CN105625567B - 高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构 - Google Patents

高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，楼盖空腹梁的一端与周边网格式框架柱二对一刚性连接，空腹梁的另一端亦与核芯筒剪力墙二对一刚性连接，周边网格式框架柱柱网a 1与楼盖正交斜放网格a 2=a 1 sian45°，正交斜放空腹梁的上、下弦与周边网格式框架柱及中央核芯筒周边剪力墙均为两两刚性连接，中央混凝土核芯筒剪力墙通过正交斜放空腹梁与周边网格式框架柱均对应刚性连接，抗侧刚度提高30%，减少四角部分柱的剪力滞后影响，工程造价降低25%，且楼盖腹部为空腹，有利于管线水平穿越，在塔楼最大高度及楼层净高相同的条件下，降低了层高，增加了塔楼的层数。

Description

高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构
技术领域
本发明涉及一种高层与超高层写字楼建筑结构体系，具体地说，涉及一种高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，属于建筑结构技术领域。
背景技术
传统的高层与超高层钢筋混凝土结构的建筑工程，其结构体系主要“框筒”结构和“筒中筒”结构，常规的“框筒”结构，它是由核芯筒与周边的大柱网框架，通过与核芯筒连接的框架横梁形成“框筒”结构；而常规的筒中筒结构，它是由核芯筒与周边的密柱网框架，通过与核芯筒连接的密梁形成的“筒中筒”结构。如图1所示为超高层写字楼建筑的钢筋混凝土框架——核芯筒结构体系的标准层结构布置图，根据规程要求，塔楼高（H）宽(B)比小于等于6，即H/B≤6，当图1正方形塔楼宽B=36.4m时，塔楼最大高度H=6×36.4m=218.4m，设写字楼每层房间净高h0=2.8m，框架梁截面300×800，即标准层层高h=2.8m+0.8m=3.6m，采用框架、核芯筒结构体系，写字楼可建层数n 1=218.4/3.6=60.6层，即60层，建筑高度H=60×3.6m=216m＜218.4m。
此类传统的混凝土结构从建筑方面分析，其一：它做不到大开间灵活划分房间的多功能应用，有墙必有梁，即房间要随梁所在位置划分，约束了每层楼房间自由划分；其二：每层建筑净高受框架梁高度制约，当框架梁跨度11m时，框架截面300×800，当建筑净高2.8m时，其层高不含设备层最小要做到（3.6m），当塔楼建筑为30层时，其总高度H=108m，总高度大于100m，属超高层范畴。
从结构方面分析：其一：周边框架抗侧刚度差，高耸结构主要是一种抗侧力结构，周边框架抗侧刚度弱，其抗侧刚度80%以上靠中央钢筋混凝土核芯筒承担，结构体系受力不均匀；其二：结构体系容易形成“肥梁胖柱”，工程造价高，60层超高层（不算地下各层）建筑的“框、筒结构”混凝土30cm/m2左右，用钢量135kg/m2,60层，C40混凝土23850m3，钢材(III级)10732T。
在超高层写字楼建筑中也有采用预应力混凝土楼盖的“框、筒结构”和“筒中筒结构”，这种结构体系可以克服建筑方面的不足，但结构工程造价不降反升。
楼盖梁与外部网格式框架筒有2/3部位未达到两边对应刚性连接，造成剪力滞后和塔楼抗侧刚度下降。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构及制作方法，采用该网格盒式筒中筒结构后，实现以下目的：
1、提高抗侧刚度。
2、减少四角部分柱的剪力滞后影响。
3、大幅度降低建筑工程造价。
4、室内房间可自由划分，不受“有墙必设梁”的限制。
5、减小楼盖的厚度，充分利用空间。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，其特征在于：
楼盖空腹梁的一端与周边网格式框架柱二对一刚性连接，空腹梁的另一端亦与核芯筒剪力墙二对一刚性连接。
一种优化方案，周边网格式框架柱柱网a 1与楼盖正交斜放网格a 2=a 1 sian45°。
进一步地，空腹梁的上、下弦与周边网格式框架柱及中央核芯筒周边剪力墙均为两两刚性连接。
进一步地，中央混凝土核芯筒剪力墙通过空腹梁与周边网格式框架柱均对应刚性连接。
进一步地，空腹楼盖沿斜向（45°）分别与外部网格式框架柱与内部核芯筒剪力墙两两对应刚性连接，网格式框架柱两侧边亦有两根网格式框架梁与网格式框架柱刚性连接。
进一步地，空腹网格板厚度h=(1/25-1/30)L。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
1、提高抗侧刚度,比传统的提高30%。
2、空腹梁与柱与剪力墙均二对一刚性连接，减少四角部分柱的剪力滞后影响。
3、大幅度降低建筑工程造价，比传统的降低25%。
