一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)，具體是一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其包括：設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)外周的用于形成外框筒結(jié)構(gòu)的若干第一SRC柱和若干SRC窗裙梁；設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的用于形成內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干豎向柱和若干連接梁；以及，用于連接所述外框筒結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干層樓板。本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)的連梁等結(jié)構(gòu)設(shè)計更加簡單，可以適應(yīng)更加復(fù)雜和不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，且更加節(jié)材和經(jīng)濟。
【專利說明】一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)，具體是ー種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國的超高層建筑中大量應(yīng)用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是由核心筒與外圍稀柱框架組成，柱距一般為8m?12m，柱與周邊梁形成外框架，外框架通過梁和樓板與中間核心筒形成整體。核心筒內(nèi)的功能主要為電梯間、樓梯間、管道井和消防前室，必要時也可將公共衛(wèi)生間等放在核心筒內(nèi)。
[0003]雖然框架-核心筒結(jié)構(gòu)存在諸多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，但也存在ー些不足，例如:
[0004](I)連梁設(shè)計困難?？蚣?核心筒結(jié)構(gòu)中的連梁一般具有跨度小，受カ特殊，連接的筒體剪カ墻剛度又很大等特點。在結(jié)構(gòu)受到水平力作用時，筒體中連梁受カ較大，為保障結(jié)構(gòu)安全防止剪切破壞，往往出現(xiàn)連梁計算配筋值超限，給截面設(shè)計帶來困難。且在平面較復(fù)雜的框筒結(jié)構(gòu)中(如核心筒偏心設(shè)置)，某ー根連梁的截面取值大小有時會對整個結(jié)構(gòu)的動カ特征造成較大影響，使周期，位移比等多項地震指標(biāo)難以滿足規(guī)范要求。因此平面復(fù)雜的框架-核心筒結(jié)構(gòu)中的連梁設(shè)計往往比普通剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁設(shè)計更為困難。同吋，核心筒墻體作為最重要的抗側(cè)カ構(gòu)件，往往由于門洞、消火栓和管道留洞的需要，使結(jié)構(gòu)的抗扭性能受到一定程度的削弱。
[0005](2)經(jīng)濟性較差。核心筒是框架-核心筒結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)カ構(gòu)件，要求核心筒在各個方向上都具有較大的抗側(cè)剛度，承擔(dān)80%以上的水平剪力，而外框架主要用于承受豎向荷載，并分擔(dān)按剛度分配所得的一小部分水平剪力。核心筒高寬比較大(與外框架相比)的抗傾覆カ矩的カ臂較小，只能通過增加自重、減少開洞等方式加大核心筒的抗傾覆カ矩，這樣勢必會増加用鋼量，増加建造成本。
[0006](3)實用率不佳，平面功能布置受限。在傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)中，核心筒的設(shè)計優(yōu)先考慮的是結(jié)構(gòu)的抗側(cè)カ能力，其次才是豎向交通和設(shè)備布置，這樣就會出現(xiàn)核心筒結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計出現(xiàn)偏差，例如核心筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有問題，但核心筒內(nèi)的平面布局設(shè)計出現(xiàn)空間富?；蚩臻g不足的情況，由于核心筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計牽涉整個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，調(diào)整起來非常困難和麻煩。為避免出現(xiàn)核心筒空間不足以及加大抗傾覆カ矩的考慮，核心筒的截面面積往往會設(shè)計得比較大，由此降低了建筑結(jié)構(gòu)的實用率。
[0007]因此設(shè)計ー種具有較佳經(jīng)濟性且連梁等構(gòu)件設(shè)計較為簡單的超高層建筑結(jié)構(gòu)是ー個亟待解決的技術(shù)難題。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，使其具有較佳經(jīng)濟性，方便進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計，且平面布局更加靈活。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其包括:設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)外周的用于形成外框筒結(jié)構(gòu)的若干第一 SRC柱和若干SRC窗裙梁；設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的用于形成內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干豎向柱和若干連接梁；以及，用于連接所述外框筒結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干層樓板。
