CN108179815B - 一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构，包括钢筋混凝土筒体、框架柱等，位于塔楼四角的钢筋混凝土筒体及框架柱双向对称布置，塔楼自起始楼层开始，取消中间跨若干楼层，正立面形成正立面中空区域，在正立面中空区域上方两侧边跨的钢筋混凝土核心筒和框架柱上设置转换梁，转换梁上支撑梁上托柱，仅在边跨设置若干楼层，使塔楼侧立面形成侧立面中空区域，在侧立面中空区域上方两侧边跨的钢筋混凝土核心筒和框架柱上设置转换梁，侧立面中空区域以上楼层设置若干楼层，塔楼立面形成每间隔一组楼层，存在另一个正立面中空区域，且正立面中空区域与侧立面中空区域分别沿着楼层高度方向依次交替设置。本发明立面造型新颖独特，适用于高层和超高层建筑。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高层和超高层建筑中的新型连体结构，特别涉及一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构，属于大跨度和连体结构领域内的创新技术。
背景技术
连体结构作为一种复杂结构体系，近年来在实际工程案例中应用越来越广泛，常见的连体结构是2栋独立的塔楼自某一楼层开始，上部楼层合二为一，从而在建筑立面造型上形成中空，由于上部相连楼层在建筑平面布置和使用功能方面建立了联系，丰富了建筑立面造型和平面功能多样化布置的可能性。随着建筑创作手段日益多元化，连体结构由2栋塔楼在单方向连为一体，逐步向多塔在双向连体发展的趋势，使得建筑立面仅单侧出现中空区域向正、侧立面均出现中空区域演变，同时，中空区域沿塔楼高度方向并不是简单的位于同一个楼层高度范围，而是沿着楼层高度方向沿着正、侧立面呈错位交替布置，使得建筑立面造型呈现立体化三维空间变化情况。此类在传统连体结构基础上衍生出来的新型连体结构体系存在较多的新问题，无法直接套用原有的技术成果，存在较多技术空白领域需要深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构。本发明针对高层、超高层建筑中存在双向多重大跨度，且沿着建筑物两个方向支撑大跨度的转换梁所在楼层并不在一个楼层，形成上、下层错位关系，导致建筑物在正、侧立面形成的中空区域呈上下错位交替设置，本发明确保此类型结构体系的搭建受力合理，符合抗震设计原则，为实际工程可以直接应用。
本发明的技术方案是：本发明是一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构，连体结构平面布置呈矩形，包括有钢筋混凝土筒体、框架柱、转换梁、框架梁、梁上托柱，位于塔楼四角的钢筋混凝土筒体及框架柱双向对称布置，塔楼自起始楼层开始，在某一方向取消中间跨若干楼层，正立面形成正立面中空区域，在正立面中空区域上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体 和框架柱上设置转换梁，转换梁上支撑梁上托柱，仅在边跨设置若干楼层，无中间跨楼层，使得塔楼侧立面形成侧立面中空区域，依次在此侧立面中空区域上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体 和框架柱上设置转换梁，侧立面中空区域以上楼层设置若干楼层，塔楼立面形成每间隔一组楼层，存在另一个正立面中空区域，如此规律设置，且正立面中空区域与侧立面中空区域分别沿着楼层高度方向依次交替设置，形成错位关系；在第一塔楼和第二塔楼内侧各设置一个电梯井道筒体，由电梯井道筒体合围而成的电梯井道作为塔楼的竖向交通空间。
本发明与现有技术比较，具有如下效益：
1、在满足新颖建筑立面造型和平面布置功能需求的前提下，确保其结构体系兼顾抗震性能和经济性需求。
2、在结构体系的组成方面，位于四角楼梯间各层均设置的客观条件，利用楼梯间隔墙在塔楼四角设置竖向连续布置的钢筋混凝土筒体，形成主要的抗侧力体系和竖向传力构件，最大程度减小对建筑功能的影响。
