CN214941028U - 底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，包括内圆通高斜交筒、外方非落地斜交筒、外环缩进斜柱、角部多层悬挑桁架、非落地框架柱和楼面钢梁；所述内圆通高斜交筒位于整体结构中心，由双向斜柱构件交叉连接并通高设置，构成平面圆形的竖向斜交网格内筒；所述外方非落地斜交筒位于内圆通高斜交筒外侧。本实用新型的有益效果是：结构体系构造合理，可以实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载；底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构体系的构件组成模块明确，在底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系中具有广阔的应用前景。

Description

底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构

技术领域

本实用新型属于结构工程技术领域，尤其涉及一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构。超高层指结构高度不小于100米，底部缩进指底部最大悬挑缩进跨度不小于20米。

背景技术

斜交网格体系是由双向或三向的斜柱构件交叉汇交且刚接连接组成的超高层钢结构体系，具有自重轻、抗侧刚度大和高度高等优点，抗侧刚度是评定该类体系力学性能的一个重要因素。该结构体系广泛应用于商业、办公等建筑功能的超高层大型公共建筑中。

斜交网格体系主要通过斜柱构件交叉形成的竖向网格来承受地震、风荷载等水平力作用。由于斜柱构件主要为轴力构件，因而可实现极大的抗侧刚度；斜柱构件一般采用箱型截面，截面尺寸有建筑限制要求时其内部可浇灌混凝土以进行加强。

双筒斜交网格体系是斜交网格体系中的一类特例，斜交内筒、斜交外筒均采用钢斜柱构件交叉组成，有效克服了混凝土核心筒和斜交外筒的变形不一致问题。斜交内筒的内部则可设置为通高中庭建筑功能，以提高采光度；根据建筑造型，斜交内筒、斜交外筒的平面形状可设置为圆形、矩形以及多边形等。因而合理有效的斜交内筒、斜交外筒结构立面形式和平面形状是整体结构体系承载性能的一个重要因素。

由于建筑底部开敞造型和功能需要，底部有时需要设置大悬挑缩进，采用底部的上抬转换多层悬挑桁架以支撑一部分的上部非落地楼层竖向荷载，同时通过顶部设置的下挂连接多层悬挑桁架以承载另一部分的下部非落地楼层竖向荷载，是一个较为合理有效的解决方案。因而合理有效的上抬转换多层悬挑桁架、下挂连接多层悬挑桁架的结构形式及其竖向位置的设置，是保证中部非落地楼层竖向荷载的可靠承载、整体受力体系的整体抗侧性能以及实施可行性的一个重要因素。

通过底部缩进斜柱构件的设置，可将上部外侧竖向楼面荷载有效转换至地下室顶板结构或基础结构上；通过顶部缩进斜柱构件的设置，可承载上抬构架，并构成竖向对称的建筑造型。非落地楼层局部存在大跨空间时，可局部中断非落地楼层框架柱，并设置大跨钢梁来实现。因而合理有效的底部缩进斜柱布置及与转换桁架的连接方案，是实现整体结构体系受力和竖向荷载有效转换的一个重要因素。

此外，双筒斜交网格超高层结构体系存在节点连接构造复杂、部件构成复杂以及承载性能和刚度等问题，合理有效的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构形式设计及构成方案也是保证其承载性能和正常使用的一个重要因素。

综上所述，研究一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构的形式，以适用于底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系及承载是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，可以实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载。

这种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，包括内圆通高斜交筒、外方非落地斜交筒、外环缩进斜柱、角部多层悬挑桁架、非落地框架柱和楼面钢梁；所述内圆通高斜交筒位于整体结构中心，由双向斜柱构件交叉连接并通高设置，构成平面圆形的竖向斜交网格内筒；所述外方非落地斜交筒位于内圆通高斜交筒外侧，由双向斜柱构件交叉连接并非落地设置，构成平面矩形的竖向斜交网格外筒，内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒共同组成竖向抗侧力体系；所述外环缩进斜柱由底部的落地外环缩进斜柱和顶部的上抬外环缩进斜柱所组成，底部的落地外环缩进斜柱位于外方非落地斜交筒下方，顶部的上抬外环缩进斜柱位于外方非落地斜交筒上方；所述角部多层悬挑桁架位于外方非落地斜交筒四角悬挑区域，由底部的上抬转换多层悬挑桁架和顶部的下挂连接多层悬挑桁架所组成，通过悬挑桁架的转换连接将外侧楼面竖向荷载转移至底部的落地外环缩进斜柱上；所述非落地框架柱位于外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒之间的非落地框架楼层内，起减小柱网跨度作用；所述楼面钢梁由节点层钢梁和非节点层钢梁所组成，节点层钢梁包括内圆刚接钢梁、外方刚接钢梁和内部铰接次梁，为整体结构必要构件，非节点层钢梁均为铰接连接且为非必要构件。

