CN216108981U - 螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构 - Google Patents

Abstract

一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，包括螺旋坡道框柱、内部核心筒、螺旋坡道斜网格桁架、螺旋坡道径向梁和其它楼面钢梁；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高抗侧力学性能、高承载力，基于螺旋坡道框柱和内部核心筒结合构成框筒抗侧力核心支撑构架，通过螺旋坡道斜网格桁架实现外坡道屋顶建筑造型和高抗扭刚度，通过螺旋坡道径向梁实现内部核心筒和外部螺旋坡道框柱的连接，通过其它楼面钢梁实现楼面竖向荷载承载的结构体系，实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合超高层建筑造型及功能。本实用新型高抗侧刚度、高承载力和螺旋递升式坡道屋顶建筑造型。

Description

螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构

技术领域

本实用新型属于结构工程技术领域，涉及一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构。超高层指结构高度不小于100米。

背景技术

钢框筒结构是由外侧钢框架或钢管混凝土框架结合内部核心筒构成的组合超高层结构体系，具有自重轻、抗侧刚度大和高度高等优点，抗侧刚度是判定该类体系力学性能的一个重要指标。该结构体系广泛应用于商业、办公等功能的超高层公共建筑中。

新时代“碳中和”、“碳达峰”形势下绿色节能建筑的现实需求给传统钢框筒体系的结构创新带来了重大的挑战，传统的绿化做法一般是采用在立面间隔一定距离的避难层中设置空中花园形式，或者是采用退台绿化递升台阶的方式来实现，这两种方式均存在绿化覆盖面少、节能效率低、建筑平面体量大等问题，继而引起结构体系的整体不规则性。

室外立面多圈螺旋递升坡道屋顶的设置是一种可有效实现绿色节能建筑需求的解决方案，同时达到建筑造型优美的螺旋递升效果。为实现螺旋坡道建筑造型的逐步递升，螺旋坡道框柱的平面布置可采用螺旋内缩的圆环形，而螺旋坡道屋顶的立面布置则采用多圈递升立面组合形式。因而合理有效的多圈螺旋坡道立面形式和平面布置是整体结构体系承载性能的一个重要因素。

由于螺旋坡道屋顶的设置必然会存在结构的不对称性，从而导致整体结构抗扭刚度的薄弱；通过在螺旋坡道屋顶设置螺旋坡道斜网格桁架可有效解决抗扭刚度较弱的问题，并达到结构整体较好的抗扭转性能。因而合理有效的螺旋坡道斜网格桁架结构的设置和斜撑形式布置，是保障整体结构体系抗扭性能的一个重要因素。

此外，递升式外坡道立面组合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，合理有效的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构形式设计及部件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，研究一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构的形式及设计方法，以适用于带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合建筑造型超高层结构体系及承载是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，可以实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合建筑造型超高层结构体系设计及承载。

本实用新型的技术方案是：

一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，所述螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构包括螺旋坡道框柱、内部核心筒、螺旋坡道斜网格桁架、螺旋坡道径向梁和其它楼面钢梁；所述螺旋坡道框柱由螺旋坡道外框柱和螺旋坡道内框柱组成并通高落地设置，外框柱顶部支撑立面多圈递升式外坡道屋顶，构成平面螺旋内缩的立面框柱体系；所述内部核心筒位于螺旋坡道框柱的内侧中心且为通高落地设置，由平面圆形的围合剪力墙和连梁组成，并与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；所述螺旋坡道斜网格桁架位于多圈递升式外坡道屋顶斜平面内，由螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁和螺旋坡道面内斜支撑组成，并支撑在螺旋坡道外框柱的顶部；所述螺旋坡道径向梁位于各楼层平面标高位置，楼层连接段沿径向内侧铰接连接内部核心筒，外侧刚接连接螺旋坡道内框柱，坡道外延伸段则作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；所述其它楼面钢梁位于一般楼层，由刚接连接螺旋坡道外框柱的外环梁、刚接连接螺旋坡道内框柱的内环梁，以及径向连接内部核心筒和螺旋坡道框柱的径向梁所组成。

