CN212053185U - 一种伞状悬挑建筑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑结构领域，公开了一种伞状悬挑建筑结构，包括竖直设置的筒状剪力墙，围绕所述筒状剪力墙平行设置的基体结构和悬挑结构；其中所述筒状剪力墙包括外筒剪力墙和内筒剪力墙，所述悬挑结构以外筒剪力墙作为支点悬挑，所述基体结构作为上部筒状剪力墙的嵌固层，所述外筒剪力墙的顶端设置斜向支撑与所述悬挑结构拉结形成伞状结构。本实用新型外形美，受力合理，具有良好的刚性和稳定性，便于施工。

Description

一种伞状悬挑建筑结构

技术领域

本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种伞状悬挑建筑结构。

背景技术

悬挑，是建筑施工专业术语，建筑构件利用拉索结构或其他结构达到的一种效果。悬挑结构是工程结构中常见的结构形式之一，如建筑工程中的雨篷、挑檐、外阳台、挑廊等，这种结构是从主体结构悬挑出梁或板，形成悬臂结构，其本质上仍是梁板结构。悬挑结构在建筑中的应用非常广泛，常见的有体育场看台顶棚、车站站台顶棚以及剧院的挑台等。随着技术的日新月异，在当代建筑中，悬挑的尺度越来越大，应用的方式越来越多，在建筑表现力的创造上也发挥着越来越重要的作用。

由于大空间结构设计问题的复杂性，在实际应用中往往因为荷载传递及结构受力的不合理，导致建筑结构稳定性及整体强度有所折减。内聚形的悬挑结构具有较高的结构稳定性，但其外形常规，结构单一，难以满足人们对结构艺术化的审美。传统的悬挑结构，由于承受非常大的竖向力作用，使得在悬挑根部会产生很大的弯矩，难以满足刚度和稳定性的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种伞状悬挑建筑结构，外形美，受力合理，具有良好的刚性和稳定性，便于施工。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种伞状悬挑建筑结构，包括竖直设置的筒状剪力墙，围绕所述筒状剪力墙平行设置的基体结构和悬挑结构；其中所述筒状剪力墙包括外筒剪力墙和内筒剪力墙，所述悬挑结构以外筒剪力墙作为支点悬挑，所述基体结构作为上部筒状剪力墙的嵌固层，所述外筒剪力墙的顶端设置斜向支撑与所述悬挑结构拉结形成伞状结构。

进一步地，所述基体结构呈方形，其由外墙21和顶板22组成，所述外墙21采用钢筋混凝土挡墙，所述顶板22内设置有混凝土梁架，所述混凝土梁架沿着所述外筒剪力墙11的圆周方向呈网状分布，且所述混凝土梁架垂直设置有多个用于支撑混凝土梁架的混凝土柱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型外形美，结构布置合理，能够减少扭转的不利影响。悬挑结构利用外筒剪力墙作为支点悬挑，外侧设置层间钢桁架，增大结构整体刚度，减少了扭转的不利影响，传力途径简洁、明确。另外，钢桁架体系自重较轻，具有良好的抗震性能和延性，且便于施工。

2)本实用新型为了提高抗震承载力与延性，以改善其抗震性能，减少由于刚度变化带来的不利影响，调整上下两层的抗侧力构件截面尺寸，受力合理，稳定性好。

3)本实用新型悬挑结构的外侧沿周向设置有外立面龙骨，使其结构新颖，外形美观。

附图说明

图1为本实用新型伞状悬挑建筑结构的结构示意图；

图2为本实用新型中基体结构的平面示意图；

图3为本实用新型中第一悬挑平台的平面示意图；

图4为本实用新型中第二悬挑平台的平面示意图；

图5为本实用新型实施例结构的主视图；

图6为本实用新型实施例结构的侧视图；

图7为本实用新型实施例结构的剖视图；

图8为本实用新型实施例中外立面龙骨的结构示意图；

图9为本实用新型实施例中外立面龙骨的安装示意图；

图10为图9中A部的放大图；

图11为本实用新型实施例中钢方管支撑的结构示意图；

图12为本实用新型实施例中钢方管支撑的连接示意图。

图中：筒状剪力墙1，外筒剪力墙11，内筒剪力墙12，基体结构2，外墙21，顶板22，悬挑结构3，第一悬挑平台31，第二悬挑平台32，第三悬挑平台33，斜向支撑4，环向斜支撑5，外立面龙骨6，钢方管支撑61，环箍钢611，立杆钢612，斜杆钢613，加强钢梁614；