作为优选：所述内圆通高斜交筒由沿平面圆形环向间隔一定距离平行布置的顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接组成，包括内圆通高斜交筒的一向斜柱和内圆通高斜交筒的二向斜柱，构成内环抗侧力结构体系；单组斜柱构件的榀数由内圆直径和相邻斜柱间距确定；内圆通高斜交筒自底部到顶部为通高落地设置，其内部为开放式中庭建筑功能；由于斜柱构件绕中心定位点为平面圆环形任意轴对称布置，内圆通高斜交筒的一向斜柱和内圆通高斜交筒的二向斜柱的交叉处仅呈现为一种空间的内圆通高斜交筒的弧面斜交节点，节点形式较为单一而便于施工。

作为优选：内圆通高斜交筒的一向斜柱和内圆通高斜交筒的二向斜柱的夹角一般为20°-80°，斜柱构件的落地间距一般为6.0-10.0m；单组斜交节点的覆盖楼层高度一般为1-4层，对应单组菱形网格的覆盖楼层高度为2-8层；斜柱构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强。

作为优选：所述外方非落地斜交筒由沿平面矩形四边分别间隔一定距离平行布置顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接组成，包括外方非落地斜交筒的一向斜柱和外方非落地斜交筒的二向斜柱，构成外环抗侧力结构体系；平面矩形各边的单组斜柱构件榀数由矩形边长和相邻斜柱间距确定；由于斜柱构件绕中心定位点为平面矩形双轴对称布置，外方非落地斜交筒的一向斜柱和外方非落地斜交筒的二向斜柱的交叉处呈现为外方非落地斜交筒的X形斜交节点和外方非落地斜交筒的K形斜交节点这两种节点形式；外方非落地斜交筒的X形斜交节点位于平面矩形四边的中部区域，为平面斜交节点形式；外方非落地斜交筒的K形斜交节点位于平面矩形四边的四个角部区域，为空间斜交节点形式。

作为优选：外方非落地斜交筒的底端为四角外悬挑的非落地设置，四角区域斜柱构件通过底部的上抬转换多层悬挑桁架进行支撑，将外侧楼面竖向荷载转移至底部的落地外环缩进斜柱上；四边中部区域斜柱构件则局部延伸至地面刚性支座(底部的落地外环缩进斜柱)上，并形成底部的落地外环缩进斜柱的一部分；四角区域的底部最大悬挑缩进跨度不小于20m。外方非落地斜交筒的顶端则是支撑顶部的上抬外环缩进斜柱。

作为优选：外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒的网格形式需保持一致，即单组斜交节点的覆盖楼层相同，且对应的斜交节点在平面上位于同一径向位置，以便于径向铰接次梁的连接；对应斜交节点的夹角也相近，但由于节点形式不同而稍有差异；外方非落地斜交筒的斜柱构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强；外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒共同组成竖向抗侧力核心支撑构架。

作为优选：所述外环缩进斜柱由底部的落地外环缩进斜柱和顶部的上抬外环缩进斜柱所组成，均为双向交叉连接形式的斜柱网格，网格形式与外方落地斜交筒和内圆通高斜交筒均保持一致；底部的落地外环缩进斜柱的底端刚性支撑于外环缩进斜柱的底部支座节点上，进而传力至地下室或基础结构；底部的落地外环缩进斜柱的顶端的外环缩进斜柱的端部转接节点上部设置底部的上抬转换多层悬挑桁架，通过竖向支撑底部的上抬转换多层悬挑桁架，进而承载上部楼层的外侧荷载。

作为优选：顶部的上抬外环缩进斜柱支撑在顶部的下挂连接多层悬挑桁架上，采用局部缩进形式构成竖向立面对称布置。

作为优选：外环缩进斜柱的构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，并与相邻的外方非落地斜交筒的斜柱构件截面尺寸保持基本相同。

作为优选：所述角部多层悬挑桁架位于外方非落地斜交筒的四角悬挑区域，包括底部的上抬转换多层悬挑桁架和顶部的下挂连接多层悬挑桁架两部分，同时承载两者之间的非落地框架楼层的竖向荷载；单个的角部多层悬挑桁架由角部多层悬挑桁架的径向桁架和角部多层悬挑桁架的环向桁架正交布置所构成，共用构件为角部悬挑桁架的中部竖柱。