进一步，所述螺旋坡道框柱位于内部核心筒的外侧，包括首圈螺旋坡道框柱、次圈螺旋坡道框柱；首圈螺旋坡道框柱位于立面低区，由首圈螺旋坡道外框柱、首圈螺旋坡道内框柱组成；次圈螺旋坡道框柱位于立面中区和高区，由次圈螺旋坡道外框柱、次圈螺旋坡道内框柱组成；随着立面高度的增加，次圈螺旋坡道细分设置为二圈螺旋坡道和三圈螺旋坡道。

再进一步，螺旋坡道框柱以中心定位点为中心，平面呈螺旋内缩形式，框柱顶部呈立面多圈螺旋递升式布置，以构成立面框柱体系；首圈螺旋坡道外框柱、首圈螺旋坡道内框柱的底部通过框柱底部嵌固端，支撑在地下室顶板结构上；首圈螺旋坡道外框柱的顶部通过外框柱顶部坡道处刚接节点来支撑外坡道屋顶外侧；首圈螺旋坡道内框柱的顶部通过内框柱中部坡道处刚接节点来支撑外坡道屋顶内侧，进而与次圈螺旋坡道外框柱的底部刚性相接；次圈螺旋坡道外框柱的顶部又循环往复支撑外坡道屋顶外侧；高区最后一圈的次螺旋坡道仅有次螺旋坡道外框柱，对应的次螺旋坡道内框柱则替换为次圈螺旋段的内部核心筒进行支撑。

优选的，螺旋坡道框柱沿环向的间隔角度为10°-20°，最外圈的环向最大落地间距为10m-15m，单圈螺旋的立面覆盖楼层高度为15-20层；螺旋坡道框柱的横截面为箱型，横截面边长为7000-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强。

所述内部核心筒的平面形式为圆形，沿立面由首圈螺旋段的内部核心筒、次圈螺旋段的内部核心筒组成；内部核心筒与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；内部核心筒的厚度为800-1400mm，由环向剪力墙和连梁围合构成；当需要提高刚度时，沿环向剪力墙端部可在适当楼层内嵌型钢柱进行加强；内部核心筒也可替换为由框架和支撑组成的内部钢框架-支撑筒或由斜柱构件交叉组成的内部斜交网格筒。

所述螺旋坡道斜网格桁架位于外坡道屋顶斜平面，为空间螺旋平面桁架结构形式，沿立面包括首圈螺旋坡道斜网格桁架、次圈螺旋坡道斜网格桁架；对应低区的首圈螺旋坡道外框柱的顶部，设置首圈螺旋坡道斜网格桁架，由首圈螺旋坡道外斜梁、首圈螺旋坡道内斜梁、首圈螺旋坡道面内斜支撑组成；对应中区和高区的次圈螺旋坡道外框柱的顶部，设置次圈螺旋坡道斜网格桁架，由次圈螺旋坡道外斜梁、次圈螺旋坡道内斜梁、次圈螺旋坡道面内斜支撑组成。

螺旋坡道斜网格桁架的斜支撑形式为单斜撑、人字斜撑和交叉斜撑，螺旋坡道斜网格桁架的主要作用是增大螺旋坡道框柱顶部的抗扭刚度；螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁与水平轴的夹角为15°-30°，螺旋坡道面内斜支撑与螺旋坡道斜梁的夹角为30°-60°；螺旋坡道外斜梁、内斜梁的横截面为箱型，横截面高度为500-800mm，内斜支撑的横截面为箱型或H型，横截面高度为400-600mm。

所述螺旋坡道径向梁位于各楼层平面标高位置，沿立面包括首圈螺旋坡道径向梁、次圈螺旋坡道径向梁；首圈螺旋坡道径向梁由首圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段、首圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段组成；次圈螺旋坡道径向梁由次圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段、次圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段组成。

螺旋坡道径向梁的楼层连接段的内侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的内侧铰接端铰接连接至内部核心筒，外侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的外侧刚接端刚性连接至螺旋坡道内框柱；螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段同时也作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；螺旋坡道径向梁的横截面为H型，横截面高度为400mm-600mm。