3、将中下部楼层的转换梁和其两侧支撑的框架柱截面形式设计为型钢混凝土结构，充分利用组合结构优良的力学性能，确保重要受力构件具有足够的承载力和延性性能，且在一定程度上控制其截面尺寸不宜过大。
4、位于转换梁上支撑的梁上托柱，针对受力较大的底部和顶部楼层，其柱截面形式可采用方钢管混凝土柱，充分考虑梁柱节点的合理性和可实施性，传力直接，且便于施工的要求，最大程度减少施工难度。
本发明适用于高层、超高层建筑，特别适用于双向多重大跨度，且2个方向转换梁所在楼层不同，正、侧立面中空区域呈错位交替布置的工程项目，具有广阔的适用范围和发展空间。
附图说明
图1为本发明正立面结构立面布置示意图；
图2为本发明实施例1左侧立面结构立面布置示意图；
图3为本发明实施例1右侧立面结构立面布置示意图；
图4为图1中的A-A剖面图，是本发明实施例1应用于实际工程的水平向两侧边跨设置转换梁所在楼层结构平面示意图；
图5为图1中的B-B剖面图；是本发明实施例1应用于实际工程的水平向中间跨缺失楼层结构平面示意图；
图6为图1中的C-C剖面图，是本发明实施例1应用于实际工程的垂直向中间跨缺失楼层结构平面示意图；
图7为图1中的D-D剖面图，是本发明实施例1应用于实际工程的仅右侧垂直向边跨设置转换梁结构平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细描述。
本发明是一种用于高层和超高层建筑中的新型连体结构，如图1所示，四角筒双向多重大跨度错位连体结构，连体结构平面布置呈矩形，包括有钢筋混凝土筒体1、框架柱2、转换梁3、框架梁4、梁上托柱5，位于塔楼四角的钢筋混凝土筒体1 及框架柱2双向对称布置，塔楼自起始楼层12开始，在某一方向取消中间跨若干楼层，正立面形成正立面中空区域6，在正立面中空区域6上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体 1和框架柱2上设置转换梁3，转换梁3上支撑梁上托柱5，仅在边跨设置若干楼层，无中间跨楼层，使得塔楼侧立面形成侧立面中空区域7，依次在此侧立面中空区域7上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体 1和框架柱2上设置转换梁3，侧立面中空区域7以上楼层设置若干楼层，塔楼立面形成每间隔一组楼层，存在另一个正立面中空区域6，如此规律设置，且正立面中空区域6与侧立面中空区域7分别沿着楼层高度方向依次交替设置，形成错位关系。在第一塔楼10和第二塔楼11内侧各设置一个电梯井道筒体8，由电梯井道筒体8合围而成的电梯井道9作为塔楼的竖向交通空间。
本实施例1中，塔楼在某一方向取消中间跨区域若干楼层，是沿着整个跨度方向全部取消，使得该组楼层平面布置为2栋独立塔楼，即第一塔楼10与第二塔楼11。再上一组楼层平面布置也为2栋独立塔楼，即第三塔楼13与第四塔楼14，依次沿着楼层高度方向按此规律循环，上下2组相邻楼层的平面布置形式分别为水平向和垂直向，互相垂直布置。
本实施例1中，位于中空区域 上方的 转换梁3仅分别设置在塔楼两侧边跨范围内，用于支撑上部两侧边跨楼层，转换梁3所在楼层中间跨区域楼层保留，本层无楼层缺失。
本实施例1中，除起始楼层12以外，建筑正立面上的正立面中空区域6及侧立面上的侧立面中空区域7的上、下楼层均为转换梁3所在楼层。
本实施例1中，转换梁3截面形式为型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁，对应起支撑作用的框架柱截面形式为型钢混凝土柱或钢筋混凝土柱。
本实施例1中，梁上托柱5自转换梁3上开始设置，根据受力需求，不同楼层柱截面形式可以采用方钢管混凝土柱或钢筋混凝土柱。
本实施例1中，仅位于四角区域的钢筋混凝土筒体1、框架柱2和电梯井道筒体8 每个楼层均有设置，其他区域框架柱2或梁上托柱5仅为部分楼层设置或者通过转换梁3支撑。
本实施例1中，转换梁3在最上一组楼层的中间某一个楼层开始，即侧立面中空区域7上方，仅在垂直于塔楼一侧的边跨设置转换梁3，在转换梁3所在区域增设部分楼层，一直延伸到屋面层，使得自增设该组楼层以上塔楼平面布置形成第三塔楼13和第四塔楼14在一侧端部相连。
