CN102337760A - 一种外轮廓扭转建筑物的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外轮廓扭转建筑物的结构，包括框架柱的布置，及框架柱竖向上的变化，以及相应的处理办法。本发明通过框架柱布置使得建筑的外轮廓扭转的立面和平面布局得以实现，同时柱的竖向变化及处理办法优化了结构体系，降低了结构造价和施工难度，缩短了施工工期，获得了较好的经济效益。

Description

一种外轮廓扭转建筑物的结构

技术领域

本发明涉及建筑领域，更具体地说，涉及外轮廓扭转的建筑。

背景技术

现有的外轮廓扭转建筑一般采用框架核心筒结构，即外围一圈设框架柱，中心部位设核心筒。外轮廓的扭转是外墙的立面每层转动一定的角度，经过一定的楼层后，立面有了较大的扭转，甚至某个立面可能转动达到90度，由某一方向转到另一方向，建筑立面上有了较好的外观效果。

但转动的层数和总高不能太少，否则达不到效果，因此外轮廓扭转建筑一般是高层建筑或超高层建筑。在建筑专业要求下，一般做法是在外轮廓转角处设置框架柱(结构受力柱)，扭转的效果由框架柱实现。

但同时也带来一定的憋端，框架柱顺着外轮廓变化，其幅度可能接近外轮廓边长，而该框架柱为结构受力柱，每层顺外轮廓的倾斜将其内力分为两部分，一部分为向下的重力，另一部分为顺外轮廓的水平推力。该水平推力形成对核心筒的水平扭矩，扭矩方向与外轮廓扭转方向相反，即外轮廓扭转为顺时针方向时，对核心筒的扭矩则为逆时针方向。每根框架柱和每层框架柱都会产生扭矩，所有的框架柱产生的扭矩到不转动的楼层时累积会非常大，但全部都要由结构自身平衡，即由核心筒承担扭矩。在扭矩的传递途径中，结构构件均会加大截面且受力复杂，一是楼面板要加厚，加大配筋，把扭矩传递到核心筒上；二是核心筒的外墙要加厚加强，能够抵抗住扭矩；三是核心筒下基础既要考虑竖向荷载，又要考虑扭矩，需要在基础四周设置斜桩，以便将扭矩传到地基上，保证结构主体的稳定。这样虽保证了结构安全，但外轮廓转角处柱的大小由结构决定，不是建筑决定，基本满足了建筑功能要求，但同时使得结构体系复杂，增加了结构成本和施工难度及工期，降低了经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中存在的缺陷，提供一种新型的外轮廓扭转建筑物的结构。

具体的，本发明首先提供一种便于结构设计的外轮廓扭转建筑物的整体结构。

进一步的，本发明设计一种外轮廓扭转建筑物的内部结构，解决上述结构型式复杂，结构成本和施工难度较高，工期较长，对建筑外立面有影响的技术问题。

本专利具体通过以下技术方案实现上述目的。

本专利首先设计一种外轮廓扭转建筑物的结构，属于平面为多边形的高层建筑，建筑物包括设于建筑物中心的承重部分和设于承重部分外围的轮廓部分，承重部分与轮廓部分横向连接，至少部分楼层的轮廓部分的一个或多个面相对于上层或下层或上下层有一个角度错位，使在建筑立面上形成外轮廓扭转。多边形的平面相对于普通方形平面的建筑物，实现扭转的可行性更高，而且可以仅选用其中几个面进行扭转，更灵活的实现建筑立面要求。

进一步的，建筑物的连续多层轮廓部分由下而上或由上而下逐层错位。通过连续错位的方式，能够将大角度扭转所带来的附加横向应力均不到每层结构中去，大大提高结构的稳定性。

为了进一步提高结构的稳定性，每层错位的角度不宜过大，所述角度错位的范围在1°~10°之间。

并且所述建筑物连续错位的多层轮廓部分的顶层与底层总错位角度差不宜超过90°。这样能够保证结构的整体稳定性，便于内部结构设计。

本专利的内部结构是所述建筑物为框架核心筒结构，其中承重部分为核心筒，形成扭转的外轮廓部分包括框架结构和框架结构外的外墙结构。。

进一步的，所述框架结构由框架柱围成，外墙结构直接或间接安装在框架柱上，核心筒与框架柱之间通过框架梁连接。其中框架柱部分不形成扭转，与核心筒共同起到承重作用，所述扭转部分通过相邻楼层的楼面和外墙结构的角度错位实现扭转。

外轮廓扭转建筑的扭转部分的外墙结构处不设框架柱，外墙结构下设梁，把框架柱设在外墙里面一定的位置。框架柱和核心筒间设框架梁，在框架梁方向上框架柱向外设悬挑梁，支承外墙下的梁。外轮廓部分的扭转由结构每层悬挑出去的楼面的定位变化而实现。每层结构楼面逐渐扭转，和一般框架核心筒结构一样，框架柱只有竖向力，不产生顺外轮廓处的水平推力，核心筒上不再承担扭矩。

并且至少部分轮廓扭转的楼层的框架柱上还设有外挑的悬挑梁，所述外墙通过悬挑梁间接安装在框架柱上。所述的外轮廓扭转建筑的结构布置中，所述在框架柱与核心筒的框架梁方向上，能在框架柱向外设悬挑梁，支承外墙结构下的梁。

所述在框架柱上伸出的支承外墙的悬挑梁，不宜使长度较大，以保证其受力在合理范围内。当悬挑长度较大时，可采用如下方法解决：一是在悬挑梁下设斜撑。二是将框架柱在局部楼层向外倾斜，但倾斜方向为框架柱与核心筒的连接方向，即沿着框架柱和核心筒之间布置框架梁的方向，以保证不对核心筒产生扭矩，仅产生很小的拉力，可由核心筒平衡。