钢框架3-1，钢腹杆3-2，钢支撑3-3，钢吊柱3-4。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种伞状悬挑建筑结构，其包括竖直设置的筒状剪力墙1，围绕筒状剪力墙1平行设置的基体结构2和悬挑结构3；其中筒状剪力墙1包括外筒剪力墙11和内筒剪力墙12，悬挑结构3以外筒剪力墙11作为支点悬挑，基体结构2作为上部筒状剪力墙1的嵌固层，外筒剪力墙11的顶端设置斜向支撑4与悬挑结构3拉结形成伞状结构。该伞状悬挑结构刚性和稳定性好，受力合理，美观程度高。

为了方便本领域普通技术人员的理解和实施，详细对上述基体结构2进行说明。基体结构2呈方形，采用钢筋混凝土框架结构，由外墙21和顶板22组成，外墙21采用钢筋混凝土挡墙，顶板22采用现浇混凝土梁板体系，混凝土梁板体系内设置混凝土梁架，该混凝土梁架沿着外筒剪力墙11的圆周方向呈网状分布，且混凝土梁架垂直设置有多个用于支撑混凝土梁架的混凝土柱。

为了满足建筑结构的造型设计，上述内筒剪力墙12采用现浇混凝土结构，结构体系为剪力墙结构。上述外筒剪力墙11采用钢结构，包括环状钢梁，环状钢梁的圆周内侧设置有8个工字形钢支撑3-3与内筒剪力墙12固定连接。

为了方便本领域普通技术人员的理解和实施，详细对上述悬挑结构3进行说明。悬挑结构3包括悬挑平台，且悬挑平台至少为一个。本实用新型实施例中悬挑结构3包括平行设置的多个悬挑平台，分别为第一悬挑平台31、第二悬挑平台32和第三悬挑平台33，且第一悬挑平台31、第二悬挑平台32和第三悬挑平台33结构相同，悬挑平台包括钢框架3-1和连接在钢框架3-1上的钢腹杆3-2，钢框架3-1和钢腹杆3-2均为工字形钢；钢框架3-1为方形，设置在外筒剪力墙11的外侧。具体的在外筒剪力墙11的环状钢梁与钢框架3-1上设置有若干个个钢腹杆3-2，若干个工字形钢腹杆3-2围绕环状钢梁向四周发散设置，钢腹杆3-2端点连接有钢支撑3-3，钢支撑3-3的边线为曲线，围绕钢框架3-1的走向布置。相邻两个悬挑平台之间位于钢框架3-1上垂直连接有圆形的钢吊柱3-4。

在本实施例中，为了解决悬挑平台内钢框架3-1的梁端弯矩较大，外筒剪力墙11可能出现拉应力的问题，在外筒剪力墙11与环状钢梁的连接处内设工字形钢骨柱；为了提高外筒剪力墙11的整体性，承担外筒剪力墙11连梁可能产生的拉应力，使外筒剪力墙11的连梁采用钢骨混凝土截面；同时为了保证钢骨梁截面和钢骨柱截面的有效连接，平面位置上要求环状钢梁和钢骨柱一边平齐。

在本实施例中，为了加强结构整体刚度，减小结构的扭转不利影响，在相邻的两个悬挑平台之间沿周向布置环向斜支撑5，环向斜支撑5采用H型钢。

在本实用新型中，为了提高抗震承载力与延性，以改善其抗震性能，减少由于刚度变化带来的不利影响，调整上下两层的抗侧力构件截面尺寸，以减少其侧向刚度差。其中抗侧力构件主要由中部外筒剪力墙11结构(内包钢骨柱)和内筒剪力墙12结构组成。抗侧力构件截面尺寸依据上下层之间的层高差来确定，由下至上外筒剪力墙11结构截面由550逐渐调整为450，内筒剪力墙12结构截面由250逐渐调整为200。

在本实施例中，为了使结构整体更为美观，在悬挑结构3的外侧沿周向设置有外立面龙骨6，该外立面龙骨6为穿孔铝板幕墙。穿孔铝板幕墙通过钢方管支撑61与悬挑平台相连接。具体的，该钢方管支撑61包括环箍钢611，立杆钢612和斜杆钢613，立杆钢612和斜杆钢613相交于环箍钢611处，且立杆钢612和斜杆钢613之间的夹角为38度，还包括加强钢梁614，当钢方管支撑61的跨度在1.5m以上时，增加加强钢梁614。

