CN111364616A - 超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，包括巨型框架柱、斜腿刚架式支撑结构、交叉支撑结构、环带桁架梁和次框架结构，所述斜腿刚架式支撑结构设置在两个巨型框架柱之间，所述斜腿刚架式支撑结构由两个刚架斜腿柱和一个刚架水平梁构成，所述刚架斜腿柱的下端分别与两个巨型框架柱相连接，上端与刚架水平梁相连，所述刚架斜腿柱上端向上延伸与交叉支撑结构相连，所述交叉支撑结构的上端与两个巨型框架柱相连接，所述环带桁架梁设置在交叉支撑结构的上端部，所述环带桁架梁的上方连接有另一交叉支撑结构，所述环带桁架梁与交叉支撑结构向上重复交替排布。本发明具有抗侧刚度大、抗震性能好等优点。
Description
技术领域
本发明属于巨型框架的支撑结构技术领域，尤其涉及一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构。
背景技术
随着超高层建筑结构的发展，超高层建筑结构体系越来越复杂，带斜支撑巨型框架结构体系的运用越来越广泛。
在实际工程中，巨型框架超高层建筑的底层入口处往往需要3～4层高的中空大厅，超高层建筑大楼入口处建筑要求高大宽敞气派，确保人员进入超高层建筑大楼不会感觉到压抑，如何兼顾底层中空大厅转换大梁、斜支撑结构抗震和底层中空大厅门建筑美学三者协调的问题一直困扰设计人员，结构工程界亟需研发一种经济合理的巨型框架超高层建筑的底层斜支撑结构形式。
现有的底层中空大厅转换大梁之下有设计为人字支撑形式的，可满足建筑美学要求，但是，底层人字支撑与上面的X交叉支撑匹配性较差；现有的底层中空大厅转换大梁之下有设计为V字支撑形式的，底层V字支撑与上面的X交叉支撑匹配性较好，但是，其建筑外观美学效果不好，且影响底层大厅使用。因此，设计一种适用于超高层建筑结构体系的巨型框架结构成为本领域技术人员的研究方向。
发明内容
本发明目的在于提供一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构及施工方法，该带斜支撑巨型框架结构体系具有抗侧刚度大、抗震性能好等优点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，包括巨型框架柱、斜腿刚架式支撑结构、交叉支撑结构、环带桁架梁和次框架结构，所述斜腿刚架式支撑结构设置在两个巨型框架柱之间，所述斜腿刚架式支撑结构由两个刚架斜腿柱和一个刚架水平梁构成，所述刚架斜腿柱的下端分别与两个巨型框架柱相连接，上端与刚架水平梁相连，所述刚架斜腿柱上端向上延伸与交叉支撑结构相连，所述交叉支撑结构的上端与两个巨型框架柱相连接，所述环带桁架梁设置在交叉支撑结构的上端部，所述环带桁架梁的上方连接有另一交叉支撑结构，所述环带桁架梁与交叉支撑结构向上重复交替排布，所述两巨型框架柱之间还设有次框架结构，所述次框架结构位于斜腿刚架式支撑结构上方。
上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：
1.上述方案中，所述次框架结构包括次框架柱和次框架梁，所述刚架水平梁上方设置多个次框架柱，所述次框架柱之间设置多层次框架梁。
2.上述方案中，所述刚架水平梁为变截面箱梁构形。
3.上述方案中，所述两个刚架斜腿柱相向呈八字形分布。
4.上述方案中，所述交叉支撑结构为X形交叉支撑结构。
超高层建筑大楼底层入口处建筑要求高大宽敞气派，巨型框架超高层建筑的底层入口处往往需要3～4层高的中空大厅，斜腿刚架大门是一种近似拱形大门的建筑造型，外形漂亮，美观大方。
带斜支撑巨型框架结构体系依据受力特点其本质上是一种竖向的巨型桁架结构形式，其巨型框架柱主要承担竖向荷载，巨型框架梁承担次框架结构荷载，巨型斜支撑承担水平剪力，巨型框架柱不承担剪力，巨型框架柱中没有次弯矩，更不会形成反弯点。
本发明采用的另一技术方案是：一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、先施工超高层建筑大楼基础，然后施工核心筒剪力墙和巨型框架柱，之后进行环带桁架梁施工安装，构成巨型框架结构；