[0010]改進之一:所述豎向柱為SRC柱或鋼筋混凝土柱，所述連接梁為SRC梁、鋼筋混凝土梁或鋼梁。在實際工程中，內(nèi)框架結(jié)構(gòu)具體采用多少SRC柱、多少鋼筋混凝土梁、多少SRC梁、多少鋼筋混凝土梁。例如豎向柱采用SRC柱，連接梁也采用SRC梁；或者，部分豎向柱(如角柱)采用SRC柱，其余豎向柱采用鋼筋混凝土柱，部分連接梁采用SRC梁，其余連接梁采用；又或者，豎向柱全部采用鋼筋混凝土柱，連接梁也全部采用鋼筋混凝土梁。在此不再窮盡列舉。
[0011]改進之ニ:所述外框筒結(jié)構(gòu)的承擔(dān)所述建筑結(jié)構(gòu)的全部水平剪力，或承擔(dān)超過80%的水平剪力。
[0012]改進之三:各層所述樓板包括若干支撐梁和設(shè)置在該若干支撐梁上的樓板層，所述支撐梁為鋼梁或SRC梁，所述樓板層為鋼筋混凝土樓板層、空心樓板層或組合樓板層等。
[0013]改進之四:所述樓板至少有部分支撐梁連接于所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的所述豎向柱，且至少還有部分支撐梁連接于所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱和所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的所述連接梁。
[0014]改進之五:所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱中，部分豎向柱為普通SRC柱，部分豎向柱為加強SRC柱，所述樓板的所述支撐梁與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)連接的連接端中，其中與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的加強SRC柱連接的連接端為剛接，其余連接端為剛接或鉸接。在本改進方案的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)中，普通SRC柱和加強SRC柱為相對關(guān)系，表示加強SRC柱的剛度、截面尺寸等較大，而普通SRC柱則較小。具體普通SRC柱、加強SRC柱的尺寸、含鋼量、混凝土厚度、截面尺寸和形狀等需要根據(jù)工程實際需要確定。
[0015]改進之六:所述內(nèi)框架呈矩形，其四個角處設(shè)有豎向柱；所述外框筒結(jié)構(gòu)的水平截面大致呈矩形且四個角不設(shè)柱，其四個角的內(nèi)凹處設(shè)有第三SRC柱，在與該第三SRC柱距離最近的四根第一 SRC柱中，與該第三SRC柱的距離較遠的兩根第一 SRC柱與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)相應(yīng)角處的豎向柱之間分別連接有所述支撐梁，且該兩所述支撐梁之間還連接有至少一根第一加強梁，該第三SRC柱與最近的一根第一加強梁之間還連接有第二加強梁；與該第三SRC柱的距離較近的兩根第一 SRC柱分別設(shè)有朝向其相鄰第一 SRC柱的延伸結(jié)構(gòu),各延伸結(jié)構(gòu)與最近的第一加強梁之間連接有第三加強梁。
[0016]改進之七:所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱的柱距大于4m且小于6m，所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述SRC窗裙梁的梁高為0.8m至1.3m，所述外框筒結(jié)構(gòu)的開洞率為40%至65%。
[0017]改進之八:所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱的柱距為4.2m至4.5m，所述外框筒結(jié)構(gòu)的開洞率為55%至60%。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所采用技術(shù)方案的有益效果如下:
[0019]( I)相對于傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)更加節(jié)材和經(jīng)濟。傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)的核心筒體結(jié)構(gòu)由于カ臂較小，為了達到設(shè)計要求的抗傾覆カ矩，需要増加核心筒結(jié)構(gòu)的自重，因此這是一種既不經(jīng)濟又不安全的抗側(cè)カ結(jié)構(gòu)體系。而本實用新型采用外框筒結(jié)構(gòu)作為主要的抗側(cè)カ結(jié)構(gòu)，其カ臂比核心筒要長，以相對較小的自重就可以提供足夠的抗傾覆カ矩。因此本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)用鋼量、混凝土用量更低，更加經(jīng)濟。
[0020](2)相對于采用RC構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)更加節(jié)材和經(jīng)濟。由于SRC構(gòu)件比RC構(gòu)件的抗剪承載能力更強，因此在抗側(cè)力能力、與承重能力要求大致相等，且結(jié)構(gòu)大致相同的情況下，本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的所需的用鋼量和混凝土用量，尤其是混凝土用量也小于采用RC構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)。
