CN203174767U - 型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构。其结构体系平面布置为矩形，筒体设置于四角，筒体的平面布置均匀对称，筒体为内设型钢暗柱或端柱的钢筋混凝土筒体。双向大跨度柱网之间通过钢桁架连接，在楼层标高处，钢桁架之间通过若干大跨度钢次梁连接，大跨度钢次梁平面外设置支撑钢次梁。与大跨度柱网相邻的柱网之间采用钢梁或型钢混凝土梁连接，支撑钢构件区域的框架柱为型钢混凝土柱。大跨度区域楼盖系统是在楼层梁上铺设压型钢板和钢筋混凝土楼板而成。本实用新型满足规范要求，安全可靠，经济合理，解决底部楼层双向大跨度和上部楼层对大空间的要求，是一种方便实用的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构。

Description

型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构

技术领域

本实用新型涉及一种用于高层建筑中的新型双向大跨度混合结构，特别涉及一种型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，属于型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构的创新技术。

背景技术

目前，高层建筑受到市政规划和建筑功能的多重限制，一方面，建筑物横向存在市政规划道路须横穿建筑物底层要求，且建筑物纵向也存在建筑功能对大空间的需求；另一方面，上部楼层部分区域也存在设置多功能厅等大跨度空间，使得结构体系在双向均存在大跨度问题，传统结构体系尚不能很好解决上述问题。考虑结构体系须具备一定的抗侧刚度和抗扭能力，以满足正常使用承载力、抗震和抗风等工况的需求。结合建筑平面布置，在四角设置混凝土筒体，可以给结构提供强大的抗侧刚度和抗扭能力。大跨度采用钢桁架连接，桁架高度取1～2层层高。筒体、型钢混凝土柱和钢桁架组合为一体，形成型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构。钢桁架之间等间距设置实腹式工字形钢次梁(当跨度较大时，可采用变截面实腹式钢梁或小型钢桁架)，钢梁上翼缘顶面铺设压型钢板，并浇筑混凝土楼板，形成楼盖体系。钢桁架腹杆的设置在满足结构杆件受力合理前提下，可根据建筑功能设置门洞、房间的需要，予以灵活布置。以上技术措施的综合采用，对建筑物受到市政规划和建筑功能的多种要求而形成双向大跨度，在满足结构体系各项指标要求下的新型结构体系，能有效解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有传统结构体系的不足，提供一种满足规范要求，安全可靠，经济合理的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构。本实用新型是一种双向大跨度混合结构，同时解决底部楼层双向大跨度和上部楼层对大空间的要求。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，混合结构的平面布置为矩形，筒体设置于四角，筒体的平面布置均匀对称，双向大跨度柱网之间分别通过若干纵向钢桁架及横向钢桁架连接，纵向钢桁架及横向钢桁架设有上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆的顶面在楼层标高位置，相邻纵向钢桁架之间通过若干大跨度钢次梁连接，大跨度钢次梁平面外设置支撑钢次梁，纵向钢桁架及横向钢桁架中的上弦杆和下弦杆均与楼层钢框架梁贯通连接，筒体内设有型钢暗柱或端柱，以及型钢混凝土暗梁，型钢暗柱或端柱与型钢混凝土暗梁连接，对混凝土墙体形成一个暗框架，筒体在楼层标高处设置型钢混凝土暗梁，也与相邻跨钢框架梁贯通连接，在楼层标高位置，与筒体设置的相邻楼层标高位置的钢框架梁均与筒体内型钢混凝土暗梁连接，纵向钢桁架中的上弦杆、下弦杆、中间楼层梁均延伸入两端筒体内，且与筒体内的型钢混凝土暗梁连通，由上弦杆、下弦杆、中间楼层梁、钢框架梁、大跨度钢次梁、钢次梁组成的楼盖支撑系统的区域，铺设压型钢板，并浇筑钢筋混凝土楼板。

上述大跨度钢次梁是实腹式钢梁或小型钢桁架。

上述若干大跨度钢次梁等间距设置在相邻纵向钢桁架之间。

上述纵向钢桁架、横向钢桁架、钢框架梁均通过型钢混凝土框架柱支撑。

上述筒体为混凝土筒体，混凝土筒体的端部和角部设置有型钢柱，混凝土筒体端部和角部设置的型钢柱与型钢混凝土暗梁连接，对混凝土墙体形成一个暗框架。

上述纵向钢桁架及横向钢桁架的高度取1层楼高高度，或取2层楼高高度。

上述钢框架梁为钢梁或型钢混凝土梁。

上述框架柱为型钢混凝土柱，纵向钢桁架及横向钢桁架的两侧均设有型钢混凝土柱，纵向钢桁架及横向钢桁架与框架柱为刚性连接。

上述纵向钢桁架及横向钢桁架还设有斜腹杆及竖向腹杆，斜腹杆及竖向腹杆采用实腹式工字钢，其中斜腹杆将强轴置于平面内，或位于平面外，且横向钢桁架中的斜腹杆仅在楼层高度范围内设置，未跨越楼层。

