架的外圍管架，其中六邊形結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)傂赃B接成蜂巢狀。所述六邊形結(jié)構(gòu)單元包括柱和梁或板的局部。具體地說，所述六邊形結(jié)構(gòu)單元左右對稱，由兩根斜柱組成的兩邊被連接在一起，所述兩根斜柱沿鉛垂線向相反方向傾斜，所述梁或板的局部分別設(shè)置在水平方向上的上邊和下邊。因此，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體包括具有新的基本結(jié)構(gòu)的管架，從而可在建筑物，特別是高層和超高層建筑物內(nèi)獲得構(gòu)造的穩(wěn)固性和抗震性。本發(fā)明的建筑構(gòu)造體的穩(wěn)固性和抗震性優(yōu)于傳統(tǒng)的建筑構(gòu)造體，此外，與傳統(tǒng)的建筑構(gòu)造體相比，本發(fā)明的建筑構(gòu)造體具有更大的設(shè)計(jì)自由度。
文檔編號(hào)E04B1/34GK101111646SQ200680003880
公開日2008年1月23日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者竹嶋一郎, 鴨下勉 申請人:積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社