作为优选：单榀角部多层悬挑桁架的径向桁架或角部多层悬挑桁架的环向桁架均由角部悬挑桁架的上弦杆、角部悬挑桁架的中弦杆、角部悬挑桁架的下弦杆、角部悬挑桁架的斜腹杆、角部悬挑桁架的端部竖柱和角部悬挑桁架的中部竖柱所构成，上弦杆、中弦杆和下弦杆通过竖柱连接，弦杆之间设置斜腹杆；桁架构件一般为H型钢截面，截面高度500-600mm。多层悬挑桁架的斜腹杆形式可为米字形或菱形设置，可根据非落地框架柱、外环缩进斜柱的位置确定。

作为优选：角部多层悬挑桁架主要有两类钢桁架节点，桁架构件为H型截面型钢，节点形式包括有竖柱时钢桁架节点和无竖柱时钢桁架节点，桁架节点处设置桁架节点加劲板进行加强。

作为优选：非落地框架楼层所承受的外侧楼面竖向荷载，上端通过顶部的下挂连接多层悬挑桁架进行吊挂承担一部分，下端通过底部的上抬转换多层悬挑桁架进行上抬承载一部分；外侧的总竖向荷载通过底部的上抬转换多层悬挑桁架的转换连接，转移至底部的落地外环缩进斜柱上，进而传力至地下室或基础结构。

作为优选：所述非落地框架柱位于外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒之间的非落地框架楼层内，可有效减小框架柱网跨度，根据建筑需要可设置局部的大跨空间；框架柱构件截面边长一般为500-800mm。

作为优选：所述楼面钢梁由节点层钢梁和非节点层钢梁所组成；节点层钢梁是构成稳定整体结构体系的必要构件，包括连接内圆通高斜交筒斜柱构件的节点层内圆刚接钢梁23、连接外方非落地斜交筒斜柱构件的节点层外方刚接钢梁、连接顶部缩进外圆的顶部外环刚接钢梁、连接内圆斜交筒与外方斜交筒的径向铰接次梁和环向铰接次梁；非节点层钢梁不是构成稳定整体结构体系的必要构件，非节点层的周圈连接钢梁和内环径向连接钢梁均为两端铰接连接设置。

作为优选：节点层内圆刚接钢梁和节点层外方刚接钢梁除承载楼面竖向荷载外，还承载由于外方斜交筒平面矩形夹角形式而引起的楼面拉力作用，同时也是整体稳定结构体系的一部分，需进行适当加强，其截面高度一般为600-900mm；其它仅承载楼面竖向荷载的径向铰接次梁和环向铰接次梁受力相对较小，截面高度根据跨度的1/25-1/20确定，一般为400-600mm。

作为优选：内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒的单组菱形网格覆盖楼层、斜柱构件夹角、平面形状以及角部多层悬挑桁架层数、立面位置设置均可根据建筑造型要求、功能空间、悬挑缩进跨度和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本实用新型底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构的各部件组成和构成方式。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其结构体系构造合理，可以实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载，充分发挥双筒斜交网格超高层结构的大悬挑缩进、高抗侧性能和内圆外方双筒建筑造型功能优点。

2、本实用新型的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构体系以内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒结合为双筒斜交超高层整体结构形式，并通过外环缩进斜柱和角部多层悬挑桁架实现底部大悬挑缩进的竖向构件转换，通过非落地框架柱和楼面钢梁形成楼面承载体系而构成整体受力模式，可达到在减轻自重和保证承载性能的同时，实现大悬挑缩进、高抗侧性能和内圆外方双筒超高层建筑造型及功能。

3、本实用新型的结构便于通过承载力(应力控制)、整体刚度(变形控制)和抗扭性能(周期比)等指标控制，来进一步保障整体结构体系的合理有效。

4、本实用新型的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构体系的构件组成模块明确，传力清晰，整体体系悬挑缩进大、抗侧性能高、内圆外方双筒造型优美，在底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型双筒斜交网格超高层结构实施例的结构示意图(图1a-1g分别是本实用新型底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构实施例的整体结构示意图、内圆通高斜交筒示意图、外方非落地斜交筒示意图、外环缩进斜柱示意图、角部多层悬挑桁架示意图、非落地框架柱示意图、楼面钢梁示意图)；