所述其它楼面钢梁位于一般楼层高度，沿立面包括首圈螺旋段其它楼面钢梁、次圈螺旋段其它楼面钢梁；首圈螺旋段其它楼面钢梁由首圈螺旋段其它楼面外环梁、首圈螺旋段其它楼面内环梁、首圈螺旋段其它楼面径向梁组成；次圈螺旋段其它楼面钢梁由次圈螺旋段其它楼面外环梁、次圈螺旋段其它楼面内环梁、次圈螺旋段其它楼面径向梁组成；其它楼面外环梁沿环向刚性连接螺旋坡道外框柱，其它楼面内环梁沿环向刚性连接螺旋坡道内框柱；其它楼面径向梁的内侧铰接连接至内部核心筒；其它楼面钢梁的横截面为H型，横截面高度为400mm-600mm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其结构体系构造合理，可以实现带多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合建筑造型超高层结构体系设计及承载，充分发挥外坡道立面组合超高层结构的高抗侧刚度、高承载力和螺旋递升式坡道屋顶建筑造型功能优点。

2、本实用新型的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构以螺旋坡道框柱和内部核心筒结合组成为框筒抗侧力核心支撑构架，通过螺旋坡道斜网格桁架实现外坡道屋顶建筑造型和高抗扭刚度，通过螺旋坡道径向梁实现内部核心筒和外部螺旋坡道框柱的连接，通过其它楼面钢梁实现楼面竖向荷载的承载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，实现高抗侧性能、高承载力和螺旋递升式坡道屋顶超高层建筑建筑造型及功能。

3、基于承载性能分析，本实用新型的结构便于通过承载力(应力控制)、抗侧刚度(侧向位移)和抗扭转性能(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、本实用新型的螺旋内缩的多圈递升式坡道立面组合超高层结构的构件组成模块明确，传力清晰，整体体系抗侧刚度大、承载力高、螺旋递升式坡道屋顶造型优美，在带多圈递升式外坡道的平面内缩框筒组合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是本实用新型外坡道立面组合超高层结构实施例的结构示意图(图1a-1f分别是本实用新型螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构实施例的整体结构示意图、螺旋坡道框柱示意图、内部核心筒示意图、螺旋坡道斜网格桁架示意图、螺旋坡道径向梁示意图、其它楼面钢梁示意图)；

图2是本实用新型外坡道立面组合超高层结构实施例的整体平面图，即图1a中A-A剖切示意图；

图3是本实用新型外坡道立面组合超高层结构实施例的整体正视图，即图1a中B-B剖切示意图；

图4是本实用新型外坡道立面组合超高层结构实施例的整体右视图，即图2中C-C剖切示意图；

图5a是图1b螺旋坡道框柱的B-B剖切正视图，图5b是图1d螺旋坡道斜网格桁架的B-B剖切正视图，；

图6a是图1d螺旋坡道斜网格桁架的A-A剖切平面图，图6b是图1e螺旋坡道径向梁的A-A剖切平面图，图6c是图1f其它楼面钢梁的A-A剖切平面图；

图7a是图1b螺旋坡道框柱的外框柱与图1d螺旋坡道网格斜桁架的刚性连接节点构造示意图，图7b是图1b螺旋坡道框柱的内框柱与图1d螺旋坡道网格斜桁架的刚性连接节点构造示意图；

图8是图1d螺旋坡道网格斜桁架和图1e螺旋坡道径向梁组成螺旋桁架的典型节点构造示意图；

图9是本实用新型外坡道立面组合超高层结构实施例的各部件构成流程图。

附图标记说明：1-首圈螺旋坡道外框柱；2-首圈螺旋坡道内框柱；3-次圈螺旋坡道外框柱；4-次圈全螺旋坡道内框柱；5-框柱底部嵌固端；6-外框柱顶部坡道处刚接节点；7-内框柱中部坡道处刚接节点；8-首圈螺旋段的内部核心筒；9-次圈螺旋段的内部核心筒；10-首圈螺旋坡道外斜梁；11-首圈螺旋坡道内斜梁；12-首圈螺旋坡道面内斜支撑；13-次圈螺旋坡道外斜梁；14-次圈螺旋坡道内斜梁；15-次圈螺旋坡道面内斜支撑；16-首圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段；17-首圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段；18-次圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段；19-次圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段；20-螺旋坡道径向梁的内侧铰接端；21-螺旋坡道径向梁的外侧刚接端；22-首圈螺旋段其它楼面外环梁；23-首圈螺旋段其它楼面内环梁；24-首圈螺旋段其它楼面径向梁；25-次圈螺旋段其它楼面外环梁；26-次圈螺旋段其它楼面内环梁；27-次圈螺旋段其它楼面径向梁；28-其它楼面径向梁的内侧铰接端；29-中心定位点；30-外框柱顶部坡道处刚接节点的加劲板；31-内框柱中部坡道处刚接节点的加劲板；32-螺旋桁架节点的加劲板。