S2、在巨型框架结构中安装施工相向呈八字形的两个刚架斜腿柱，刚架斜腿柱的下端分别与左右两个巨型框架柱相连接，悬臂拼装施工变截面箱梁构形的刚架水平梁，构成斜腿刚架式支撑结构；
S3、吊装施工交叉支撑结构，相向呈八字形的两个刚架斜腿柱向上延伸与X形交叉支撑相连；形成带有斜支撑的巨型框架结构；
S4、最后安装次框架柱和次框架梁，完成次框架结构的安装，形成巨型框架超高层建筑的底层斜腿刚架式支撑结构体系。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其具有抗侧刚度大、抗震性能好等优点，同时，超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构兼顾底层中空大厅转换大梁承载能力、斜支撑结构抗震性能和底层中空大厅门建筑美学三者协调，解决了巨型框架超高层建筑的底层抗震薄弱问题，厚重的斜腿刚架桥结构托起了超高层建筑大楼，使得超高层建筑中空大厅入口处格外气派，具有良好的应用前景。
2、本发明超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其刚架腿是斜置的柱，有利于提高其抗震性能；斜腿刚架的巨型梁兼作中空大厅转换大梁，承担上部次框架结构荷载；斜腿刚架的两个斜腿柱延伸交叉形成X交叉支撑，承担水平剪力，有利于提高其抗震性能；漂亮的斜腿刚架桥外形可满足底部中空大厅的建筑美学要求，一举两得；斜腿刚架支撑结构的两个斜腿柱延伸交叉形成X交叉支撑，X交叉支撑承担水平剪力，斜腿刚架支撑与上面的X交叉支撑匹配性较好。
附图说明
附图1为一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构立面示意图。
附图2为一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构三维示意图。
附图3为本发明实施例1的三维结构示意图。
图中：1、巨型框架柱；2、斜腿刚架式支撑结构；21、刚架斜腿柱；22、刚架水平梁；3、交叉支撑结构；4、环带桁架梁；5、次框架结构；51、次框架柱；52、次框架梁。
具体实施方式
在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。
一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，包括巨型框架柱1、斜腿刚架式支撑结构2、交叉支撑结构3、环带桁架梁4和次框架结构5，所述斜腿刚架式支撑结构2设置在两个巨型框架柱1之间，所述斜腿刚架式支撑结构2由两个刚架斜腿柱21和一个刚架水平梁22构成，所述刚架斜腿柱21相向呈八字形分布，刚架斜腿柱21的下端分别与两个巨型框架柱1相连接，上端与刚架水平梁22相连，所述刚架水平梁22为变截面箱梁构形，所述刚架斜腿柱21上端向上延伸与交叉支撑结构3相连，交叉支撑结构3为X形交叉支撑结构，所述交叉支撑结构3的上端与两个巨型框架柱1相连接，所述环带桁架梁4设置在交叉支撑结构3的上端部，所述环带桁架梁4的上方连接有另一交叉支撑结构3，所述环带桁架梁4与交叉支撑结构3向上重复交替排布，所述两巨型框架柱1之间还设有次框架结构5，所述次框架结构5位于斜腿刚架式支撑结构2上方；所述次框架结构5包括次框架柱51和次框架梁52，所述刚架水平梁22上方设置多个次框架柱51，所述次框架柱51之间设置多层次框架梁52。
该超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、先施工超高层建筑大楼基础，然后施工核心筒剪力墙和巨型框架柱1，之后进行环带桁架梁4施工安装，构成巨型框架结构；
S2、在巨型框架结构中安装施工相向呈八字形的两个刚架斜腿柱21，刚架斜腿柱21的下端分别与左右两个巨型框架柱1相连接，悬臂拼装施工变截面箱梁构形的刚架水平梁22，构成斜腿刚架式支撑结构2；