本实用新型实施例如下：

某城市的展厅采用该伞状悬挑建筑结构。工程总建筑面积约2548㎡，其中地上面积约1640㎡,地下室面积约908㎡。地上为三层博物馆展厅及机房层，室内外高差0.45m，1层层高5.0m，2层层高5.0m，3层高5.0m；地下一层为办公及设备用房，层高3.5m,局部为下沉式会议室，层高4.8m。

考虑到地下室顶板22作为上部筒状剪力墙1结构的嵌固层，配筋采用地下室顶板22和底板作为上部结构嵌固层进行包络设计，其地下室顶板22厚为180mm，地下室外墙21厚度取为300mm。

建筑采用暗红色折叠穿孔铝板的立面形式。展厅部分以实体外墙21面结合玻璃幕墙的设计，采用银灰色不锈钢杆件装饰。建筑中庭部分三层通高，顶部有玻璃采光顶结合实体装饰板的设计。

1、建筑剖面设计

2、建筑用料

1)外装修

(a)外墙21：涂料外墙21、红色穿孔铝板幕墙、透明中空LOW-E玻璃幕墙。

(b)室外出入口台阶、踏步、坡道等：花岗石。

2)外门窗：

外门窗铝合金框料采用彩色氟碳喷涂，铝合金采用断热型材(与外幕墙整体设计制作)，玻璃采用6+12A+6LOW-E中空钢化玻璃。

3)墙体材料

(a)外墙21200mm厚B06级蒸压加气混凝土砌块。墙体保温材料采用40mm厚岩棉。

(b)内隔墙：100mm及200mm厚B06级蒸压加气混凝土砌块。

4)地下室：

外墙21P6抗渗混凝土，外贴卷材防水层二层，再砌120砖墙保护层。底板混凝土垫层上做卷材防水层。

5)屋面：

屋面保温材料采用60厚挤塑聚苯板(XPS)，屋面防水层用料为合成高分子防水卷材两道。

3、结构材料

1)混凝土

各部位结构构件所采用的混凝土等级如下表：

表1 混凝土材料参数

2)钢筋

普通钢筋采用HPB300钢(fy＝270N/mm2)和HRB400钢(fy＝360N/mm2)，为节省钢材，降低结构配筋量，主要受力钢筋均采用高强度钢筋。

3)钢材

本工程主要采用Q345B等级的结构钢材，其质量标准应符合现行中国标准《碳素结构钢》(GB/T700-2006)和《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)的规定。

4)焊接

除非另外说明，所有对接焊缝采用全熔透等强度对接焊缝。当不同强度的钢材接焊时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料，焊缝的机械性能应不低于原构件的等级。结构构件间的焊接连接应具有最小6mm的连续角焊缝，部分熔透对接焊缝应比标明的焊接尺寸大8mm。

5)螺栓

普通螺栓应符合现行国家标准《六角头螺栓》(GB/T 5782)和《六角头螺栓-C级》(GB/T5780)的规定。

除非另外说明，所有螺栓连接节点采用摩擦型高强度螺栓。高强度螺栓应符合现行国家标准《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》(GB/T 1231-2006)和《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》(GB/T 3632-2008)的规定。

6)抗剪栓钉

除非另外说明，抗剪栓钉为直径16～19mm，长130mm的带柱头栓钉，栓钉的尺寸、性能和强度应符合GB10433。(极限抗拉强度不低于400MPa)

在梁顶栓钉穿过压型钢板焊接的位置，应不喷涂。

所有宽度大于150mm的支撑组合楼板的构件，包括桁架弦杆可采用双排抗剪栓钉，中心间距150mm，栓钉尺寸为19mm×130mm长；所有宽度小于150mm的楼板构件应采用单排抗剪栓钉，中心间距150mm。

7)填充墙

填充墙采用加气混凝土砌块。建筑内隔墙拟采用100mm及200mm厚强度等级≥A3.5加气混凝土砌块，外墙21拟采用200mm厚强度等级≥A5.0加气混凝土砌块，加气混凝土砌块干容重不大于8.0kN/m3。

结构整体平面呈方形，平面尺寸约24.0mx24.0m，建筑层数为地上3层(局部4层)，屋面结构高度为20.10m，为多层建筑。一～三层层高为5m。二层及以上主要的柱网间距约为7.0mx7.0m，角部次梁最大跨度约为8.5m。为满足建筑造型以及工程进度的要求，上部结构的剪力墙内筒采用现浇混凝土结构，结构体系为剪力墙结构，筒外部分采用钢结构，剪力墙抗震等级三级，钢框架3-1和支撑抗震等级四级，楼板采用钢筋桁架楼承板。