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。

所述螺旋内缩的多圈递升式坡道立面组合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高抗侧力学性能、高承载力，基于螺旋坡道框柱和内部核心筒结合构成框筒抗侧力核心支撑构架，通过螺旋坡道斜网格桁架实现外坡道屋顶建筑造型和高抗扭刚度，通过螺旋坡道径向梁实现内部核心筒和外部螺旋坡道框柱的连接，通过其它楼面钢梁实现楼面竖向荷载承载的结构体系，实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合超高层建筑造型及功能。

本实用新型的设计思路基于螺旋坡道框柱和内部核心筒结合为主体结构，并通过螺旋坡道斜网格桁架、螺旋坡道径向梁和其它楼面钢梁分别实现外坡道屋顶建筑造型、内筒与外框柱的连接和楼面竖向荷载承载的外坡道立面组合超高层整体受力模式：首先，以螺旋坡道框柱与内部核心筒结合构成框筒抗侧力核心支撑构架；其次，通过螺旋坡道斜网格桁架实现外坡道屋顶建筑造型和高抗扭刚度；接着，通过螺旋坡道径向梁实现内部核心筒和外部螺旋坡道框柱的连接；然后，通过其它楼面钢梁实现楼面竖向荷载的承载，实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合超高层建筑造型；最后，通过承载性能分析，并控制构件应力、抗侧刚度和抗扭性能，保障结构体系的整体受力承载性能。

如图1a-1f以及图2-图4所示，一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，包括螺旋坡道框柱、内部核心筒、螺旋坡道斜网格桁架、螺旋坡道径向梁和其它楼面钢梁。所述螺旋坡道框柱(图1b)由螺旋坡道外框柱和螺旋坡道内框柱组成并通高落地设置，外框柱顶部支撑立面多圈递升式外坡道屋顶，构成平面螺旋内缩的立面框柱体系；所述内部核心筒(图1c)位于螺旋坡道框柱的内侧中心且为通高落地设置，由平面圆形的围合剪力墙和连梁组成，并与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；所述螺旋坡道斜网格桁架(图1d)位于多圈递升式外坡道屋顶斜平面内，由螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁和螺旋坡道面内斜支撑组成，并支撑在螺旋坡道外框柱的顶部；所述螺旋坡道径向梁(图1e)位于各楼层平面标高位置，楼层连接段沿径向内侧铰接连接内部核心筒，外侧刚接连接螺旋坡道内框柱，坡道外延伸段则作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；所述其它楼面钢梁(图1f)位于一般楼层，由刚接连接螺旋坡道外框柱的外环梁、刚接连接螺旋坡道内框柱的内环梁，以及径向连接内部核心筒和螺旋坡道框柱的径向梁所组成。

如图1b、图2-图4所示，所述螺旋坡道框柱位于内部核心筒的外侧，包括首圈螺旋坡道框柱、次圈螺旋坡道框柱；首圈螺旋坡道框柱位于立面低区，由首圈螺旋坡道外框柱1、首圈螺旋坡道内框柱2组成；次圈螺旋坡道框柱位于立面中区和高区，由次圈螺旋坡道外框柱3、次圈螺旋坡道内框柱4组成；随着立面高度的增加，次圈螺旋坡道具体可细分设置为二圈螺旋坡道、三圈螺旋坡道等。本实施例中，螺旋坡道框柱沿立面共计设置为三圈。

如图1b、图2-图4所示，螺旋坡道框柱以中心定位点29为中心，平面呈螺旋内缩形式，框柱顶部呈立面多圈螺旋递升式布置，以构成立面框柱体系；首圈螺旋坡道外框柱1、首圈螺旋坡道内框柱2的底部通过框柱底部嵌固端5，支撑在地下室顶板结构上；首圈螺旋坡道外框柱1的顶部通过外框柱顶部坡道处刚接节点6来支撑外坡道屋顶外侧；首圈螺旋坡道内框柱2的顶部通过内框柱中部坡道处刚接节点7来支撑外坡道屋顶内侧，进而与次圈螺旋坡道外框柱3的底部刚性相接；次圈螺旋坡道外框柱3的顶部又循环往复支撑外坡道屋顶外侧；高区最后一圈的次螺旋坡道仅有次螺旋坡道外框柱3，对应的次螺旋坡道内框柱4则替换为次圈螺旋段的内部核心筒9进行支撑。