S3、吊装施工交叉支撑结构3，相向呈八字形的两个刚架斜腿柱2向上延伸与X形交叉支撑3相连；形成带有斜支撑的巨型框架结构；
S4、最后安装次框架柱51和次框架梁52，完成次框架结构5的安装，形成巨型框架超高层建筑的底层斜腿刚架式支撑结构体系。
针对本发明进一步解释如下：
上述采用斜腿刚架式支撑结构2用于巨型框架超高层建筑的底层大厅入口处，形成一种新型的带斜支撑巨型框架结构体系，超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构2可以兼顾底层中空大厅转换大梁、斜支撑结构抗震和底层中空大厅门建筑美术三者的协调，斜腿刚架式支撑结构2可用于巨型框架超高层建筑结构的底层中空大厅，解决了巨型框架超高层建筑的底层抗震薄弱问题，厚重的斜腿刚架桥结构托起了超高层建筑大楼，使得超高层建筑中空大厅入口处格外气派，具有良好的应用前景。
斜腿刚架支撑结构的两腿和梁中部的轴线大致呈拱形，拱形门建筑简洁美观，斜腿刚架结构类似拱形门建筑，斜腿刚架结构搭配3～4层高的中空大厅，确保人员进入超高层建筑大楼高大宽敞气派，不会感觉到压抑，厚重的斜腿刚架桥结构托起了超高层建筑大楼，使得超高层建筑中空大厅入口处漂亮美观有特色。
斜腿刚架式支撑结构2的刚架斜腿柱21是斜置的，两腿和梁中部的轴线大致呈拱形，腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小，刚架斜腿柱21上部巨型刚架水平梁22兼作中空大厅转换大梁，承担上部次框架结构5荷载，厚重的斜腿刚架式支撑结构2托起了超高层建筑大楼，斜腿刚架式支撑结构2竖向受力非常合理。
斜腿刚架式支撑结构2在上部次框架结构5巨大荷载作用下，以及刚架斜腿柱21的拱效应作用下，斜腿结构的轴向压力有所增加，斜腿结构轴向压力产生的水平分力，非常有利于抵抗地震水平荷载作用力。
斜腿刚架式支撑结构2的两个刚架斜腿柱21是八字形斜向设置，斜向杆件水平分力可以承担巨大的地震水平剪力，确保巨型框架柱不承担水平剪力，巨型框架柱中没有次弯矩，更不会形成反弯点。
斜腿刚架式支撑结构2的两个斜腿柱延伸交叉形成X交叉支撑，X交叉支撑承担水平剪力，斜腿刚架支撑与上面的X交叉支撑匹配性较好，水平向受力路线流畅，巨型框架设置X交叉支撑就变为几何不变结构体系，带斜支撑巨型框架结构体系依据受力特点其本质上是一种巨型桁架结构形式，具有优良抗震性能。
斜腿刚架式支撑结构2、巨型柱结构、X交叉支撑和双层环带桁架等配套使用，可以形成抗震性能优良的带斜支撑巨型框架结构体系，确保巨型框架超高层建筑结构底层结构的抗震性能。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：某巨型框架-核心筒结构体系，建筑高度为700米，内部为格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙核心筒，底部剪力墙核心筒厚度为2.0米，外部为巨型框结构体系。底部圆形钢管巨型柱直径为6米，层高均为5米。
外部巨型框结构体系的外形为六边形，六边形巨型框架体系的对边距离为100米，全楼设置共有六个圆形巨型框架柱1，圆形钢管巨型框架柱1的底部直径为6米，建筑层高均为5米，避难加强层50米设置一个，环带桁架跨径为50米。
大楼底层为三层层高的中空大厅，中空大厅入口处采用斜腿刚架式大门，斜腿刚架式支撑结构2的刚架水平梁22兼作底层中空大厅转换大梁，承担上部次框架结构5荷载，斜腿刚架式支撑结构2的刚架水平梁22采用变截面钢箱梁结构，钢箱梁结构宽度为3.6米，钢箱梁结构高度为4～6米，变截面钢箱梁的钢管壁厚为30mm，内灌注C50混凝土。
两个刚架斜腿柱21采用等截面矩形钢管混凝土柱，刚架斜腿柱21截面宽度为3.6米，刚架斜腿柱21截面高度为2.5米，刚架斜腿柱21矩形钢管壁厚为30mm，内灌注C60混凝土。
斜腿刚架式支撑结构2的两个斜腿柱延伸交叉形成X交叉支撑，承担地震水平剪力，大楼采用1000×2000mm的矩形钢管混凝土X交叉支撑，矩形钢管壁厚为20mm，内部灌注C50高强混凝土。