图2为左侧立面结构立面布置示意图。其中，该图中的侧立面中空区域7与图1所示正立面中空区域6呈上、下楼层错位交替布置的空间关系，在边跨设置楼层高度范围内，其中间跨区域楼层缺失，形成2栋独立塔楼，即第一塔楼6与第二塔楼7，即对应图1中的正立面中空区域6。相反，侧立面中空区域7高度范围内形成的2栋独立塔楼为第三塔楼13与第四塔楼14，与图1中边跨设置楼层范围一致，呈相互对应关系。
图3为右侧立面结构立面布置示意图。其中，除靠近屋面顶部几层以外，下部楼层与图2完全一致。与图2比较，仅顶部一组楼层均在最上面一组楼层的中间某一个楼层开始，即侧立面中空区域7上方，仅在垂直于塔楼一侧的边跨设置转换梁3，在转换梁3所在区域增设部分楼层，一直延伸到屋面层，使得自增设该组楼层以上塔楼平面布置形成第三塔楼13和第四塔楼14在右侧端部相连。
图4为实施例1应用于实际工程的水平向两侧边跨设置转换梁所在楼层结构平面布置图，即图1中的A-A剖面，本发明应用于某实际工程中，抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，场地类别Ⅱ类。该项工程地下2层，地上29层，地上结构主体总高度148.8m，结构体系采用四角筒双向多重大跨度错位连体结构。基于特殊建筑立面造型和各层建筑功能的需要，塔楼部分沿高度方向，分别在10、18、22、26层设置2~4道转换梁3，转换梁3跨度分别为13.1m、15.8m、22.5m，其上支撑1~3个梁上托柱5，转换层以上支撑楼层数分别为2、4、8层，形成局部框支框架。沿高度方向形成4组楼层，且上、下相邻各组楼层分别位于水平向和垂直向边跨区域，相邻上、下一组楼层平面布置分别位于水平向和垂直向的两侧边跨区域，二者相互垂直。结构体系中仅位于四角的钢筋混凝土筒体 1和框架柱2，与靠近中间跨用于电梯井道的钢筋混凝土筒体1上、下贯通，其他楼层区域均通过“梁抬柱”的形式予以实现。在正、左侧、右侧立面上分别形成正立面中空区域6和侧立面中空区域7，而且沿着高度方向正立面中空区域6和侧立面中空区域7上下错位交替布置。
该层为转换梁3所在楼层，位于18层，该楼层楼盖完整。沿着水平向设置的转换梁3共计四道，且两侧支撑于四角设置的钢筋混凝土筒体3和框架柱2上，两侧边跨转换梁3和靠近内侧跨转换梁3上支撑梁托柱分别为3个和2个。本层及以下楼层的转换梁3和两侧起支撑作用的框架柱截面形式均采用型钢混凝土，本层梁上托柱5截面形式采用方钢管混凝土柱。该层即是水平向边跨设置楼层的起始楼层，是水平向中间跨区域的开始缺失的起始楼层，自该层以上部分楼层，在中间跨区域楼层缺失，在图2左侧立面结构立面布置示意图上形成侧立面中空区域7。
图5为实施例1应用于实际工程中的水平向中间跨缺失楼层结构平面示意图，即图1中的B-B剖面。该楼层为塔楼典型标准层之一，其水平向中间跨楼层缺失，为图2中侧立面中空区域7范围内的楼层，平面布置形式为2栋独立塔楼，即第三塔楼13与第四塔楼14介于左、右两侧钢筋混凝土筒体 1之间的楼盖区域自转换梁3开始设置梁上托柱5支撑。位于四角的钢筋混凝土筒体3内设置的楼梯间6和位于电梯井道筒体8合围而成的电梯井道9为塔楼的竖向交通空间。
图6为实施例1实际工程中的垂直向中间跨缺失楼层结构平面示意图。该楼层为塔楼典型标准层之二，即图1中的C-C剖面，其垂直向中间跨楼层缺失，为图1中正立面中空区域范围内的楼层，平面布置形式为2栋独立塔楼，即第一塔楼10与第二塔楼11。2栋独立塔楼中介于上、下两侧钢筋混凝土筒体 1 之间的楼盖区域通过自转换梁3开始设置的梁上托柱5支撑。位于四角的钢筋混凝土筒体1 内设置的楼梯间6和位于电梯井道筒体8合围而成的电梯井道9为塔楼的竖向交通空间。
图7为实施例1中的仅右侧垂直向边跨设置转换梁结构平面示意图,即图1中的D-D剖面。该楼层为塔楼典型标准层之三，与图5对比，除右侧边跨增设部分楼层外，其他区域与图5基本相同。该楼层自转换梁3在最上一组楼层的中间某一个楼层开始，即图3中侧立面中空区域7上方，仅在垂直于塔楼一侧的边跨设置转换梁3，在转换梁3所在区域增设部分楼层，一直延伸到屋面层，使得自增设该组楼层以上塔楼平面布置形成第一塔楼10和第二塔楼11在一侧端部相连。右侧边跨上、下两侧钢筋混凝土筒体 1 之间设置2道竖向转换梁3，支撑上部楼层。