如图1b、图7a-图7b所示，外框柱顶部坡道处节点通过外框柱顶部坡道处刚接节点的加劲板30加强，内框柱中部坡道处节点通过内框柱中部坡道处刚接节点的加劲板31加强。

如图1b、图2-图3、图5a所示，螺旋坡道框柱沿环向的间隔角度一般为10°-20°，最外圈的环向最大落地间距为10m-15m；单圈螺旋的立面覆盖楼层高度一般为10-25层；螺旋坡道框柱的横截面为箱型，横截面边长一般为7000-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强。本实施例中，螺旋坡道框柱沿环向的间隔角度为18°，单圈螺旋的立面覆盖楼层高度为20层。

如图1c、图2-图4所示，所述内部核心筒的平面形式为圆形，沿立面由首圈螺旋段的内部核心筒8、次圈螺旋段的内部核心筒9筒组成；内部核心筒与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架。

如图1c、图2-图3所示，内部核心筒的厚度一般为800-1400mm，由环向剪力墙和连梁围合构成；当需要提高刚度时，沿环向剪力墙端部可在适当楼层内嵌型钢柱进行加强。

内部核心筒也可替换为由框架和支撑组成的内部钢框架-支撑筒或由斜柱构件交叉组成的内部斜交网格筒。本实施例中，内部核心筒为环向剪力墙和连梁围合构成。

如图1d、图2-图4所示，所述螺旋坡道斜网格桁架位于外坡道屋顶斜平面，为空间螺旋平面桁架结构形式，沿立面包括低区的首圈螺旋坡道斜网格桁架、中区和高区的次圈螺旋坡道斜网格桁架；对应低区的首圈螺旋坡道外框柱1的顶部，设置首圈螺旋坡道斜网格桁架，由首圈螺旋坡道外斜梁10、首圈螺旋坡道内斜梁11、首圈螺旋坡道面内斜支撑12组成；对应中区和高区的次圈螺旋坡道外框柱3的顶部，设置次圈螺旋坡道斜网格桁架，由次圈螺旋坡道外斜梁13、次圈螺旋坡道内斜梁14、次圈螺旋坡道面内斜支撑15组成。

如图1d、图2、图6a所示，螺旋坡道斜网格桁架的斜支撑形式为单斜撑、人字斜撑和交叉斜撑等；螺旋坡道斜网格桁架的主要作用是增大螺旋坡道框柱顶部的抗扭刚度，从而提高整体结构的整体刚度和稳定性。本实施例中，螺旋坡道斜网格桁架的斜支撑形式为单斜撑。

如图1d、图3、图5b所示，螺旋坡道外斜梁(10、13)、螺旋坡道内斜梁(11、14)与水平轴的夹角一般为15°-30°，以避免斜坡道的倾斜坡度过大而无法实现绿化休闲等建筑功能；螺旋坡道面内斜支撑(12、15)与螺旋坡道斜梁的夹角一般为30°-60°，以便于桁架的焊接拼装。本实施例中，螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁与水平轴的夹角为20°。

如图1a、图1d、图8所示，螺旋坡道斜网格桁架支撑在螺旋坡道框柱的顶部，桁架节点处通过螺旋桁架节点的加劲板32加强。

螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁的横截面为箱型，横截面高度一般为500-800mm，以承受双向的抗弯作用；螺旋坡道面内斜支撑的横截面为箱型或H型，横截面高度一般为400-600mm。

如图1e、图2-图4、图6b所示，所述螺旋坡道径向梁位于各楼层平面标高位置，沿立面包括低区的首圈螺旋坡道径向梁、中区和高区的次圈螺旋坡道径向梁，主要起到连接内部核心筒和螺旋坡道框柱以构成整体受力体系，并承载竖向楼面荷载的作用；首圈螺旋坡道径向梁由首圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段16、首圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段17组成；次圈螺旋坡道径向梁由次圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段18、次圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段19组成。