图2是本实用新型双筒斜交网格超高层结构实施例的平面图，即图1a中A-A剖切示意图；

图3是本实用新型双筒斜交网格超高层结构实施例的剖切正视图，即图1a中B-B剖切示意图；

图4是本实用新型双筒斜交网格超高层结构实施例的剖切斜视图，即图2中C-C剖切示意图；

图5是图1e角部多层悬挑桁架的A-A剖切平面图；

图6是图1b(内圆通高斜交筒)和图1c(外方非落地斜交筒)组合的平面图；

图7a是图1e中顶部的下挂连接多层悬挑桁架的结构示意图，图7b是图7a顶部的下挂连接多层悬挑桁架的D-D剖切示意图，图7c是图7a顶部的下挂连接多层悬挑桁架的E-E剖切示意图；

图8a是图1e中底部的上抬转换多层悬挑桁架的结构示意图，图8b是图8a底部的上抬转换多层悬挑桁架的F-F剖切示意图。

图9是图1e角部多层悬挑桁架中H型钢桁架节点的构造示意图(图9a是有竖柱时钢桁架节点示意图，图9b是无竖柱时钢桁架节点示意图)；

图10是本实用新型双筒斜交网格超高层结构实施例的各部件构成流程图。

附图标记说明：1-内圆通高斜交筒的一向斜柱；2-内圆通高斜交筒的二向斜柱；3-内圆通高斜交筒的弧面斜交节点；4-外方非落地斜交筒的一向斜柱；5-外方非落地斜交筒的二向斜柱；6-外方非落地斜交筒的X形斜交节点；7-外方非落地斜交筒的K形斜交节点；8-底部的落地外环缩进斜柱；9-顶部的上抬外环缩进斜柱；10-外环缩进斜柱的底部支座节点；11-外环缩进斜柱的端部转接节点；12-底部的上抬转换多层悬挑桁架；13-顶部的下挂连接多层悬挑桁架；14-角部多层悬挑桁架的径向桁架；15-角部多层悬挑桁架的环向桁架；16-角部悬挑桁架的上弦杆；17-角部悬挑桁架的中弦杆；18-角部悬挑桁架的下弦杆；19-角部悬挑桁架的斜腹杆；20-角部悬挑桁架的端部竖柱；21-角部悬挑桁架的中部竖柱；22-非落地框架柱；23-节点层内圆刚接钢梁；24-节点层外方刚接钢梁；25-顶部外环刚接钢梁；26-径向铰接次梁；27-环向铰接次梁；28-中心定位点；29-桁架节点加劲板。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

所述底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构体系构件组成模块明确，传力清晰，符合整体受力及承载模式的设计原则，充分发挥整体结构体系的底部大悬挑缩进、高抗侧力学性能，基于内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒结合的双筒斜交超高层整体结构形式，并通过外环缩进斜柱和角部多层悬挑桁架实现底部大悬挑缩进的竖向构件转换，通过非落地框架柱和楼面钢梁形成楼面承载体系的结构体系，实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒超高层建筑造型功能。

本实用新型的设计思路基于内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒结合的主体结构，并通过外环缩进斜柱和角部多层悬挑桁架进行底部大悬挑缩进竖向构件转换的双筒斜交超高层整体受力模式：首先，以内圆通高斜交筒、外方非落地斜交筒为竖向抗侧力构件，结合组成双筒斜交超高层整体结构；其次，通过角部多层悬挑桁架实现底部大悬挑缩进的竖向构件转换，即从外方非落地斜交筒转换至底部的落地外环缩进斜柱上；然后，通过非落地框架柱和楼面钢梁形成楼面承载结构，实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒超高层建筑造型和功能；最后，通过承载性能分析，并控制构件应力、整体刚度和抗扭性能，保障结构体系的整体受力承载性能。

实施例一

如图1a-1g以及图2-图4所示，所述底部缩进的外圆内方双筒斜交网格超高层结构，包括内圆通高斜交筒、外方非落地斜交筒、外环缩进斜柱、角部多层悬挑桁架、非落地框架柱、楼面钢梁。所述内圆通高斜交筒(图1b)位于整体结构内侧，由双向斜柱构件交叉连接并通高设置，构成平面圆形的竖向斜交网格内筒；所述外方非落地斜交筒(图1c)位于整体结构外侧，由双向斜柱构件交叉连接并非落地设置，构成平面矩形的竖向斜交网格外筒，内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒共同组成竖向抗侧力体系；所述外环缩进斜柱(图1d)由底部的落地斜柱网格、顶部的上抬斜柱网格所组成；所述角部多层悬挑桁架(图1e)位于四角位置，由底部的上抬转换多层悬挑桁架、顶部的下挂连接多层悬挑桁架所组成，通过悬挑桁架的转换连接将外侧楼面竖向荷载转移至底部的落地外环缩进斜柱上；所述非落地框架柱(图1f)位于外方斜交筒和内圆斜交筒之间的非落地楼层内，起减小柱网跨度作用；所述楼面钢梁(图1g)由节点层钢梁和非节点层钢梁所组成，节点层钢梁包括内圆刚接钢梁、外方刚接钢梁和内部铰接次梁，为整体结构必要构件，非节点层钢梁均为铰接连接且为非必要构件。中心定位点28位于内圆通高斜交筒的底面中心处。