Claims (8)
1.一种四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于连体结构平面布置呈矩形，包括有钢筋混凝土筒体(1)、框架柱(2)、转换梁(3)、框架梁(4)、梁上托柱(5)，位于塔楼四角的钢筋混凝土筒体(1)及框架柱(2)双向对称布置，塔楼自起始楼层(12)开始，在某一方向取消中间跨若干楼层，正立面形成正立面中空区域(6)，在正立面中空区域(6)上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体(1)和框架柱(2)上设置转换梁(3)，转换梁(3)上支撑梁上托柱(5)，仅在边跨设置若干楼层，无中间跨楼层，使得塔楼侧立面形成侧立面中空区域(7)，依次在此侧立面中空区域(7)上方两侧边跨的钢筋混凝土筒体(1)和框架柱(2)上设置转换梁(3)，侧立面中空区域(7)以上楼层设置若干楼层，塔楼立面形成每间隔一组楼层，存在另一个正立面中空区域(6)，如此规律设置，且正立面中空区域(6)与侧立面中空区域(7)分别沿着楼层高度方向依次交替设置，形成错位关系；在第一塔楼(10)和第二塔楼(11)内侧各设置一个电梯井道筒体(8)，由电梯井道筒体(8)合围而成的电梯井道(9)作为塔楼的竖向交通空间。
2.根据权利要求1所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于塔楼在某一方向取消中间跨区域若干楼层，是沿着整个跨度方向全部取消，使得该组楼层平面布置为2栋独立塔楼，即第一塔楼(10)与第二塔楼(11)；再上一组楼层平面布置也为2栋独立塔楼，即第三塔楼(13)与第四塔楼(14)，依次沿着楼层高度方向按此规律循环，上下2组相邻楼层的平面布置形式分别为水平向和垂直向，互相垂直布置。
3.根据权利要求1所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于位于中空区域上方的转换梁(3)仅分别设置在塔楼两侧边跨范围内，用于支撑上部两侧边跨楼层，转换梁(3)所在楼层中间跨区域楼层保留，本层无楼层缺失。
4.根据权利要求1所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于除起始楼层(12)以外，建筑正立面上的正立面中空区域(6)及侧立面上的侧立面中空区域(7)的上、下楼层均为转换梁(3)所在楼层。
5.根据权利要求1至4任一项所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于转换梁(3)截面形式为型钢混凝土梁或钢筋混凝土梁，对应起支撑作用的框架柱(2)截面形式为型钢混凝土柱或钢筋混凝土柱。
6.根据权利要求5所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于梁上托柱(5)自转换梁(3)上开始设置，根据受力需求，不同楼层柱截面形式可以采用方钢管混凝土柱或钢筋混凝土柱。
7.根据权利要求6所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于仅位于四角区域的钢筋混凝土筒体(1)、框架柱(2)和电梯井道筒体(8)每个楼层均有设置，其他区域框架柱(2)或梁上托柱(5)仅为部分楼层设置或者通过转换梁(3)支撑。
8.根据权利要求1所述的四角筒双向多重大跨度错位连体结构，其特征在于转换梁(3)在最上一组楼层的中间某一个楼层开始，即侧立面中空区域(7)上方，仅在垂直于塔楼一侧的边跨设置转换梁(3)，在转换梁(3)所在区域增设部分楼层，一直延伸到屋面层，使得自增设该组楼层以上塔楼平面布置形成第三塔楼(13)和第四塔楼(14)在一侧端部相连。
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