上述纵向钢桁架及横向钢桁架中的上弦杆、下弦杆在垂直于纵向钢桁架及横向钢桁架的方向，等间距设置实腹式钢次梁或小型钢桁架；上述实腹式钢梁顶或小型钢桁架顶面铺设压型钢板，并在梁顶上翼缘设置栓钉，栓钉伸入现浇混凝土楼板内，可确保梁板共同工作。

本实用新型采用建筑物四个角部设置筒体，双向大跨度通过钢桁架连接，框架柱之间、框架柱和筒体之间设置钢框架梁或型钢混凝土梁，钢桁架之间设置等间距实腹式钢次梁，钢次梁之上铺设压型钢板，并浇筑混凝土楼盖。四个角部设置核心筒及设置双向钢桁架的结构，可保证结构体系具备适当的抗侧刚度和抗扭能力。本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、满足市政规划和建筑平面布置等多重功能要求，结构体系安全可靠，经济合理；

2、利用楼梯间、电梯井道设置剪力墙，形成筒体，在不影响建筑功能前提下，给结构体系提供所需要的抗侧刚度和抗扭能力，同时，增大建筑有效使用面积；

3、充分发挥钢、混凝土两种材料的力学特性，大跨度采用钢结构，筒体内各段剪力墙端部设置内含型钢的暗柱或端柱，材料强度利用率高，节约造价；

4、钢桁架与框架柱连接节点简单有效，传力直接，施工便利；

5、楼层钢次梁上铺设压型钢板作为模板，简化施工工序，减少施工支模费用，加快施工速度；

6、钢桁架腹杆可根据建筑功能需要，予以灵活布置，做到建筑功能和结构构件受力合理的统一。

本实用新型适用于高层大跨结构，大跨度部分采用钢结构，可在工厂加工，现场直接吊装，保证质量，节约人工费。

本实用新型是一种设计可靠、抗震性能优良，适用于大跨度建筑物的结构体系，应用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型典型楼层的平面布置图；

图2为本实用新型实施例1型钢混凝土角筒的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中纵向钢桁架的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3中纵向钢桁架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例4中横向钢桁架的结构示意图；

图6为本实用新型应用于实际工程的平面布置图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述。

本实用新型所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构如图1所示。本实用新型的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其结构的平面布置为矩形，筒体1设置于四角，筒体1的平面布置均匀对称，筒体1内设有型钢暗柱和型钢端柱12，以及型钢混凝土暗梁18，型钢暗柱和型钢端柱12与型钢混凝土暗梁18连接，对混凝土墙体形成一个暗框架，双向大跨度柱网之间分别通过纵向钢桁架4及横向钢桁架5连接，上弦杆13和下弦杆14顶面在楼层标高位置，纵向钢桁架4之间通过若干大跨度钢次梁或小型钢桁架7连接，大跨度钢次梁或小型钢桁架7平面外设置支撑钢次梁10，纵向钢桁架4及横向钢桁架5中的上弦杆13和下弦杆14均与楼层钢框架梁6贯通连接，此外，筒体1在楼层标高处设置型钢混凝土暗梁18，与相邻跨钢框架梁6贯通连接，在楼层标高，与筒体1相邻楼层标高位置的钢框架梁6均与筒体1内型钢混凝土暗梁18连接，纵向钢桁架4中的上弦杆13、下弦杆14、中间楼层梁17均延伸入两端筒体1内，且与筒体1内的型钢混凝土暗梁18连通，纵向钢桁架4中的斜腹杆15布置形式在满足钢桁架受力合理的前提下，可根据建筑功能要求予以适当调整，上述筒体1为混凝土筒体11，混凝土筒体11的端部和角部设置有型钢柱12，混凝土筒体11端部和角部设置的型钢柱12与型钢混凝土暗梁18连接，对筒体1中各段混凝土墙体形成一个暗框架，由上弦杆13、下弦杆14、中间楼层梁17、钢框架梁6、大跨度钢次梁或小型钢桁架7、钢次梁8为楼盖支撑系统的区域，铺设压型钢板，并浇筑钢筋混凝土楼板。