如图1e、图2-图4、图6所示，螺旋坡道径向梁的楼层连接段(16、18)的内侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的内侧铰接端20铰接连接至内部核心筒，外侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的外侧刚接端21刚性连接至螺旋坡道内框柱；螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段(17、19)同时也作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑，以增加螺旋坡道斜网格桁架的整体刚度。

螺旋坡道径向梁的横截面为H型，横截面高度一般为400mm-600mm。

如图1f、图2-图4、图6c所示，所述其它楼面钢梁位于一般楼层高度，沿立面包括低区的首圈螺旋段其它楼面钢梁、中区和高区的次圈螺旋段其它楼面钢梁；首圈螺旋段其它楼面钢梁由首圈螺旋段其它楼面外环梁22、首圈螺旋段其它楼面内环梁23、首圈螺旋段其它楼面径向梁24组成；次圈螺旋段其它楼面钢梁由次圈螺旋段其它楼面外环梁25、次圈螺旋段其它楼面内环梁26、次圈螺旋段其它楼面径向梁27组成。

如图1f、图2-图4、图6c所示，其它楼面外环梁(22、25)沿环向刚性连接螺旋坡道外框柱，其它楼面内环梁(23、26)沿环向刚性连接螺旋坡道内框柱；其它楼面径向梁(24、27)的内侧通过其它楼面径向梁的内侧铰接端28铰接连接至内部核心筒；其它楼面钢梁主要作为竖向楼面荷载的楼面支撑结构。

其它楼面钢梁的横截面为H型，横截面高度一般为400mm-600mm。

螺旋坡道框柱的圈数、平面形状、环向间隔角度，螺旋坡道斜网格桁架的倾斜角、斜支撑形式以及单圈螺旋的立面覆盖楼层数、覆盖楼层高度，均可根据建筑造型要求、功能空间和边界条件的要求进行适当调整，并不会影响本实用新型螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构的各部件组成和构成方式。

所述螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构在带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合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。

参照图9，本实施例的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构的构成方法，包括以下步骤：

S1、首圈螺旋坡道外框柱1、首圈螺旋坡道内框柱2组成首圈螺旋坡道框柱，次圈螺旋坡道外框柱3、次圈螺旋坡道内框柱4组成次圈螺旋坡道框柱；以中心定位点29为中心，首圈螺旋坡道框柱、次圈螺旋坡道框柱共同构成立面框柱体系；

S2、首圈螺旋坡道外框柱1、首圈螺旋坡道内框柱2的底部通过框柱底部嵌固端5，支撑在地下室顶板结构上；首圈螺旋坡道外框柱1的顶部通过外框柱顶部坡道处刚接节点6支撑外坡道屋顶外侧；首圈螺旋坡道内框柱2的顶部通过内框柱中部坡道处刚接节点7支撑外坡道屋顶内侧，并与次圈螺旋坡道外框柱3的底部刚性相接；次圈螺旋坡道外框柱3的顶部又循环往复支撑外坡道屋顶外侧；

S3、外框柱顶部坡道处节点通过外框柱顶部坡道处刚接节点的加劲板30加强，内框柱中部坡道处节点通过内框柱中部坡道处刚接节点的加劲板31加强；

S4、沿立面由首圈螺旋段的内部核心筒8、次圈螺旋段的内部核心筒9筒组成内部核心筒，内部核心筒与步骤S1生成的螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；

S5、首圈螺旋坡道外斜梁10、首圈螺旋坡道内斜梁11、首圈螺旋坡道面内斜支撑12组成低区的首圈螺旋坡道斜网格桁架，次圈螺旋坡道外斜梁13、次圈螺旋坡道内斜梁14、次圈螺旋坡道面内斜支撑15组成中区和高区的次圈螺旋坡道斜网格桁架；

S6、首圈螺旋坡道斜网格桁架、次圈螺旋坡道斜网格桁架构成螺旋坡道斜网格桁架，并支撑在步骤S1生成的螺旋坡道框柱的顶部，桁架节点处通过螺旋桁架节点的加劲板32加强；

S7、首圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段16、首圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段17组成首圈螺旋坡道径向梁，次圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段18、次圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段19组成次圈螺旋坡道径向梁；首圈螺旋坡道径向梁、次圈螺旋坡道径向梁构成螺旋坡道径向梁；