如图1b、图2-图4、图6所示，所述内圆通高斜交筒由沿平面圆形环向间隔一定距离平行布置的顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接，包括内圆通高斜交筒的一向斜柱1、内圆通高斜交筒的二向斜柱2，构成内环抗侧力结构体系；单组斜柱构件的榀数由内圆直径和相邻斜柱间距确定；内圆通高斜交筒自底部到顶部为通高落地设置，其内部为开放式中庭建筑功能；由于斜柱构件绕中心定位点28为平面圆环形任意轴对称布置，斜柱交叉处仅呈现为一种空间的内圆通高斜交筒的弧面斜交节点3，节点形式较为单一而便于施工。

如图1b、图3、图4所示，内圆通高斜交筒的一向斜柱构件1和内圆通高斜交筒的二向斜柱2的夹角一般为20°-80°，斜柱构件的落地间距一般为6.0-10.0m；单组斜交节点的覆盖楼层高度一般为1-4层，对应单组菱形网格的覆盖楼层高度为2-8层；斜柱构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强；本实施例中，内圆通高斜交筒的交叉斜柱夹角为20°，单组菱形网格的覆盖楼层为8层。

如图1c、图2-图4、图6所示，所述外方非落地斜交筒由沿平面矩形四边分别间隔一定距离平行布置顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接，包括外方非落地斜交筒的一向斜柱4、外方非落地斜交筒的二向斜柱5，构成外环抗侧力结构体系；平面矩形各边的单组斜柱构件榀数由矩形边长和相邻斜柱间距确定；由于斜柱构件绕中心定位点28为平面矩形双轴对称布置，斜柱交叉处呈现为外方非落地斜交筒的X形斜交节点6、外方非落地斜交筒的K形斜交节点7这两种节点形式；外方非落地斜交筒的X形斜交节点6位于平面矩形四边的中部区域，为平面斜交节点形式；外方非落地斜交筒的K形斜交节点7位于平面矩形四边的四个角部区域，为空间斜交节点形式。

如图1c、图3、图4所示，外方非落地斜交筒的底端为四角外悬挑的非落地设置，四角区域斜柱构件通过底部的上抬转换多层悬挑桁架12，将外侧楼面竖向荷载转移至底部的落地外环缩进斜柱8上；四边中部区域斜柱构件则局部延伸至地面刚性支座上，并形成底部的落地外环缩进斜柱8的一部分；四角区域的底部最大悬挑缩进跨度不小于20m。外方非落地斜交筒的顶端则是支撑顶部的上抬外环缩进斜柱9；本实施例的底部最大悬挑缩进跨度为20.7m。

如图1c、图2-图4所示，外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒的网格形式需保持一致，即单组斜交节点的覆盖楼层相同，且各自的斜交节点在平面上位于同一径向位置，以便于径向铰接次梁26的连接；对应斜交节点的夹角也相近，但由于节点形式不同而稍有差异；斜柱构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强；外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒共同组成竖向抗侧力核心支撑构架；本实施例中，外圆非落地斜交筒的交叉斜柱夹角为31°，单组菱形网格的覆盖楼层为8层。

如图1d、图3、图4所示，所述外环缩进斜柱由底部的落地外环缩进斜柱8、顶部的上抬外环缩进斜柱9所组成，均为双向交叉连接形式的斜柱网格，网格形式与外方落地斜交筒和内圆通高斜交筒均保持一致；底部的落地外环缩进斜柱8的底端刚性支撑于外环缩进斜柱的底部支座节点10上，进而传力至地下室或基础结构；顶端的外环缩进斜柱的端部转接节点11，则通过竖向支撑底部的上抬转换多层悬挑桁架12，进而承载上部楼层的外侧荷载。