本实用新型平面布置为矩形，筒体设置于四角，筒体平面布置均匀对称，其目的是给结构体系提供足够的抗侧刚度和抗扭刚度。上述上弦杆13和下弦杆14顶面在楼层标高位置。上述纵向钢桁架4之间等间距设置实腹式钢次梁或小型钢桁架7连接，钢次梁或小型钢桁架平面外设置支撑钢次梁10，以提供平面外侧向支撑。上述上弦杆13和下弦杆14均与楼层钢框架梁6贯通连接，以增强其整体性。筒体1在楼层标高处设置型钢混凝土暗梁18，与相邻跨钢框架梁6贯通连接，从构造措施上增强结构体系整体性。相应，混凝土筒体11端部和角部内根据计算承载力和构造要求设置型钢柱12。上述纵向钢桁架4、横向钢桁架5、钢框架梁6均通过支撑框架柱2支撑，本实施例中，上述支撑框架柱2为型钢混凝土柱，纵向钢桁架4及横向钢桁架5的两侧均设有型钢混凝土柱，纵向钢桁架4及横向钢桁架5与型钢混凝土柱2为刚性连接。以上所述的纵向构件和楼层水平构件构成整个结构体系的主要受力构件。其中，所述的筒体为三面或四面设置剪力墙，从而合围而成筒体，剪力墙可在合理位置设置门窗洞口。其中筒体1墙厚须根据计算要求设置，并满足端部和角部设置型钢暗柱和型钢端柱的最小尺寸要求。筒体由端部和角部配置型钢暗柱和型钢端柱的混凝土剪力墙和楼层处设置型钢混凝土暗梁的剪力墙合围而成。

图2为四角的筒体示意图，在楼层标高，与筒体1相邻楼层标高位置的钢框架梁6、钢桁架上弦杆13、下弦杆14、中间楼层梁17均与筒体1内型钢混凝土暗梁18连接，可增加结构体系整体性。图中，型钢暗柱和型钢端柱12与型钢混凝土暗梁18连接，可对混凝土墙体形成一个暗框架，对提高筒体1抗剪性能有利。

图3为钢桁架在纵向设置钢桁架结构立面示意图，适应于图6中纵向边跨跨度较大的位置，其两侧为支撑钢桁架的筒体1，钢桁架4中的上弦杆13、下弦杆14、中间楼层梁17均延伸入两端墙体内，与筒体1内的型钢混凝土暗梁18连通，可保证纵向力和水平力的有效传递。钢桁架4中斜腹杆15布置形式在满足钢桁架受力合理的前提下，可根据建筑功能要求予以适当调整，考虑靠近支座位置腹杆内力较大，故在靠近支座第一节间采用十字交叉斜腹杆的形式，在正常使用阶段两个斜腹杆分别承担拉力和压力，起到分担荷载的作用。而在中间节间沿跨中的中心线对称布置的单向斜腹杆，以承担拉力为主，可充分发挥钢材强度利用率。图3中钢桁架高度占2层层高。

图4为钢桁架在纵向设置钢桁架结构立面示意图，适合于图1、6中纵向柱网跨度较小的位置，钢桁架节间数量适当减少，与图3中钢桁架3连接方法类似。

图5为钢桁架在横向设置钢桁架结构立面示意图，特点是斜腹杆仅在楼层高度范围内设置，未跨越楼层，在跨中的两个节间下部区域未设置斜腹杆和竖向腹杆，以配合建筑功能需要，该区域可形成较大跨度空间。

图6为具体工程实例中典型楼层结构平面布置图，本实用新型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III类。该项工程地下4层，地上4层，地上结构主体总高度24.5m，结构体系采用型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，位于两栋塔楼之间。层高如下：1层7.0m；2层5.6m；3层6.0m；4层5.9m。2层仅在四角楼梯间和电梯井道有楼盖，即大部分区域底部2层通高。基于市政规划要求，有一条规划路沿横向穿过裙房底层中部区域，另外，配合建筑布置需要，裙房纵向左侧边跨、中间跨柱网尺寸分别为50.4m、33.6m。横向端跨位置为与近邻的两栋塔楼底层大厅连通，须设置较大跨度空间，横向柱网尺寸为27.2m。3层中间区域为800人多功能厅，3、4层通高，形成27.2m×33.6m无柱空间。楼层平面四个角部利用楼梯间布置剪力墙，由3面剪力墙合围成筒体，并配合建筑功能需要预留门窗洞口，筒体的设置均匀对称，给结构体系提供了足够的抗侧刚度和抗扭能力。分别在横向布置4道横向钢桁架5，纵向布置3道纵向钢桁架4。其他柱网之间根据具体情况布置钢框架梁6、型钢混凝土梁9、混凝土梁19。以上构件共同组成结构主要受力体系。在横向、纵向钢桁架之间设置等间距大跨度变截面实腹式钢次梁7、钢次梁8，钢次梁中心距控制在3m以内。钢梁上翼缘铺设压型钢板，并浇筑现浇混凝土楼板，共同构成楼盖体系。支撑钢桁架4、钢桁架5、钢框架梁6、型钢混凝土梁9的柱均为型钢混凝土柱2，其他少量支撑混凝土框架梁的柱为钢筋混凝土柱3。实腹式钢次梁或小型钢桁架之间在跨中位置，设置垂直于该梁平面外支撑钢梁，作为其平面外支撑。