S8、螺旋坡道径向梁的楼层连接段(16、18)的内侧通过螺旋坡道径向梁的内侧铰接端20连接至内部核心筒(8、9)，外侧通过螺旋坡道径向梁的外侧刚接端21连接至螺旋坡道内框柱(2、4)；螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段(17、19)也即为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；

S9、首圈螺旋段其它楼面外环梁22、首圈螺旋段其它楼面内环梁23、首圈螺旋段其它楼面径向梁24组成首圈螺旋段其它楼面钢梁，次圈螺旋段其它楼面外环梁25、次圈螺旋段其它楼面内环梁26、次圈螺旋段其它楼面径向梁27组成次圈螺旋段其它楼面钢梁；首圈螺旋段其它楼面钢梁、次圈螺旋段其它楼面钢梁构成其它楼面钢梁，位于步骤S1生成的螺旋坡道框柱和步骤S4生成的内部核心筒之间；

S10、其它楼面外环梁(22、25)沿环向刚性连接螺旋坡道外框柱，其它楼面内环梁(23、26)沿环向刚性连接螺旋坡道内框柱；其它楼面径向梁(24、27)的内侧通过其它楼面径向梁的内侧铰接端28铰接连接至内部核心筒。

相比于现有技术的不足，本实用新型提供的一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构基于螺旋坡道框柱和内部核心筒结合构成框筒抗侧力核心支撑构架，通过螺旋坡道斜网格桁架实现外坡道屋顶建筑造型和高抗扭刚度，通过螺旋坡道径向梁实现内部核心筒和外部螺旋坡道框柱的连接，通过其它楼面钢梁实现楼面竖向荷载承载的结构体系，可实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合超高层建筑造型及功能。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，可实现带立面多圈递升式外坡道的平面螺旋内缩框筒组合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螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构的高抗侧刚度、高承载力及螺旋递升式坡道屋顶立面组合框筒造型优点。

Claims (10)

1.一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构包括螺旋坡道框柱、内部核心筒、螺旋坡道斜网格桁架、螺旋坡道径向梁和其它楼面钢梁；所述螺旋坡道框柱由螺旋坡道外框柱和螺旋坡道内框柱组成并通高落地设置，外框柱顶部支撑立面多圈递升式外坡道屋顶，构成平面螺旋内缩的立面框柱体系；所述内部核心筒位于螺旋坡道框柱的内侧中心且为通高落地设置，由平面圆形的围合剪力墙和连梁组成，并与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；所述螺旋坡道斜网格桁架位于多圈递升式外坡道屋顶斜平面内，由螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁和螺旋坡道面内斜支撑组成，并支撑在螺旋坡道外框柱的顶部；所述螺旋坡道径向梁位于各楼层平面标高位置，楼层连接段沿径向内侧铰接连接内部核心筒，外侧刚接连接螺旋坡道内框柱，坡道外延伸段则作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；所述其它楼面钢梁位于一般楼层，由刚接连接螺旋坡道外框柱的外环梁、刚接连接螺旋坡道内框柱的内环梁，以及径向连接内部核心筒和螺旋坡道框柱的径向梁所组成。

2.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述螺旋坡道框柱位于内部核心筒的外侧，包括首圈螺旋坡道框柱、次圈螺旋坡道框柱；首圈螺旋坡道框柱位于立面低区，由首圈螺旋坡道外框柱、首圈螺旋坡道内框柱组成；次圈螺旋坡道框柱位于立面中区和高区，由次圈螺旋坡道外框柱、次圈螺旋坡道内框柱组成；随着立面高度的增加，次圈螺旋坡道细分设置为二圈螺旋坡道和三圈螺旋坡道。

3.如权利要求1或2所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述螺旋坡道框柱以中心定位点为中心，平面呈螺旋内缩形式，框柱顶部呈立面多圈螺旋递升式布置，以构成立面框柱体系；首圈螺旋坡道外框柱、首圈螺旋坡道内框柱的底部通过框柱底部嵌固端，支撑在地下室顶板结构上；首圈螺旋坡道外框柱的顶部通过外框柱顶部坡道处刚接节点来支撑外坡道屋顶外侧；首圈螺旋坡道内框柱的顶部通过内框柱中部坡道处刚接节点来支撑外坡道屋顶内侧，进而与次圈螺旋坡道外框柱的底部刚性相接；次圈螺旋坡道外框柱的顶部又循环往复支撑外坡道屋顶外侧；高区最后一圈的次螺旋坡道仅有次螺旋坡道外框柱，对应的次螺旋坡道内框柱则替换为次圈螺旋段的内部核心筒进行支撑。