如图1d、图3、图4所示，顶部的上抬外环缩进斜柱9支撑在顶部的下挂连接多层悬挑桁架13上，采用局部缩进形式构成竖向立面对称布置。

外环缩进斜柱的构件截面为箱型截面，截面边长一般为500-1000mm，并与相邻的外方非落地斜交筒的斜柱构件截面尺寸保持基本相同。

如图1e、图3、图5所示，所述角部多层悬挑桁架位于外方非落地斜交筒的四角悬挑区域，包括底部的上抬转换多层悬挑桁架12、顶部的下挂连接多层悬挑桁架13两部分，同时承载两者之间的非落地框架楼层的竖向荷载；单个的角部多层悬挑桁架由角部多层悬挑桁架的径向桁架14和角部多层悬挑桁架的环向桁架15正交布置所构成，共用构件为角部悬挑桁架的中部竖柱21；本实施例中单个的角部多层悬挑桁架由三榀角部多层悬挑桁架的径向桁架14和两榀角部多层悬挑桁架的环向桁架15所组成。

如图1e、图7a-图7c、图8a-图8b所示，单榀角部多层悬挑桁架的径向桁架14或角部多层悬挑桁架的环向桁架15均由角部悬挑桁架的上弦杆16、角部悬挑桁架的中弦杆17、角部悬挑桁架的下弦杆18、角部悬挑桁架的斜腹杆19、角部悬挑桁架的端部竖柱20和角部悬挑桁架的中部竖柱21所构成；桁架构件一般为H型钢截面，截面高度500-600mm；多层悬挑桁架的斜腹杆形式可为米字形或菱形设置，可根据非落地框架柱、外环缩进斜柱的位置确定。本实施例中为米字形(顶部的下挂连接多层悬挑桁架)和菱形(底部的上抬转换多层悬挑桁架)斜腹杆型的双层悬挑桁架。

如图9a、图9b所示，所述角部多层悬挑桁架主要有两类钢桁架节点，桁架构件为H型截面型钢，节点形式包括有竖柱时钢桁架节点、无竖柱时钢桁架节点，桁架节点处设置桁架节点加劲板29进行加强。

如图1a、图3、图4所示，非落地框架楼层所承受的外侧楼面竖向荷载，上端通过顶部的下挂连接多层悬挑桁架13进行吊挂承担一部分，下端通过底部的上抬转换多层悬挑桁架12进行上抬承载一部分；外侧的总竖向荷载通过底部的上抬转换多层悬挑桁架12的转换连接，转移至底部的落地外环缩进斜柱8上，进而传力至地下室或基础结构。

如图1f、图3、图4所示，所述非落地框架柱22位于外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒之间的非落地楼层内，可有效减小框架柱网跨度，根据建筑需要可设置局部的大跨空间；框架柱构件截面边长一般为500-800mm。

如图1g、图2-图4所示，所述楼面钢梁由节点层钢梁和非节点层钢梁所组成；节点层钢梁是构成稳定整体结构体系的必要构件，包括连接内圆通高斜交筒斜柱构件的节点层内圆刚接钢梁23、连接外方非落地斜交筒斜柱构件的节点层外方刚接钢梁24、连接顶部缩进外圆的顶部外环刚接钢梁25、连接内圆斜交筒与外方斜交筒的径向铰接次梁26和环向铰接次梁27；非节点层钢梁不是构成稳定整体结构体系的必要构件，非节点层的周圈连接钢梁和内环径向连接钢梁均为两端铰接连接设置。

节点层内圆刚接钢梁23、节点层外方刚接钢梁24，除承载楼面竖向荷载外，还承载由于外方斜交筒平面矩形夹角形式而引起的楼面拉力作用，同时也是整体稳定结构体系的一部分，需进行适当加强，其截面高度一般为600-900mm；其它仅承载楼面竖向荷载的径向铰接次梁26、环向铰接次梁27受力相对较小，截面高度根据跨度的1/25-1/20确定，一般为400-600mm。

内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒的单组菱形网格覆盖楼层、斜柱构件夹角、平面形状以及角部多层悬挑桁架层数、立面位置设置均可根据建筑造型要求、功能空间、悬挑缩进跨度和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本实用新型底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构的各部件组成和构成方式。

实施例二

如图10所示，所述底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构的具体部件构成流程如下：

S1、内圆通高斜交筒的一向斜柱1和内圆通高斜交筒的二向斜柱2交叉连接并通高设置，交叉处为内圆通高斜交筒的弧面斜交节点3，基于中心定位点28对称内环布置，构成内侧平面圆形的竖向斜交网格内筒；

S2、外方非落地斜交筒的一向斜柱4和外方非落地斜交筒的二向斜柱5交叉连接并非落地设置，外方非落地斜交筒的中部和角部交叉处分别为外方非落地斜交筒的X形斜交节点6和外方非落地斜交筒的K形斜交节点7，基于中心定位点28对称外环布置，构成外侧平面矩形的竖向斜交网格外筒；