本实用新型充分考虑建筑功能、双向大跨度空间的要求，通过利用楼层高度，在大跨度区域采用钢桁架作为楼盖支撑体系。此外，在不影响建筑使用功能前提下，利用四角建筑填充墙体位置(如：楼梯间、电梯井道墙体等)设置剪力墙，有3～4道剪力墙合围而成筒体，可作为结构抗侧力构件。另外，钢桁架中腹杆可结合建筑功能开设门洞或大空间要求予以灵活调整，做到建筑功能和结构体系受力合理的协调统一。另外，本实用新型支撑钢桁架、钢梁、型钢混凝土梁的框架柱采用型钢混凝土柱，抗震性能优良，且梁柱节点构造措施简单合理，传力直接。同时，本实用新型剪力墙内设置型钢暗柱和端柱，不但满足承载力需求，而且实现与楼层型钢混凝土梁或钢框架梁节点的合理连接。本实用新型适用于对底部楼层和上部楼层均有大空间要求的高层建筑结构、特别是双向大跨度建筑，具有较大的普遍性和实用性。

本实用新型实例列举上述实施方式，但是由于建筑功能平面布置的变化，相应结构体系也会相应灵活改动，除非引起的结构体系改动超出本实用新型的范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于该结构的平面布置为矩形，筒体设置于四角，筒体的平面布置均匀对称，双向大跨度柱网之间分别通过若干纵向钢桁架及横向钢桁架连接，纵向钢桁架及横向钢桁架设有上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆的顶面在楼层标高位置，相邻纵向钢桁架之间通过若干大跨度钢次梁或小型钢桁架连接，大跨度钢次梁或小型钢桁架平面外设置支撑钢次梁，纵向钢桁架及横向钢桁架中的上弦杆和下弦杆均与楼层钢框架梁贯通连接，筒体内设有型钢暗柱或端柱，以及型钢混凝土暗梁，型钢暗柱或端柱与型钢混凝土暗梁连接，对混凝土墙体形成一个暗框架，筒体在楼层标高处设置型钢混凝土暗梁，也与相邻跨钢框架梁贯通连接，在楼层标高位置，与筒体设置的相邻楼层标高位置的钢框架梁均与筒体内型钢混凝土暗梁连接，纵向钢桁架中的上弦杆、下弦杆、中间楼层梁均延伸入两端筒体内，且与筒体内的型钢混凝土暗梁连通，由上弦杆、下弦杆、中间楼层梁、钢框架梁、大跨度钢次梁或小型钢桁架、钢次梁组成的楼盖支撑系统的区域，铺设压型钢板，并浇筑钢筋混凝土楼板。

2.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述大跨度钢次梁是实腹式钢梁或小型钢桁架。

3.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述若干大跨度钢次梁或小型钢桁架等间距设置在相邻纵向钢桁架之间。

4.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述纵向钢桁架、横向钢桁架、钢框架梁均支撑于框架柱上。

5.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述筒体为混凝土筒体，混凝土筒体的端部和角部内部均设置型钢柱，混凝土筒体端部和角部设置的型钢柱与型钢混凝土暗梁连接，对混凝土墙体形成一个暗框架。

6.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述纵向钢桁架及横向钢桁架的高度取1层楼高高度，或取2层楼高高度。

7.根据权利要求1所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述钢框架梁为钢梁或型钢混凝土梁。

8.根据权利要求5所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述框架柱为型钢混凝土柱，纵向钢桁架及横向钢桁架的两侧均设有框架柱，纵向钢桁架及横向钢桁架与框架柱刚性连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述纵向钢桁架及横向钢桁架还设有斜腹杆及竖向腹杆，斜腹杆及竖向腹杆采用实腹式工字钢，其中斜腹杆将强轴置于平面内，或位于平面外，且横向钢桁架中的斜腹杆仅在楼层高度范围内设置，未跨越楼层。

10.根据权利要求9所述的型钢混凝土框架四角筒体双向大跨钢桁架混合结构，其特征在于上述纵向钢桁架及横向钢桁架中的上弦杆、下弦杆在垂直于纵向钢桁架及横向钢桁架的方向，等间距设置实腹式钢次梁或小型钢桁架；上述实腹式钢梁顶或小型钢桁架顶面铺设压型钢板，并在梁顶上翼缘设置栓钉，栓钉伸入现浇混凝土楼板内。

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