4.如权利要求1或2所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，螺旋坡道框柱沿环向的间隔角度为10°-20°，最外圈的环向最大落地间距为10m-15m，单圈螺旋的立面覆盖楼层高度为15-20层；螺旋坡道框柱的横截面为箱型，横截面边长为7000-1000mm，受力较大时可在内部浇灌混凝土进行加强。

5.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述内部核心筒的平面形式为圆形，沿立面由首圈螺旋段的内部核心筒、次圈螺旋段的内部核心筒组成；内部核心筒与螺旋坡道框柱共同构成框筒抗侧力核心支撑构架；内部核心筒的厚度为800-1400mm，由环向剪力墙和连梁围合构成；当需要提高刚度时，沿环向剪力墙端部可在适当楼层内嵌型钢柱进行加强；内部核心筒也可替换为由框架和支撑组成的内部钢框架-支撑筒或由斜柱构件交叉组成的内部斜交网格筒。

6.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述螺旋坡道斜网格桁架位于外坡道屋顶斜平面，为空间螺旋平面桁架结构形式，沿立面包括首圈螺旋坡道斜网格桁架、次圈螺旋坡道斜网格桁架；对应低区的首圈螺旋坡道外框柱的顶部，设置首圈螺旋坡道斜网格桁架，由首圈螺旋坡道外斜梁、首圈螺旋坡道内斜梁、首圈螺旋坡道面内斜支撑组成；对应中区和高区的次圈螺旋坡道外框柱的顶部，设置次圈螺旋坡道斜网格桁架，由次圈螺旋坡道外斜梁、次圈螺旋坡道内斜梁、次圈螺旋坡道面内斜支撑组成。

7.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，螺旋坡道斜网格桁架的斜支撑形式为单斜撑、人字斜撑和交叉斜撑，螺旋坡道斜网格桁架的主要作用是增大螺旋坡道框柱顶部的抗扭刚度；螺旋坡道外斜梁、螺旋坡道内斜梁与水平轴的夹角为15°-30°，螺旋坡道面内斜支撑与螺旋坡道斜梁的夹角为30°-60°；螺旋坡道外斜梁、内斜梁的横截面为箱型，横截面高度为500-800mm，内斜支撑的横截面为箱型或H型，横截面高度为400-600mm。

8.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述螺旋坡道径向梁位于各楼层平面标高位置，沿立面包括首圈螺旋坡道径向梁、次圈螺旋坡道径向梁；首圈螺旋坡道径向梁由首圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段、首圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段组成；次圈螺旋坡道径向梁由次圈螺旋坡道径向梁的楼层连接段、次圈螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段组成。

9.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，螺旋坡道径向梁的楼层连接段的内侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的内侧铰接端铰接连接至内部核心筒，外侧沿径向通过螺旋坡道径向梁的外侧刚接端刚性连接至螺旋坡道内框柱；螺旋坡道径向梁的坡道外延伸段同时也作为螺旋坡道斜网格桁架的面内竖腹杆支撑；螺旋坡道径向梁的横截面为H型，横截面高度为400mm-600mm。

10.如权利要求1所述的螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构，其特征在于，所述其它楼面钢梁位于一般楼层高度，沿立面包括首圈螺旋段其它楼面钢梁、次圈螺旋段其它楼面钢梁；首圈螺旋段其它楼面钢梁由首圈螺旋段其它楼面外环梁、首圈螺旋段其它楼面内环梁、首圈螺旋段其它楼面径向梁组成；次圈螺旋段其它楼面钢梁由次圈螺旋段其它楼面外环梁、次圈螺旋段其它楼面内环梁26、次圈螺旋段其它楼面径向梁组成；其它楼面外环梁沿环向刚性连接螺旋坡道外框柱，其它楼面内环梁沿环向刚性连接螺旋坡道内框柱；其它楼面径向梁的内侧铰接连接至内部核心筒；其它楼面钢梁的横截面为H型，横截面高度为400mm-600mm。

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