CN102877583A - 高层及超高层楼盖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层及超高层楼盖系统，包括构筑在基础上并贯穿所有楼层的核心筒(1)、在所述核心筒(1)四周的核心筒外围钢结构(4)以及组合楼盖(5)，其特征在于：所述核心筒(1)在楼层上间隔设置多个悬挑梁(2)，同一楼层的所述悬挑梁(2)通过浇注钢筋混凝土形成悬挑楼盖(3)；所述组合楼盖(5)设置在所述悬挑楼盖(3)与所述核心筒外围钢结构(4)之间。本发明通过悬挑楼盖(3)的应用，将组合楼盖(5)连接核心筒(1)的节点由核心筒(1)外边缘外移至悬挑楼盖(3)外边缘，可以减少组合楼盖(5)与核心筒外围钢结构(4)中的钢用量，同时减少楼层层高，便于施工。

Description

高层及超高层楼盖系统

技术领域

本发明涉及楼盖系统，更具体地说，涉及一种核心筒结构的楼盖系统，可应用于高层及超高层建筑中。

背景技术

近年来，高层及超高层建筑在我国被广泛地兴建，建筑时普遍优先采用钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构。混凝土是由砂子、水泥、石子和水按一定的比例拌和而成，凝固后非常坚硬，受竖向压力能力强，但受拉能力比较差，为解决混凝土容易因受拉而断裂的问题，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。钢筋混凝土结构具有坚固、耐久、成本低等优点，但其同时具有自重大、建设周期长、钢筋混凝土土柱占用建筑空间多等缺点。

针对上述钢筋混凝土结构的缺点，现在越来越多的建筑采用如图3、4所示的一种核心筒-钢框架结构，即采用钢筋混凝土做核心筒100，核心筒100四周是核心筒外围钢结构200，核心筒100与核心筒外围钢结构200通过组合楼盖400连接，组合楼盖400普遍采用钢梁300加混凝土组合而成。组合楼盖400采用两种连接方式：

连接方式1：钢梁300一端连接核心筒外围钢结构200，另一端连接核心筒100。

连接方式2：钢梁300一端连接核心筒外围钢结构200，另一端连接相邻的钢梁侧壁。

这种核心筒-钢框架结构中，核心筒100主要用于抵抗水平侧力，兼具钢筋混凝土结构受竖向压力能力强的优点，核心筒外围钢结构200主要是承担竖向荷载及少部分水平荷载；随着楼层增加，核心筒100承担作用于建筑物上的水平荷载比重越来越大，而核心筒外围钢结构200承担作用于建筑物上的水平荷载比重越来越小，由于钢材较混凝土密度大、强度高，可以有效减少柱体截面，增加建筑使用面积。在施工阶段，混凝土结构与核心筒外围钢结构200相对独立，不互相影响，建设工期短。现有核心筒-钢框架结构存在以下缺点：

1、在连接方式1中，因为核心筒100具有受竖向压力能力强的优点，所以可以设计让组合楼盖400分布于核心筒100的竖向压力大于相同组合楼盖400分布于核心筒外围钢结构200的竖向压力。但是现有核心筒-钢框架结构中，组合楼盖400分布于核心筒100的竖向压力等于相同组合楼盖400分布于核心筒外围钢结构200的竖向压力，导致组合楼盖400的竖向压力分布不是很合理，从而增加了核心筒外围钢结构200的钢用量。

2、组合楼盖400直接连接核心筒外围钢结构200与核心筒100，组合楼盖400中的钢梁300的钢用量因此较大，造成建筑成本造价高。

3、核心筒100施工时，其自身没有适合施工的平台，需要另外搭设脚手架，施工比较麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述钢用量大及施工不便的缺陷，提供一种可减少钢用量、降低成本、便于施工的高层及超高层楼盖系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高层及超高层楼盖系统，包括构筑在基础上并贯穿所有楼层的核心筒、在所述核心筒四周的核心筒外围钢结构以及组合楼盖，其特征在于：所述核心筒在楼层上间隔设置多个悬挑梁，同一楼层的所述悬挑梁通过浇注钢筋混凝土形成悬挑楼盖；所述组合楼盖设置在所述悬挑楼盖与所述核心筒外围钢结构之间。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述组合楼盖包括间隔设置的多根钢梁，所述钢梁一端水平连接所述核心筒外围钢结构，另一端水平连接所述悬挑楼盖的外边缘或相邻的钢梁侧壁。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述组合楼盖中的钢梁与所述悬挑楼盖的外边缘的连接方式为铰接。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述组合楼盖包括盖板，所述盖板设置在钢梁之间或钢梁之上，且盖板为混凝土结构或者钢结构。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述核心筒为钢筋混凝土结构或劲性混凝土结构。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述悬挑楼盖为钢筋混凝土结构或劲性混凝土结构。