该建筑物3层主要功能为展厅，机房层顶为上人屋面。钢结构吊柱采用钢管柱，边柱直径500mm，角柱直径450mm。钢梁采用H型钢梁，框架梁高700mm,楼面次梁高度320～600mm。选用合适经济的截面，优化净高，满足建筑对空间的要求。

为了解决悬挑钢框架3-1梁梁端弯矩较大，外筒剪力墙可能出现拉应力的问题，在钢框架3-1和外筒剪力墙相连处，在剪力墙内部加钢骨。为了提高外筒剪力墙的整体性，承担外筒剪力墙连梁可能产生的拉应力，对外筒剪力墙连梁采用钢骨混凝土截面。为了保证钢骨梁截面和钢骨柱截面的有效连接，平面位置上要求钢骨梁和钢骨柱一边平齐。

本工程二层～机房层大悬挑部位设置层间钢桁架，主要由钢框架3-1、腹杆组成，由于结构体型扭转效应明显，采用空腹钢桁架截面不经济，且底部出现薄弱层。为增加整体刚度，减小结构的扭转不利影响，在三层悬挑桁架外圈设置斜支撑，机房层设置斜杆与外筒剪力墙拉结。选取典型单榀桁架。

4、结构计算分析

计算程序：采用盈建科建筑结构计算软件“YJK-A”(版本号：V1.9.3)进行计算,在计算中均考虑扭转耦联，考虑双向地震作用及偶然偏心；温度效应等非荷载作用也被考虑，并采取相应的措施控制其不利影响。从结构整体模型分析结果可得出各指标均满足设计规范的要求。结构整体计算结果摘要见表2。

表2 伞状悬挑建筑结构整体计算结果摘要

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围，简而言之，其保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种伞状悬挑建筑结构，其特征在于：包括竖直设置的筒状剪力墙(1)，围绕所述筒状剪力墙(1)平行设置的基体结构(2)和悬挑结构(3)；其中所述筒状剪力墙(1)包括外筒剪力墙(11)和内筒剪力墙(12)，所述悬挑结构(3)以外筒剪力墙(11)作为支点悬挑，所述基体结构(2)作为上部筒状剪力墙(1)的嵌固层，所述外筒剪力墙(11)的顶端设置斜向支撑(4)与所述悬挑结构(3)拉结形成伞状结构。

2.根据权利要求1所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述基体结构(2)呈方形，其由外墙(21)和顶板(22)组成，所述外墙(21)采用钢筋混凝土挡墙，所述顶板(22)内设置有混凝土梁架，所述混凝土梁架沿着所述外筒剪力墙(11)的圆周方向呈网状分布，且所述混凝土梁架垂直设置有多个用于支撑混凝土梁架的混凝土柱。

3.根据权利要求1所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述悬挑结构(3)包括悬挑平台，所述悬挑平台至少为一个。

4.根据权利要求3所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述悬挑平台包括钢框架(3-1)和钢腹杆(3-2)，钢框架(3-1)和钢腹杆(3-2)均为工字形钢；钢框架(3-1)呈方形，设置在外筒剪力墙(11)的外侧；所述外筒剪力墙(11)与钢框架(3-1)之间设置有若干个钢腹杆(3-2)，所述钢腹杆(3-2)围绕所述外筒剪力墙(11)向四周发散设置。

5.根据权利要求3所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：相邻两个悬挑平台之间且位于钢框架(3-1)上垂直设置有钢吊柱(3-4)，钢腹杆(3-2)的端点连接有钢支撑(3-3)，所述钢支撑(3-3)的边线为曲线，且围绕所述钢框架(3-1)的走向布置。

6.根据权利要求5所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述悬挑平台沿周向布置有环向斜支撑(5)。

7.根据权利要求1所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述外筒剪力墙(11)的内部且位于所述外筒剪力墙(11)与环状钢梁的连接处设有钢骨柱。

8.根据权利要求6所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述外筒剪力墙(11)采用钢骨混凝土截面；且环状钢梁和钢骨柱在平面位置上一边平齐。

9.根据权利要求1所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述悬挑结构(3)的外侧沿周向设置有外立面龙骨(6)。

10.根据权利要求9所述的伞状悬挑建筑结构，其特征在于：所述外立面龙骨(6)为穿孔铝板幕墙。

Images