在本专利所述的外轮廓扭转建筑的结构布置中，所述的框架柱，当外轮廓扭转使外墙内收以致与框架柱碰撞时，可将框架柱局部向内倾斜，但倾斜方向为柱与核心筒的连接方向，即沿着框架柱和核心筒之间布置框架梁的方向，以保证不对核心筒产生扭矩，仅产生很小的推力，可由核心筒平衡。

在本发明所述的外轮廓扭转建筑的结构布置中，所述框架柱的布置应满足《高规》的要求。框架柱与核心筒之间设置框架梁，周边框架柱之间设置框架梁。在本专利所述的外轮廓扭转建筑的结构布置中，通过框架柱的布置及相应处理方法，使得外轮廓扭转建筑的扭转立面得到最大实现，同时在立面的处理上更加灵活，立面转角处不再是结构柱，可用非受力柱如装饰柱来实现。在本专利所述的外轮廓扭转建筑的结构布置中，结构体系得到了优化，一是楼面板不需加厚加大配筋，二是核心筒外墙也不需加厚加强，三是核心筒下基础仅有竖向荷载，无扭矩，不需要设置斜桩，四是立面转角处无框架柱，可采用装饰柱，形成更好的立面效果。相对于现有技术具有突出的实质性效果和显著的进步。

附图说明

图1为本专利实施例扭转结构的俯视图；

图2为图1中标准层结构平面示意图；

图3为悬挑梁的悬挑长度较大时设斜撑实施例的结构示意图；

图4为悬挑梁的悬挑长度较大时框架柱向外倾斜实施例的结构示意图；

图5为外轮廓扭转到与框架柱碰撞时，框架柱向内倾斜的示意图。

具体实施方式

以下结合附图举例对本专利做进一步的说明。

本实施例为外轮廓扭转建筑的结构平面布置包括核心筒1，由框架柱21围成的框架结构2和外墙结构3构成结构平面布置及相应的处理方法。 

如图1所示，是本实施例的建筑平面示意图，外围有该层以下的每层轮廓线变化示意图，平面为五边形，上半部和右边不变，下半部和左边三个面转动，转角处最大变化距离近30米，扭转角度a为60°。平面内在外墙结构3和核心筒1之间布置框架柱21围成的框架结构2，立面转动处框架柱21布置相对较密。把卫生间布置在左上角，其余包括转动部分为办公区域，可灵活划分功能。

如图2所示，是本实施例的结构平面示意图，外墙结构3上外墙下的梁由框架柱21上设悬挑梁23支承，且框架柱21之间的框架梁12上也设置悬挑梁23伸出。在悬挑长度逐渐变大时，悬挑梁23的间距则相应减小。

如图3所示，悬挑长度较大时，在悬挑梁23下设斜撑，保证悬挑梁23的悬挑长度在合理范围内。

另一种结构如图4所示，悬挑长度较大时，框架柱21向外倾斜，保证悬挑梁23的悬挑长度在合理范围内，倾斜方向为框架柱21与核心筒1的连接方向。

如图5所示，因外轮廓扭转使外墙结构3与框架柱21碰撞时，将框架柱21向内倾斜，可避免产生碰撞，倾斜方向为框架柱21与核心筒1的连接方向。

图2~5的措施使框架柱21对核心筒1不产生扭矩，仅对核心筒1产生较小的推拉力，能由核心筒1平衡掉，且能保证框架柱21与核心筒1的框架抗侧移作用。

上述技术构成和措施，优化了结构体系，避免了结构处于不利的抗扭状态，使结构受力更合理，降低了结构造价，简化了施工工艺，缩短了施工工期，能获得较大经济效益。

以上所述，仅为本专利较佳的具体实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于整体是平面为多边形的高层建筑，建筑物包括设于建筑物内部的承重部分和设于承重部分外围的轮廓部分，承重部分与轮廓部分横向连接，至少部分楼层的轮廓部分的一个或多个面相对于上层或下层或上下层有一个角度错位，使在建筑立面上形成外轮廓扭转。

2.根据权利要求1所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于建筑物的连续多层轮廓部分由下而上或由上而下逐层错位。

3.根据权利要求2所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于所述角度错位的范围在1°~10°之间。

4.根据权利要求3所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于所述建筑物连续错位的多层轮廓部分的顶层与底层总错位角度差不超过90°。

5.根据权利要求1~4任一项所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于所述建筑物为框架核心筒结构，其中承重部分为核心筒，形成扭转的外轮廓部分包括框架结构和框架结构外的外墙结构。

6.根据权利要求5所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于所述框架结构由框架柱围成，外墙结构直接或间接安装在框架柱上，核心筒与框架柱之间通过框架梁连接；其中框架柱部分不形成扭转，所述扭转部分通过相邻楼层的外墙结构的角度错位实现扭转。

7.根据权利要求6所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于至少部分轮廓扭转的楼层的框架柱上还设有外挑的悬挑梁，所述外墙通过悬挑梁间接安装在框架柱上。

8.根据权利要求7所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于至少部分悬挑梁下方设有斜撑。

9.根据权利要求7所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于至少部分设有悬挑梁的框架柱向外倾斜，倾斜方向为框架柱与核心筒的连接方向。

10.根据权利要求7所述的外轮廓扭转建筑物的结构，其特征在于至少部分框架柱向内倾斜，倾斜方向为框架柱与核心筒的连接方向。

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