在本发明所述的高层及超高层楼盖系统中，所述核心筒外围钢结构为纯钢结构、劲性混凝土结构或钢管混凝土结构。

实施本发明的高层及超高层楼盖系统，具有以下有益效果：

1、通过悬挑楼盖的应用，将组合楼盖连接核心筒的节点由核心筒外边缘外移至悬挑楼盖外边缘，可以减少组合楼盖与核心筒外围钢结构中的钢用量。例如在一个传统的超高层建筑中，核心筒距离核心筒外围钢结构为12m，组合楼盖连接核心筒与核心筒外围钢结构时，以单根钢梁为例，组合楼盖中的钢梁需要12m长，即梁跨度L(a)为12m。本发明中假定核心筒距离核心筒外围钢结构同样为12m，通过悬挑楼盖的应用，每层悬挑出一部分钢筋混凝土悬挑楼盖，依据最佳悬挑长度X＝0.211×L(L：梁跨度)，梁跨度取L(a)的值，计算出最佳悬挑长度X＝2.532m，考虑围绕办公楼的走廊宽为2米左右，可取悬挑长度为走廊宽度，即实际悬挑长度为2m。这时，组合楼盖不是连接核心筒与核心筒外围钢结构，而是连接悬挑楼盖与核心筒外围钢结构，组合楼盖中的钢梁就只需要10m长，即梁跨度L(b)为10m。有下列计算公式：

弯矩计算公式：M＝q×L²/8，

梁支座反力：R＝q×L/2，

M：梁弯矩  R：梁支座反力  q：梁上均布线荷载  L：梁跨度

结合上述计算公式，根据梁跨度L(a)和梁跨度L(b)的长度，可知本发明与传统的超高层建筑理论上相比：钢梁长度减少了16.7％，弯矩减少了30.6％，核心筒外围钢结构的竖向压力减少了16.7％。因此，钢梁跨度减小，钢梁的钢用量减少了42.2％；核心筒外围钢结构的竖向压力减少16.7％，该部分竖向压力传至核心筒，就可充分利用核心筒受竖向压力能力强的特点，从而减少核心筒外围钢结构的钢用量；增加的悬挑楼盖中，由于钢筋混凝土造价较钢的造价低，约为其造价的1/3，因此可节约造价。

2、缩短建设工期。施工中悬挑楼盖的存在，可以在核心筒周边形成一个钢筋混凝土平台，方便核心筒的施工；后期组合楼盖中钢梁安装时，悬挑楼盖也提供了支撑平台，方便组合楼盖的施工。

3、钢梁跨度减小，可相应降低梁高，合理减少楼层层高，达到节约的目的，降低造价。

4、钢梁高度减小，便于风管、水管、电缆桥架的布置。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明高层及超高层楼盖系统的平面俯视图；

图2是沿图1中B-B线的剖面图；

图3是现有技术的超高层建筑的平面俯视图；

图4是沿图3中D-D线的剖面图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

结合图1、图2所示，在本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，包括构筑在基础上并贯穿所有楼层的核心筒1、在所述核心筒1四周的核心筒外围钢结构4以及组合楼盖5，所述核心筒1在楼层上间隔设置多个悬挑梁2，悬挑梁2处于同一平面内，同一楼层的所有的所述悬挑梁2通过浇注钢筋混凝土形成一个整体的悬挑楼盖3；所述组合楼盖5设置在所述悬挑楼盖3与所述核心筒外围钢结构4之间。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述组合楼盖5包括间隔设置的多根钢梁6，所述组合楼盖5位于所述核心筒外围钢结构4与所述核心筒1的相向平面中以及所述核心筒外围钢结构4四角的平面中，相应地组合楼盖5采用两种连接方式：