[0021](3)由于本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的外框筒結(jié)構(gòu)承擔(dān)了大部分水平剪力，因此可以用框架結(jié)構(gòu)取代剪力墻圍合形成的核心筒結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)，因既要保證核心筒具有一定的抗側(cè)剛度，又要保證核心筒具有一定的延性以滿足抗震設(shè)計的要求，因此對核心筒自身設(shè)計以及關(guān)聯(lián)構(gòu)件設(shè)計較為困難，尤其是當(dāng)建筑高度超過規(guī)范限制要求，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則時，如核心筒偏心設(shè)置，建筑結(jié)構(gòu)重心與幾何中心不一致，結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度大，且難以滿足建筑安全要求。而本實用新型的外框筒結(jié)構(gòu)加內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系不僅更加經(jīng)濟合理，可以滿足建筑抗震設(shè)計的要求，而且整體的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計將更加簡單，可以適應(yīng)更加復(fù)雜、不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，因而平面布局更加靈活。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是實施例一的標(biāo)準(zhǔn)樓層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是實施例一的外立面局部示意圖。
[0024]圖3是實施例一的標(biāo)準(zhǔn)樓層平面示意圖。
[0025]圖4是與實施例一對比的模型二的標(biāo)準(zhǔn)樓層平面示意圖。
[0026]圖5是與實施例一對比的模型三的標(biāo)準(zhǔn)樓層平面示意圖。
[0027]圖6是與實施例一對比的模型四的標(biāo)準(zhǔn)樓層平面示意圖。
[0028]圖7是實施例二的標(biāo)準(zhǔn)樓層平面示意圖。
[0029]圖8是實施例二的外立面局部視圖。
【具體實施方式】
[0030]在本實用新型中，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、
“中”、“豎直”、“水平”、“橫向”、“縱向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系。這些術(shù)語主要是為了更好地描述本實用新型及其實施例，并非用于限定所指示的裝置、元件或組成部分必須具有特定方位，或以特定方位進行構(gòu)造和操作。
[0031]并且，上述部分術(shù)語除了可以用于表示方位或位置關(guān)系以外，還可能用于表示其他含義，例如術(shù)語“上”在某些情況下也可能用于表示某種依附關(guān)系或連接關(guān)系。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解這些術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0032]此外，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“設(shè)有”、“連接”、“相連”應(yīng)做廣義理解。例如，可以是固定連接，可拆卸連接，或整體式構(gòu)造；可以是機械連接，或電連接；可以是直接相連，或者是通過中間媒介間接相連，又或者是兩個裝置、元件或組成部分之間內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0033]此外，術(shù)語“第一”、“第二”等主要是用于區(qū)分不同的裝置、元件或組成部分(具體的種類和構(gòu)造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示裝置、元件或組成部分的相對重要性和數(shù)量。除非另有說明，“多個”的含義為兩個或兩個以上。
[0034]本實用新型無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)包括:設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)外周的用于形成外框筒結(jié)構(gòu)的若干第一 SRC柱和若干SRC窗裙梁,設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的用于形成內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干豎向柱和若干連接梁，以及用于連接外框筒結(jié)構(gòu)和內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干層樓板。該內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱和連接梁既可以采用RC構(gòu)件，可以采用SRC構(gòu)件，但考慮到SRC構(gòu)件的優(yōu)點，優(yōu)先采用SRC構(gòu)件。本實用新型的采用的外框筒結(jié)構(gòu)加內(nèi)框架結(jié)構(gòu)具有較好的延性和防火性能。此外，本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)選適用于250米以下的超高層建筑中，如在更高的超高層建筑中使用，盡管立面可開大洞，但其它地方仍會影響建筑外立面采光。