环带桁架梁4为桁架式双层环带桁架结构，高度为6米，环带桁架上弦采用钢管混凝土弦杆结构形式，环带桁架下弦采用预应力钢管混凝土芯棒下弦杆结构形式，环带桁架腹杆采用空心钢管。
斜腿刚架式支撑结构2的刚架水平梁22之上设置双排次框架柱51，次框架柱51间距为5米，内排次框架柱51支撑楼面次框架梁52，外排次框架柱51支撑楼面悬挑梁，次框架柱51均采用700×700mm的劲性混凝土柱，内置十字形600×300mm双H型钢，外配纵向受力钢筋和箍筋，劲性混凝土柱采用C50高强混凝土浇筑。
次框架梁52搁置在次框架柱51，次框架梁52采用H型钢大梁，楼面板采用压型钢板混凝土楼面。
大楼底层中空大厅入口处采用斜腿刚架式大门，斜腿刚架设置在两个巨型柱之间，形成超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，美观漂亮，抗震性能优良，解决了巨型框架超高层建筑的底层抗震薄弱问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其特征在于：包括巨型框架柱(1)、斜腿刚架式支撑结构(2)、交叉支撑结构(3)、环带桁架梁(4)和次框架结构(5)，所述斜腿刚架式支撑结构(2)设置在两个巨型框架柱(1)之间，所述斜腿刚架式支撑结构(2)由两个刚架斜腿柱(21)和一个刚架水平梁(22)构成，所述刚架斜腿柱(21)的下端分别与两个巨型框架柱(1)相连接，上端与刚架水平梁(22)相连，所述刚架斜腿柱(21)上端向上延伸与交叉支撑结构(3)相连，所述交叉支撑结构(3)的上端与两个巨型框架柱(1)相连接，所述环带桁架梁(4)设置在交叉支撑结构(3)的上端部，所述环带桁架梁(4)的上方连接有另一交叉支撑结构(3)，所述环带桁架梁(4)与交叉支撑结构(3)向上重复交替排布，所述两巨型框架柱(1)之间还设有次框架结构(5)，所述次框架结构(5)位于斜腿刚架式支撑结构(2)上方。
2.根据权利要求1所述的超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其特征在于：所述次框架结构(5)包括次框架柱(51)和次框架梁(52)，所述刚架水平梁(22)上方设置多个次框架柱(51)，所述次框架柱(51)之间设置多层次框架梁(52)。
3.根据权利要求1所述的超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其特征在于：所述刚架水平梁(22)为变截面箱梁构形。
4.根据权利要求1所述的超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其特征在于：所述两个刚架斜腿柱(21)相向呈八字形分布。
5.根据权利要求1所述的超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构，其特征在于：所述交叉支撑结构(3)为X形交叉支撑结构。
6.一种超高层建筑巨型框架底层斜腿刚架式支撑结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、先施工超高层建筑大楼基础，然后施工核心筒剪力墙和巨型框架柱(1)，之后进行环带桁架梁(4)施工安装，构成巨型框架结构；
S2、在巨型框架结构中安装施工相向呈八字形的两个刚架斜腿柱(21)，刚架斜腿柱(21)的下端分别与左右两个巨型框架柱(1)相连接，悬臂拼装施工变截面箱梁构形的刚架水平梁(22)，构成斜腿刚架式支撑结构(2)；
S3、吊装施工交叉支撑结构(3)，相向呈八字形的两个刚架斜腿柱(2)向上延伸与X形交叉支撑(3)相连；形成带有斜支撑的巨型框架结构；
S4、最后安装次框架柱(51)和次框架梁(52)，完成次框架结构(5)的安装，形成巨型框架超高层建筑的底层斜腿刚架式支撑结构体系。
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