一种超高层扁筒结构体系

技术领域

本发明涉及建筑构造技术领域，特别是涉及一种超高层扁筒结构体系。

背景技术

随着高层及超高层建筑的不断发展，越来越多的高层建筑涌现在城市的中心区域，建筑的结构体系的抗侧刚度要求也越来越高，尤其是强震区和沿海的强风区域，对结构体系的刚度要求更高。传统的抗侧力结构形式如框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、框架-核心筒结构体系等，已经无法满足现代高层建筑的建筑空间要求，寻求新的抗侧力结构体系形式成为工程设计人员所重点关注的问题。目前，应用比较广泛的高层结构体系为框架-核心筒结构体系，框架-核心筒结构体系是指由外围梁柱组成的框架体系与核心筒共同组成的结构体系。

现有的框架-核心筒结构体系一般指核心筒设为一个，其位于高层建筑的中心位置处，由剪力墙和连梁环围构成，主要建筑功能为竖向交通和设备用房。框架结构沿核心筒的周向分布在核心筒的外围，主要为建筑功能区域。核心筒主要用于抵抗水平侧力，框架结构协同核心筒提供结构的抗侧及抗扭刚度。当建筑的长宽比或高宽比较大时，现有的框架-核心筒结构无法提供足够的抗侧刚度，因此现有的框架-核心筒结构体系不适用于长宽比或高宽比较大的建筑，尤其位于强震和大风区域的建筑；另外，随着楼层增加，核心筒承担作用于建筑物上的水平荷载比重越大，也即，建筑层数的增加使得核心筒的重量和占用空间增大，导致建筑的可用面积减小。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于长宽比或高宽比较大的建筑、抗侧力强、可用面积大的超高层扁筒结构体系。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超高层扁筒结构体系，其包括剪力墙、连梁、第一框架结构以及多条桁架，所述剪力墙和所述连梁均设为多个，多片所述剪力墙和多根所述连梁连接并围成扁长型的扁筒，所述扁筒设为两个且二者沿其长边相对设置，所述第一框架结构设于两个所述扁筒之间并连接二者，多条所述桁架沿所述扁筒的长度方向排列并连接于两个所述扁筒之间。

在本申请的一些实施例中，两个所述扁筒的横截面均为矩形，且二者的长边平行设置。

在本申请的一些实施例中，所述扁筒的高宽比为30～100。

在本申请的一些实施例中，部分或全部所述剪力墙均沿所述扁筒的宽度方向凸出于所述扁筒并形成墙支，各所述桁架的两端分别连接于两个所述扁筒的墙支之间。

在本申请的一些实施例中，所述桁架包括两条弦杆和设于两条所述弦杆之间的多条斜腹杆，各所述弦杆的两端分别与两个所述扁筒的墙支相连接。

在本申请的一些实施例中，多条所述桁架形成桁架层，所述桁架层设为多个，多个所述桁架层沿所述扁筒的高度方向排列。

在本申请的一些实施例中，所述第一框架结构包括多根第一框架梁以及多根第一次梁，所述第一框架梁设于两个所述扁筒之间并连接二者，所述第一次梁与所述第一框架梁交错设置，且所述第一次梁连接于两根所述第一框架梁之间。

在本申请的一些实施例中，所述第一框架结构还包括多根第一框架柱，多根所述第一框架柱竖向设置于靠近所述超高层扁筒结构体系中间的位置，所述第一框架柱与所述扁筒之间、任意两个相邻所述第一框架柱之间以及两个所述扁筒之间均通过所述第一框架梁相连接。

在本申请的一些实施例中，还包括第二框架结构，所述第二框架结构包括多根第二框架梁以及多根第二次梁，所述第二框架梁设于两个所述扁筒相背的外侧壁上，并向背离所述扁筒的方向延伸，所述第二次梁与所述第二框架梁交错设置，且所述第二次梁连接于两根所述第二框架梁之间。

在本申请的一些实施例中，所述第二框架结构还包括多根第二框架柱，所述第二框架柱竖向设置于所述超高层扁筒结构体系的两侧边缘，所述第二框架柱与所述扁筒之间以及任意两个相邻所述第二框架柱之间均通过所述第二框架梁相连接。