[0035]為形成框筒結(jié)構(gòu)，在水平平面內(nèi)，這些第一 SRC柱沿設(shè)定形狀的邊界(如矩形、圓形等)以等距或不等距方式分布，而各層的SRC窗裙梁連接相鄰的第一 SRC柱，整體形成具有筒體空間工作性能的框架式結(jié)構(gòu)——即框筒結(jié)構(gòu)。各構(gòu)件的數(shù)量，如第一 SRC柱、SRC窗裙梁、豎向柱、連接梁、樓板等數(shù)量需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求進行具體確定。此外，外框筒結(jié)構(gòu)雖然在形式上類似框架結(jié)構(gòu)，但由于其具有類似實腹筒體結(jié)構(gòu)的空間工作性能，其承重能力、抗側(cè)力剛度、抗扭轉(zhuǎn)剛度、抗傾覆力矩與一般的框架-核心筒中的外框架完全不同。此外，由于本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的外周形成了框筒結(jié)構(gòu)，可以更有效分擔(dān)水平剪力和抗傾覆力矩，而內(nèi)框架結(jié)構(gòu)則只需承擔(dān)較少部分的水平剪力和抗傾覆力矩，因此可以設(shè)計成結(jié)構(gòu)形式較為簡單的、以承重作用為主的框架式結(jié)構(gòu)。
[0036]SRC (Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC)構(gòu)件也稱為型鋼混凝土構(gòu)件,是在型鋼的周圍布置鋼筋并澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)。已有的研究表明SRC構(gòu)件的內(nèi)部型鋼與外包混凝土形成整體、共同受力，其受力性能優(yōu)于這兩種結(jié)構(gòu)的簡單疊加。與鋼結(jié)構(gòu)相比，SRC構(gòu)件的外包混凝土可以防止鋼構(gòu)件的局部屈曲，并能提高鋼構(gòu)件的整體剛度，顯著改善鋼構(gòu)件的平面扭轉(zhuǎn)屈曲性能，使鋼材的強度得以充分發(fā)揮。此外，外包混凝土大大增加了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性。與RC (Reinforced Concrete,簡稱RC)結(jié)構(gòu)相比，由于配置了型鋼，提高了構(gòu)件的承載力，尤其是采用實腹型鋼的SRC構(gòu)件，其抗剪承載力有很大提高，大大改善了受剪破壞時的脆性性質(zhì)，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0037]一方面，本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)更加節(jié)材和經(jīng)濟。傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)的核心筒體結(jié)構(gòu)由于力臂較小，為了達到設(shè)計要求的抗傾覆力矩，需要增加核心筒結(jié)構(gòu)的自重，因此這是一種既不經(jīng)濟又不安全的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。而本實用新型采用外框筒結(jié)構(gòu)作為主要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，其力臂比核心筒要長，以相對較小的自重就可以提供足夠的抗傾覆力矩。因此本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)用鋼量、混凝土用量更低，更加經(jīng)濟。
[0038]另一方面，本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)相對于采用RC構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)更加節(jié)材和經(jīng)濟。由于SRC構(gòu)件比RC構(gòu)件的抗剪承載能力更強，因此在抗側(cè)力能力、與承重能力等大致相等，且結(jié)構(gòu)大致相同的情況下，本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的所需的用鋼量和混凝土用量，尤其是混凝土用量比采用RC構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)少。
[0039]此外，由于本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的外框筒結(jié)構(gòu)承擔(dān)了大部分水平剪力，因此可以用抗剪能力較弱且主要用于承重的框架結(jié)構(gòu)取代剪力墻圍合形成的核心筒結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)中，因既要保證核心筒具有一定的抗側(cè)剛度，又要保證核心筒具有一定的延性以滿足抗震設(shè)計的要求，因此對核心筒自身設(shè)計以及關(guān)聯(lián)構(gòu)件設(shè)計較為困難，尤其是當(dāng)建筑高度超過規(guī)范限制要求，建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則時，如核心筒偏心設(shè)置，建筑結(jié)構(gòu)重心與幾何中心不一致，結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度大，且難以滿足建筑安全要求。而本實用新型的外框筒結(jié)構(gòu)加內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，不僅可以滿足建筑抗震設(shè)計的要求，而且整體的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計將更加簡單，可以適應(yīng)更加復(fù)雜、不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)。