S3、由步骤S1的内圆通高斜交筒和步骤S2的外方非落地斜交筒，共同组成竖向抗侧力体系；

S4、角部悬挑桁架的上弦杆16、角部悬挑桁架的中弦杆17、角部悬挑桁架的下弦杆18、角部悬挑桁架的斜腹杆19、角部悬挑桁架的端部竖柱20和角部悬挑桁架的中部竖柱21构成单榀的角部多层悬挑桁架，包括角部多层悬挑桁架的径向桁架14和角部多层悬挑桁架的环向桁架15两种类型；

S5、角部多层悬挑桁架的径向桁架14和角部多层悬挑桁架的环向桁架15正交布置组成角部多层悬挑桁架，角部多层悬挑桁架分为底部的上抬转换多层悬挑桁架12和顶部的下挂连接多层悬挑桁架13，分别位于外方非落地斜交筒的底部和顶部，桁架节点处通过桁架节点加劲板29加强；

S6、外方非落地斜交筒的底部通过底部的上抬转换多层悬挑桁架12，将外侧楼面竖向荷载转移至底部的落地外环缩进斜柱8上；底部的落地外环缩进斜柱8的底端为底部支座节点，顶端为端部转接节点；

S7、顶部的上抬外环缩进斜柱9支撑在顶部的下挂连接多层悬挑桁架13上，进而传递荷载至外方非落地斜交筒上；

S8、非落地框架柱22位于内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒之间的非落地楼层内，起减小柱网跨度作用；

S9、节点层内圆刚接钢梁23、节点层外方刚接钢梁24、顶部外环刚接钢梁25、径向铰接次梁26和环向铰接次梁27构成节点层钢梁；

S10、节点层钢梁和非节点层钢梁共同组成楼面钢梁。

实施例三

本实用新型还提供一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构在底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载中的应用，所述超高层是指结构高度不小于100米，底部缩进是指底部最大悬挑缩进跨度不小于20米。

相比于现有技术的不足，本实用新型提供的一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构基于内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒结合的双筒斜交超高层整体结构形式，通过外环缩进斜柱和角部多层悬挑桁架进行底部大悬挑缩进的竖向构件转换，通过非落地框架和楼面钢梁形成楼面承载体系，构成整体受力模式，可实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒超高层建筑造型和功能。该结构体系构件组成模块明确，传力清晰，符合整体受力及承载模式的设计原则，可实现底部大悬挑缩进和内部通高中庭的内圆外方双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载。基于承载性能分析，通过构件应力、变形刚度和抗扭周期比等整体性能控制，可进一步保障本实用新型底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构的大悬挑缩进、高抗侧性能及内圆外方双筒造型优点。

Claims (8)

1.一种底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：包括内圆通高斜交筒、外方非落地斜交筒、外环缩进斜柱、角部多层悬挑桁架、非落地框架柱和楼面钢梁；所述内圆通高斜交筒位于整体结构中心，由双向斜柱构件交叉连接并通高设置，构成平面圆形的竖向斜交网格内筒；所述外方非落地斜交筒位于内圆通高斜交筒外侧，由双向斜柱构件交叉连接并非落地设置，构成平面矩形的竖向斜交网格外筒，内圆通高斜交筒和外方非落地斜交筒共同组成竖向抗侧力体系；所述外环缩进斜柱由底部的落地外环缩进斜柱(8)和顶部的上抬外环缩进斜柱(9)所组成，底部的落地外环缩进斜柱(8)位于外方非落地斜交筒下方，顶部的上抬外环缩进斜柱(9)位于外方非落地斜交筒上方；所述角部多层悬挑桁架位于外方非落地斜交筒四角悬挑区域，由底部的上抬转换多层悬挑桁架(12)和顶部的下挂连接多层悬挑桁架(13)所组成；所述非落地框架柱位于外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒之间的非落地框架楼层内；所述楼面钢梁由节点层钢梁和非节点层钢梁所组成，节点层钢梁包括内圆刚接钢梁、外方刚接钢梁和内部铰接次梁，非节点层钢梁均为铰接连接。

2.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：所述内圆通高斜交筒由沿平面圆形环向间隔一定距离平行布置的顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接组成，包括内圆通高斜交筒的一向斜柱(1)和内圆通高斜交筒的二向斜柱(2)，构成内环抗侧力结构体系；内圆通高斜交筒自底部到顶部为通高落地设置；斜柱构件绕中心定位点(28)为平面圆环形任意轴对称布置，内圆通高斜交筒的一向斜柱(1)和内圆通高斜交筒的二向斜柱(2)的交叉处为一种空间的内圆通高斜交筒的弧面斜交节点(3)；内圆通高斜交筒的一向斜柱(1)和内圆通高斜交筒的二向斜柱(2)的夹角为20°-80°；斜柱构件截面为箱型截面，截面边长为500-1000mm。