连接方式3：所述钢梁6一端水平连接所述核心筒外围钢结构4，另一端水平连接所述悬挑楼盖(3)的外边缘。

连接方式4：所述钢梁6一端水平连接所述核心筒外围钢结构4，另一端水平连接相邻的钢梁侧壁。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述核心筒1为钢筋混凝土结构。在其它实施例中，所述核心筒1可为劲性混凝土结构。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述核心筒外围钢结构4为纯钢结构。在其它实施例中，所述核心筒外围钢结构4可为劲性混凝土结构或者钢管混凝土结构。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述组合楼盖5包括盖板7，所述盖板7设置在钢梁之上，且盖板为混凝土结构。在其它实施例中，所述盖板7也可以设置在钢梁之间，其结构也可为钢结构。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述悬挑楼盖3为钢筋混凝土结构。在其它实施例中，悬挑楼盖3也可为劲性混凝土结构。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述核心筒1距离所述核心筒外围钢结构4的垂直距离为12m，所述组合楼盖5连接所述核心筒1与所述核心筒外围钢结构4的情况下，梁跨度L(a)＝12m。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，每个楼盖层上，同侧的所述悬挑梁2彼此平行设置即它们的顶面处于同一平面上，依据最佳悬挑长度X＝0.211×L(L：梁跨度)，L此时取L(a)的值，计算出最佳悬挑长度X＝2.532m，考虑围绕办公楼的走廊宽为2m左右，可取悬挑长度为走廊宽度，即实际所述悬挑梁的悬挑长度为2m，这样该走廊隔墙正好可放在所述悬挑梁2的边梁上，不同类型的楼盖接缝也可布置在墙边；同一楼层的所有的所述悬挑梁2通过浇注钢筋混凝土形成一个整体的悬挑楼盖3，所述悬挑楼盖3的宽度同样为2m。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，在连接方式3中，所述组合楼盖5的长度等于所述核心筒外围钢结构4距离所述核心筒1的垂直距离12m减去所述悬挑楼盖3的宽度2m的值，即10m，相应地所述组合楼盖5中的所述钢梁6的长度也为10m，此时，梁跨度L(b)＝10m。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述组合楼盖5中的所述钢梁6与所述悬挑楼盖3的外边缘的连接方式为铰接。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，有下列计算公式：

弯矩计算公式：M＝q×L²/8，

梁支座反力：R＝q×L/2，

M：梁弯矩  R：梁支座反力  q：梁上均布线荷载  L：梁跨度

结合上述计算公式，根据梁跨度L(a)和梁跨度L(b)的长度，可知本发明采用的连接方式3与传统的超高层建筑采用的连接方式1相比：所述钢梁6的长度减少了16.7％，弯矩减少了30.6％，所述核心筒外围钢结构4的竖向压力减少了16.7％。因此所述钢梁6的跨度减小，所述钢梁6的钢用量减少了42.2％；所述核心筒外围钢结构4的竖向压力减少16.7％，该部分竖向压力传至所述核心筒1，就可充分利用所述核心筒1受竖向压力能力强的特点，从而减少所述核心筒外围钢结构4的钢用量；增加的所述悬挑楼盖3中，由于钢筋混凝土造价较钢的造价低，约为其造价的1/3，因此可节约造价。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，施工中所述悬挑楼盖3的存在，可以在所述核心筒1周边形成一个钢筋混凝土平台，方便所述核心筒1的施工；后期所述组合楼盖5安装所述钢梁6时，所述悬挑楼盖3也提供了支撑平台，方便所述组合楼盖5的施工。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述钢梁6的跨度减小为10m，可相应降低梁高，合理减少楼层层高。

在图1、图2示出的本发明的高层及超高层楼盖系统第一实施例中，所述钢梁6高度减小，风管、水管、电缆桥架布置时更加方便。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种高层及超高层楼盖系统，包括构筑在基础上并贯穿所有楼层的核心筒(1)、在所述核心筒(1)四周的核心筒外围钢结构(4)以及组合楼盖(5)，其特征在于：所述核心筒(1)在楼层上间隔设置多个悬挑梁(2)，同一楼层的所述悬挑梁(2)通过浇注钢筋混凝土形成悬挑楼盖(3)；所述组合楼盖(5)设置在所述悬挑楼盖(3)与所述核心筒外围钢结构(4)之间。

2.根据权利要求1所述的高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述组合楼盖(5)包括间隔设置的多根钢梁(6)，所述钢梁(6)一端水平连接所述核心筒外围钢结构(4)，另一端水平连接所述悬挑楼盖(3)的外边缘或相邻的钢梁侧壁。

3.根据权利要求2所述的高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述组合楼盖(5)中的钢梁(6)与所述悬挑楼盖(3)的外边缘的连接方式为铰接。

4.根据权利要求3所述的高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述组合楼盖(5)包括盖板(7)，所述盖板(7)设置在钢梁之间或钢梁之上，且盖板为混凝土结构或者钢结构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述核心筒(1)为钢筋混凝土结构或劲性混凝土结构。

6.根据权利要求5所述的高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述悬挑楼盖(3)为钢筋混凝土结构或劲性混凝土结构。

7.根据权利要求6所述高层及超高层楼盖系统，其特征在于，所述核心筒外围钢结构(4)为纯钢结构、劲性混凝土结构或钢管混凝土结构。

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