[0040]本實用新型建筑結(jié)構(gòu)的外框筒結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大于內(nèi)框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，按側(cè)向剛度比例分別承擔(dān)相應(yīng)比例(更多)的水平剪力，外框筒結(jié)構(gòu)承擔(dān)的水平剪力大于內(nèi)框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的水平剪力，即外框筒結(jié)構(gòu)需要承擔(dān)超過50%的水平剪力，在某些實施例中，外框筒結(jié)構(gòu)則承擔(dān)了超過60%、70%，甚至80%的水平剪力。而在傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)中則剛好相反，其核心筒承擔(dān)了絕大部分水平剪力，而外框架只承擔(dān)很小一部分剪力，這是一種不經(jīng)濟的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)可以以較小的自重提供較大的抗傾覆力矩更大，因此更加節(jié)材、經(jīng)濟。
[0041]進一步的，為了形成框筒形式的筒體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)類似實腹筒體的空間工作性能，夕卜框筒結(jié)構(gòu)需要滿足一定的條件。例如柱距不宜大于4m，柱截面長邊應(yīng)沿筒壁方向布置，必要時可采用T型截面；洞口面積不宜大于墻面面積的60%，洞口高寬比與層高與柱距之比值相近等。但由于與RC構(gòu)件相比，SRC構(gòu)件具有更強的豎向承載能力和抗剪能力，因此在大致相同力學(xué)性能要求的情況下，SRC構(gòu)件的截面面積將小于RC構(gòu)件的截面面積。因此本實用新型采用SRC柱、梁形成的外框筒結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置更大柱距和更大開洞率，避免原有框筒結(jié)構(gòu)因柱距和開洞率過小而影響景觀視野和采光的問題。本實用新型的外框筒結(jié)構(gòu)的第一 SRC柱的柱距可設(shè)置為大于4m且小于6m，外框筒結(jié)構(gòu)的SRC窗裙梁的梁高為0.Sm至1.3m，優(yōu)選梁高為0.9至1.2mο外框筒結(jié)構(gòu)的開洞率為40%至60%，優(yōu)選開洞率范圍為55%至60%。同時由于SRC構(gòu)件的防火性能和耐久性能比RC構(gòu)件和鋼構(gòu)件更好，因此采用SRC構(gòu)件形成的框筒結(jié)構(gòu)還具有更好的防火性能。
[0042]下面結(jié)合實施例對本實用新型的建筑結(jié)構(gòu)做進一步的說明。
[0043]實施例一。
[0044]如圖1至3所示，本實施例的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)包括:由第一 SRC柱和SRC窗裙梁22組合形成的外框筒結(jié)構(gòu)，由豎向柱11和連接梁12組合形成的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，以及用于連接外框筒結(jié)構(gòu)和內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干層樓板。該內(nèi)框架結(jié)構(gòu)偏心設(shè)置，其幾何中心偏離外框筒的幾何中心，如附圖3所示內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的幾何中心位于外框筒結(jié)構(gòu)的西北區(qū)域。如果采用傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)，那么內(nèi)核心筒的設(shè)計、外框架與內(nèi)核心筒之間的連梁設(shè)計將相當(dāng)復(fù)雜，設(shè)計難度很大。但是改用本實施例的外框筒加內(nèi)框架的結(jié)構(gòu)以后，由于內(nèi)部的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)主要用于承重，只承擔(dān)一小部分水平剪力，因此外框筒結(jié)構(gòu)與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)之間的連梁設(shè)計，以及內(nèi)框架結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計將相當(dāng)簡單，使得建筑結(jié)構(gòu)的平面布局更加靈活。
[0045]如圖3所示，本實施例的外框筒結(jié)構(gòu)截面呈矩形，處于外觀和角部區(qū)域景觀的考慮，其四個角不設(shè)柱。外框筒結(jié)構(gòu)的東、南側(cè)各有12根柱距為4.2m的第一 SRC柱21，西、北側(cè)各有8根不等距柱的第一 SRC柱21。其中，外框筒結(jié)構(gòu)西側(cè)自上而下(自北向南方向)的第I至第3根第一 SRC柱21的柱距為4.2m，第3、第4根第一 SRC柱21的柱距因建筑外立面景觀要求而擴大為3跨(B卩12.6m)，第4、第5根第一 SRC柱21的柱距擴大為2跨(SP