3.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：所述外方非落地斜交筒由沿平面矩形四边分别间隔一定距离平行布置顺向组、逆向组斜柱构件交叉汇交连接组成，包括外方非落地斜交筒的一向斜柱(4)和外方非落地斜交筒的二向斜柱(5)，构成外环抗侧力结构体系；斜柱构件绕中心定位点(28)为平面矩形双轴对称布置，外方非落地斜交筒的一向斜柱(4)和外方非落地斜交筒的二向斜柱(5)的交叉处为外方非落地斜交筒的X形斜交节点(6)或外方非落地斜交筒的K形斜交节点(7)；外方非落地斜交筒的X形斜交节点(6)位于平面矩形四边的中部区域，为平面斜交节点形式；外方非落地斜交筒的K形斜交节点(7)位于平面矩形四边的四个角部区域，为空间斜交节点形式。

4.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：外方非落地斜交筒的底端为四角外悬挑的非落地设置，其四角区域斜柱构件通过底部的上抬转换多层悬挑桁架(12)进行支撑，四边中部区域斜柱构件则局部延伸至底部的落地外环缩进斜柱(8)上；外方非落地斜交筒的顶端支撑顶部的上抬外环缩进斜柱(9)；外方非落地斜交筒和内圆通高斜交筒的网格形式一致，即单组斜交节点的覆盖楼层相同，且对应的斜交节点在平面上位于同一径向位置；外方非落地斜交筒的斜柱构件截面为箱型截面，截面边长为500-1000mm。

5.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：所述底部的落地外环缩进斜柱(8)和顶部的上抬外环缩进斜柱(9)均为双向交叉连接形式的斜柱网格，网格形式与外方落地斜交筒和内圆通高斜交筒均保持一致；底部的落地外环缩进斜柱(8)的底端刚性支撑于外环缩进斜柱的底部支座节点(10)上；底部的落地外环缩进斜柱(8)的顶端的外环缩进斜柱的端部转接节点(11)上部设置底部的上抬转换多层悬挑桁架(12)；顶部的上抬外环缩进斜柱(9)支撑在顶部的下挂连接多层悬挑桁架(13)上，采用局部缩进形式构成竖向立面对称布置；外环缩进斜柱的构件截面为箱型截面，截面边长为500-1000mm，并与相邻的外方非落地斜交筒的斜柱构件截面尺寸相同。

6.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：单个的角部多层悬挑桁架由角部多层悬挑桁架的径向桁架(14)和角部多层悬挑桁架的环向桁架(15)正交布置所构成，共用构件为角部悬挑桁架的中部竖柱(21)；单榀角部多层悬挑桁架的径向桁架(14)或角部多层悬挑桁架的环向桁架(15)均由角部悬挑桁架的上弦杆(16)、角部悬挑桁架的中弦杆(17)、角部悬挑桁架的下弦杆(18)、角部悬挑桁架的斜腹杆(19)、角部悬挑桁架的端部竖柱(20)和角部悬挑桁架的中部竖柱(21)所构成，上弦杆、中弦杆和下弦杆通过竖柱连接，弦杆之间设置斜腹杆；桁架构件为H型钢截面，截面高度500-600mm；多层悬挑桁架的斜腹杆形式为米字形或菱形设置；角部多层悬挑桁架的节点形式包括有竖柱时钢桁架节点和无竖柱时钢桁架节点，桁架节点处设置桁架节点加劲板(29)。

7.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：所述非落地框架柱(22)构件截面边长为500-800mm。

8.根据权利要求1所述的底部缩进的内圆外方双筒斜交网格超高层结构，其特征在于：所述节点层钢梁包括连接内圆通高斜交筒斜柱构件的节点层内圆刚接钢梁(23)、连接外方非落地斜交筒斜柱构件的节点层外方刚接钢梁(24)、连接顶部缩进外圆的顶部外环刚接钢梁(25)、连接内圆斜交筒与外方斜交筒的径向铰接次梁(26)和环向铰接次梁(27)；非节点层的周圈连接钢梁和内环径向连接钢梁均为两端铰接连接设置；节点层内圆刚接钢梁(23)和节点层外方刚接钢梁(24)截面高度为600-900mm；径向铰接次梁(26)和环向铰接次梁(27)截面高度为400-600mm。

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