在本申请的一些实施例中，两个所述核心筒之间的跨度为8～50m。

本发明提供一种超高层扁筒结构体系，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明提供的超高层扁筒结构体系包括剪力墙、连梁、第一框架结构以及多条桁架，剪力墙和连梁均设为多个，多片剪力墙和多根连梁连接并围成扁长型的扁筒，扁筒设为两个且二者沿其长边相对设置，第一框架结构设于两个扁筒之间并连接二者，多条桁架沿扁筒的长度方向排列并连接于两个扁筒之间。基于上述结构，扁筒用于承受载荷和抵抗水平侧力，相对于现有技术中的单核心筒，本超高层扁筒结构体系的扁筒设置成扁长型，且设置为两个，当需要建造长宽比或高宽比较大的建筑时，两个扁长型的扁筒和在二者之间架设第一框架结构的设置形式相对于现有的沿核心筒周向延伸的框架结构更稳固，第一框架结构跨度的增大对抗侧力的影响更小，两个相对设置的扁筒相对于单核心筒具有更强的抗侧力，从而适用于长宽比或高宽比较大的建筑，采用现有的单核心筒的框架-核心筒结构体系的建筑的高宽比一般只有8～12，而采用本超高层扁筒结构体系的建筑的高宽比可达到15～20，尤其在强震和大风区域，采用本超高层扁筒结构体系的建筑可满足建筑对抗侧刚度的要求。其次，多根桁架可在两个扁筒之间传递侧力，使得两个扁筒可协同抵抗水平侧力，进而提高了超高层扁筒结构体系的抗侧刚度；另外，两个扁筒均为扁长型，设置在二者之间的第一框架结构可提供较大的空间区域，使得楼层的可用面积增大，也即，采用本结构体系的建筑的可用面积相较于采用现有的框架-核心筒结构体系更大，更为实用。

附图说明

图1为本发明实施例的超高层扁筒结构体系的结构示意图；

图2为本发明实施例的桁架的结构示意图；

图3为本发明实施例的超高层扁筒结构体系(省去第一框架结构和第二框架结构)的整体结构示意图。

图中：1、扁筒；11、剪力墙；12、连梁；13、墙支；2、第一框架结构；21、第一框架梁；22、第一次梁；23、第一框架柱；3、第二框架结构；31、第二框架梁；32、第二次梁；33、第二框架柱；4、桁架；41、弦杆；42、斜腹杆；5、桁架层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

需要强调的是，上述扁筒1指的是扁长形的筒体结构，由剪力墙和连梁围成，用于承受载荷和抵抗水平侧力。

如图1和图3所示，本发明实施例提供了一种超高层扁筒结构体系，其包括剪力墙11、连梁12、第一框架结构2以及多条桁架4，剪力墙11和连梁12均设为多个，多片剪力墙11和多根连梁12连接并围成扁长型的扁筒1，扁筒1设为两个且二者沿其长边相对设置，第一框架结构2设于两个扁筒1之间并连接二者，多条桁架4沿扁筒1的长度方向排列并连接于两个扁筒1之间。具体地，扁筒1内采用钢筋混凝土梁板体系进行搭建，扁筒1外采用型钢混凝土组合楼板体系，其中，组合楼板采用钢筋桁架4式楼承板。

基于上述结构，相对于现有技术中的单核心筒，本超高层扁筒结构体系的扁筒1设置成扁长型，且设置为两个，当需要建造长宽比或高宽比较大的建筑时，两个扁长型的扁筒1和在二者之间架设第一框架结构2的设置形式相对于现有的沿核心筒周向延伸的框架结构更稳固，第一框架结构2跨度的增大对抗侧刚度的影响更小，两个相对设置的扁筒1相对于单核心筒具有更强的抗侧刚度，从而适用于长宽比或高宽比较大的建筑，采用现有的单核心筒的框架-核心筒结构体系的建筑的高宽比一般只有8～12，而采用本超高层扁筒结构体系的建筑的高宽比可达到15～20，尤其在强震和大风区域，采用本超高层扁筒结构体系的建筑可满足建筑对抗侧刚度的要求。其次，多根桁架4可在两个扁筒1之间传递侧力，使得两个扁筒1可协同抵抗水平侧力，进而提高了超高层扁筒结构体系的抗侧刚度；另外，两个扁筒1均为扁长型，设置在二者之间的第一框架结构2可提供较大的空间区域，使得楼层的可用面积增大，也即，采用本结构体系的建筑的可用面积相较于采用现有的框架-核心筒结构体系更大，更为实用。

可选地，如图1所示，在本实施例中，第一框架结构2包括多根第一框架梁21以及多根第一次梁22，第一框架梁21设于两个扁筒1之间并连接二者，第一次梁22与第一框架梁21交错设置，且第一次梁22连接于两根第一框架梁21之间。具体地，第一框架梁21与围成扁筒1的剪力墙11刚性连接，第一框架梁21沿扁筒1的长度方向排列，第一次梁22连接于相邻的两根第一框架梁21之间。基于此，第一框架梁21连接两个扁筒1并起到了抗震的作用，第一次梁22则起到了承托隔墙的作用。