8.4m)，第5至第8根第一 SRC柱21的柱距為正常的4.2m。外框筒結(jié)構(gòu)北側(cè)的自左向右(自西向東方面)的第一 SRC柱21排布與西側(cè)的第一 SRC柱21排布類似?？梢岳斫獾氖牵饪蛲病?nèi)框筒的形狀也可以設(shè)置成圓形等。
[0046]如圖3所示，本實施例的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的水平截面為矩形，其四個角的豎向柱11為加強SRC柱，其余為普通SRC柱。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱11呈對稱布置，對于其任一側(cè)，中間設(shè)有間隔為4.2m的兩根豎向柱11 (普通SRC柱)，這兩根SRC柱距離相應(yīng)角部的豎向柱11(加強SRC柱)間距為兩跨，即8.4m。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)四個角處的SRC柱可采用L型柱。
[0047]本實施例的各層樓板包括若干支撐梁31和設(shè)置在該若干支撐梁31上的樓板層。支撐梁31可以采用鋼梁、SRC梁或其他支撐構(gòu)件，樓板層可采用鋼筋混凝土樓板層。對于每一樓層的樓板，其至少有部分支撐梁31連接于外框筒結(jié)構(gòu)的第一 SRC柱21與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱11，且至少還有部分支撐梁31連接于外框筒結(jié)構(gòu)的第一 SRC柱21和內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的連接梁12，另外還可以設(shè)置部分連接于支撐梁31之間的，既不與豎向柱11連接，也不與連接梁12連接的支撐梁31。傳統(tǒng)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)外框架與內(nèi)核心筒之間的連梁在連接核心筒的一端只能搭接在核心筒的鋼筋混凝土柱上，而不能直接搭接在核心筒的剪力墻上或核心筒內(nèi)梁上。而本實用新型的內(nèi)框架結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)豎向荷載，因此可以將部分連梁(支撐梁31)直接搭接在內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的連接梁12上。
[0048]對于樓板中與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)連接的支撐梁31，在這些支撐梁31與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)連接的連接端(即與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)連接的一端)中，其中與內(nèi)框架結(jié)構(gòu)四個角位置處的豎向柱11(即加強SRC柱)連接的連接端為剛接，其余連接端可以根據(jù)具體情況設(shè)計成鉸接或剛接。
[0049]本實施例的樓板在內(nèi)框架結(jié)構(gòu)所圍合的區(qū)域為空心結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的中心形成上下貫通的中空結(jié)構(gòu)。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱11之間設(shè)置透光構(gòu)件，如強化玻璃，使得內(nèi)框架結(jié)構(gòu)在水平和豎向都形成通透的中庭。可以理解的是，本實施例的各層樓板也可以貫通內(nèi)框架結(jié)構(gòu)所圍合形成的區(qū)域，使得內(nèi)框架結(jié)構(gòu)也可以用作承重設(shè)備、物件或人員的功能房間/空間。
[0050]此外，如圖2所示，本實施例建筑結(jié)構(gòu)的層高為3.3m, SRC窗裙梁22高為1.lm，第一 SRC柱21的標(biāo)準(zhǔn)柱寬為0.95m,第一 SRC柱21的標(biāo)準(zhǔn)柱距為4.2m。因此在標(biāo)準(zhǔn)柱距區(qū)域的外框筒開洞率為58%，對于框筒結(jié)構(gòu)而言，本實用新型的開洞率較大，可以滿足超高層建筑的外立面采光和景觀要求，是普通鋼筋混凝土框筒或鋼結(jié)構(gòu)框筒難以做到的。
[0051]為驗證在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計大致相同的情況下，本實施例的建筑結(jié)構(gòu)既符合抗震設(shè)計的安全要求，又節(jié)材、經(jīng)濟。
[0052]下面通過計算機軟件ETABS模擬計算，對各類型的抗側(cè)力體系結(jié)構(gòu)進行對比分析。
[0053]模型I為本實施例的外框筒+內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，具體參見圖3。
[0054]模型2為外框筒+內(nèi)框筒結(jié)構(gòu)，此模型在建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部通過柱距為4.2m的SRC柱形成內(nèi)框筒結(jié)構(gòu)，具體參見圖4。
[0055]模型3為外框筒+內(nèi)核心筒(部分剪力墻)結(jié)構(gòu)，此模型在內(nèi)核心筒的各個側(cè)邊布置部分剪力墻形成筒體結(jié)構(gòu)，具體參見圖5。
[0056]模型4為傳統(tǒng)的外框架+內(nèi)核心筒(部分剪力墻)結(jié)構(gòu),此模型的內(nèi)部通過剪力墻形成內(nèi)核心筒，而外部則布置有柱距為8.4m的SRC柱從而形成外框架結(jié)構(gòu)，具體參見圖6。