4、楼盖厚度h=(1/25-1/30)L(进深) ，L为边网格式框架柱与核芯筒剪力墙的距离，室内房间可自由划分，不受“有墙必有梁”的限制，楼盖空腹部位可作水平管线的设备层使用。
5、减小了楼盖的厚度，且楼盖腹部为空腹，有利于管线水平穿越，在塔楼最大高度及楼层净高相同的条件下，降低了层高，增加了塔楼的层数。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为目前传统的高层与超高层混凝土框架、核芯筒结构标准层结构布置图；
附图2为本发明高层与超高层混凝土正交正放空间网格盒式筒结构的标准层结构布置图；
附图2为本发明中高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构图；
附图3为本发明中混凝土正交斜放空腹楼盖沿斜向（45°）空腹梁剖面构造图；
附图4a、4b为本发明中周边网格式框架柱与两斜交（45°）空腹梁节点构造图；
附图5为本发明中混凝土核芯筒周边剪力墙与正交斜放空腹梁刚性连接构造图；
附图6a为本发明中混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构在H/B=6条件下可建层数及高度；
附图6b为本发明中混凝土框架核芯筒结构在H/B=6条件，可建层数及高度。
具体实施方式
实施例1，高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，楼盖的正交斜放空腹梁的一端与周边网格式框架柱二对一刚性连接，正交斜放空腹梁的另一端亦与核芯筒剪力墙二对一刚性连接，周边网格式框架柱柱网a 1与楼盖正交斜放网格a 2=a 1 sian45°，正交斜放空腹梁的上、下弦与周边网格式框架柱及中央核芯筒周边剪力墙均为两两刚性连接，中央混凝土核芯筒剪力墙通过正交斜放空腹梁与周边网格式框架柱均对应刚性连接，正交斜放空腹楼盖沿斜向（45°）分别与外部网格式框架柱与内部核芯筒剪力墙两两对应刚性连接，网格式框架柱两侧边亦有两根网格式框架梁与网格式框架柱刚性连接，空腹网格板厚度h=(1/25-1/30)L。
如图1所示，塔楼每层几何尺寸（36.4m×36.4m=1325m 2 ）略作修改为，塔楼每层几何尺寸为36m×36m=1296m2（误差2.2%），如图2所示，其周边网格式框架柱柱网a 1=3600(10×3600=36000)，核芯筒周边剪力墙与周边网格式框架柱均两两对应刚性连接，而不同于图1结构其楼盖梁有2/3未能两两对应与周边框架刚性连接，从而导致剪力滞后和抗剪刚度下降。图3为正交斜放空腹楼盖沿斜向（45°）分别与外部网格式框架柱与内部核芯筒剪力墙两两对应刚性剖面构造图，其正交斜放空腹梁与外部网格式框架柱为二对一刚性连接，柱两侧边亦有两根网格式框架梁与柱刚性连接，如图4a)所示，为确保节点刚性，连接处要作扩大处理，如图4b)所示，楼盖正交斜放空腹梁与中央核芯筒剪力墙均二对一刚性连接，剪力墙处亦需节点构造措施，如图5所示，采用上述构造措施，大幅度提高楼盖的抗剪刚度，基本消除四角角柱剪力滞后影响，使结构整体刚度提高，受力合理。混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，它与传统的混凝土框架核芯筒结构比较，具有与正交正放空间网格盒式筒中筒结构相同的优点，它们在超高层写字楼建筑对比应用，如图6a）所示为传统的混凝土核芯筒结构，其标准层层高h 1=3.6m，高(H)宽(B)H/B=6时，H=6×36m=216m，可建塔楼层数n 1=216/3.6=60层，总建筑面积77760m 2。图6b)为混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，在H≤216m条件下，可建层数n 2=216/3.25=66.46层，即可建66层，总建筑面积85536m 2，增加建筑面积7776m 2和正交正放空间网格盒式筒中筒结构一样，达到节约工程造价，满足循环经济三原则要求。
本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，其特征在于：高层与超高层混凝土正交斜放空间网格盒式筒中筒结构，楼盖的正交斜放空腹梁的一端与网格式框架柱二对一刚性连接，正交斜放空腹梁的另一端亦与核芯筒剪力墙二对一刚性连接，网格式框架柱柱网a1与楼盖正交斜放网格a2=a1sin45°，a1为网格式框架柱柱网间距，a2为楼盖正交斜放网格中单元格长度，正交斜放空腹梁的上、下弦与网格式框架柱及核芯筒剪力墙的周边均为两两刚性连接，楼盖沿斜向45°分别与网格式框架柱与核芯筒剪力墙的周边两两对应刚性连接，网格式框架柱两侧边亦有两根网格式框架梁与网格式框架柱刚性连接，空腹网格板厚度h=(1/25-/30)L，L为边网格式框架柱与核芯筒剪力墙的距离。
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