[0057]各個模型除了內(nèi)外承重結(jié)構(gòu)形式不一樣以外，其余結(jié)構(gòu)都是一樣的。建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，建筑設(shè)計使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別:丙類。
[0058]抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.1g,設(shè)計地震分組為第一組，II場地?；撅L(fēng)壓為50年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值0.75KN/m2，100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值0.9KN/m2。
[0059]以下為計算機對比實驗分析數(shù)據(jù)。
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于包括: 設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)外周的用于形成外框筒結(jié)構(gòu)的若干第一 SRC柱和若干SRC窗裙梁； 設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的用于形成內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干豎向柱和若干連接梁； 以及，用于連接所述外框筒結(jié)構(gòu)和所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的若干層樓板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述豎向柱為SRC柱或鋼筋混凝土柱，所述連接梁為SRC梁、鋼筋混凝土梁或鋼梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外框筒結(jié)構(gòu)的承擔(dān)所述建筑結(jié)構(gòu)的全部水平剪力，或承擔(dān)超過80%的水平剪力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:各層所述樓板包括若干支撐梁和設(shè)置在該若干支撐梁上的樓板層，所述支撐梁為鋼梁或SRC梁，所述樓板層為鋼筋混凝土樓板層、空心樓板層或組合樓板層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述樓板至少有部分支撐梁連接于所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的所述豎向柱，且至少還有部分支撐梁連接于所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱和所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的所述連接梁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的豎向柱中，部分豎向柱為普通SRC柱，部分豎向柱為加強SRC柱，所述樓板的所述支撐梁與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)連接的連接端中，其中與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的加強SRC柱連接的連接端為剛接，其余連接端為剛接或鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述內(nèi)框架呈矩形，其四個角處設(shè)有豎向柱；所述外框筒結(jié)構(gòu)的水平截面大致呈矩形且四個角不設(shè)柱，其四個角的內(nèi)凹處設(shè)有第三SRC柱，在與該第三SRC柱距離最近的四根第一 SRC柱中，與該第三SRC柱的距離較遠的兩根第一 SRC柱與所述內(nèi)框架結(jié)構(gòu)相應(yīng)角處的豎向柱之間分別連接有所述支撐梁，且該兩所述支撐梁之間還連接有至少ー根第一加強梁，該第三SRC柱與最近的一根第一加強梁之間還連接有第二加強梁；與該第三SRC柱的距離較近的兩根第一 SRC柱分別設(shè)有朝向其相鄰第一 SRC柱的延伸結(jié)構(gòu),各延伸結(jié)構(gòu)與最近的第一加強梁之間連接有第三加強梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱的柱距大于4m且小于6m，所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述SRC窗裙梁的梁高為0.8m至1.3m,所述外框筒結(jié)構(gòu)的開洞率為40%至65%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無內(nèi)筒超高層建筑結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外框筒結(jié)構(gòu)的所述第一 SRC柱的柱距為4.2m至4.5m,所述外框筒結(jié)構(gòu)的開洞率為55%至60%。
【文檔編號】E04B1/00GK203412090SQ201320465420
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】劉瓊祥, 陳介厚, 周斌, 胡雪明, 張建軍, 楊旺華, 駱日旺 申請人:深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司