可选地，如图1所示，在本实施例中，第一框架结构2还包括多根第一框架柱23，多根第一框架柱23竖向设置于靠近超高层扁筒结构体系中间的位置，第一框架柱23与扁筒1之间、任意两个相邻第一框架柱23之间以及两个扁筒1之间均通过第一框架梁21相连接。显然，第一框架柱23设于两个扁筒1之间。应当理解，可根据扁筒1之间的跨度大小选择是否增设第一框架柱23，若是跨度较小，则采用第一框架梁21直接连接两个扁筒1，若是跨度较大，则在两个扁筒1之间增设第一框架柱23。如此，当扁筒1之间的跨度较大时，设置多根第一框架柱23可增加结构体系的刚度，提高结构体系的抗振性能，此时两个扁筒1之间的建筑可用面积进一步增大，提高了建筑面积使用率。

可选地，如图1所示，在本实施例中，本超高层扁筒结构体系还包括第二框架结构3，第二框架结构3包括多根第二框架梁31以及多根第二次梁32，第二框架梁31设于两个扁筒1相背的外侧壁上，并向背离扁筒1的方向延伸，第二次梁32与第二框架梁31交错设置，且第二次梁32连接于两根第二框架梁31之间。具体地，第二框架梁31与围成扁筒1的剪力墙11刚性连接，第二框架梁31沿扁筒1的长度方向排列，第二次梁32连接于相邻的两根第二框架梁31之间。基于此，第二框架结构3进一步增大了超高层扁筒结构体系的可用面积，两个扁筒1的设置形式使得第一框架机构和第二框架结构3均可在满足抗侧刚度基础上进一步增大建筑的可用面积。

可选地，如图1所示，在本实施例中，第二框架结构3还包括多根第二框架柱33，第二框架柱33竖向设置于超高层扁筒结构体系的两侧边缘，第二框架柱33与扁筒1之间以及任意两个相邻第二框架柱33之间均通过第二框架梁31相连接。具体地，第二框架柱33设于两个扁筒1的外侧。应当理解，可根据第二框架梁31的跨度大小选择是否增设第二框架柱33，若是跨度较小，则无需采用第二框架柱33，若是跨度较大，则在第二框架梁31远离扁筒1的一端增设第二框架柱33。如此，当第二框架梁31的跨度较大时，设置多根第二框架柱33可增加结构体系的刚度，提高结构体系的抗振性能，此时两个扁筒1相背的外侧的建筑可用面积进一步增大，提高了建筑面积使用率。

可选地，如图1所示，两个扁筒1的横截面均为矩形，且二者的长边平行设置。需要强调的是，扁筒1的横截面也可为近似矩形。

可选地，如图1至3所示，在本实施例中，部分或全部剪力墙11均沿扁筒1的宽度方向凸出于扁筒1并形成墙支13，各桁架4的两端分别连接于两个扁筒1的墙支13之间。如此，设置墙支13可有效减小扁筒1内的结构自重，增加扁筒1的建筑灵活性，由于增加了墙支13，可以减小扁筒1的宽度的同时满足超高层扁筒结构体系承载力的要求。另外，桁架4与墙支13相连接有利于桁架4在两个扁筒1之间传递水平侧力，使得扁筒1之间可协同抗侧力。

可选地，如图1所示，在本实施例中，扁筒11的高宽比为30～100。优选地，扁筒11的高宽比为30、40、50、60或100。现有的建筑由于采用单核心筒结构，在满足抗侧刚度要求的基础上，核心筒的高宽比只能达到10～20，建筑越高，核心筒的宽度就必须设置得越大，建筑的可用面积越小。而本发明中两个扁筒1的设置形式使得扁筒1的高宽比可达到30～100，在满足抗侧刚度要求的同时，节省了扁筒1的用料，增大了建筑的可用面积。

可选地，如图1所示，在本实施例中，两个扁筒11之间的跨度为8～50m。优选地，两个扁筒11之间的跨度为10～45m。应当理解，当两个扁筒11之间设置有第一框架柱23时，两个扁筒11之间的跨度可设置得较大。

可选地，如图和图所示，在本实施例中，桁架4包括两条弦杆41和设于两条弦杆41之间的多条斜腹杆42，各弦杆41的两端分别与两个扁筒1的墙支13相连接。

可选地，如图和图所示，在本实施例中，多条所述桁架4形成桁架层5，桁架层5设为多个，多个桁架层5沿扁筒1的高度方向排列。如此，多个桁架层5进一步增大了结构体系的抗侧刚度，并能在两个扁筒1之间较好地传递水平侧力。

综上，本发明实施例提供了一种超高层扁筒结构体系，其主要由剪力墙11、连梁12、第一框架结构2以及多条桁架4构成，剪力墙11和连梁12均设为多个，多片剪力墙11和多根连梁12连接并围成扁长型的扁筒1，扁筒1设为两个且二者沿其长边相对设置，第一框架结构2设于两个扁筒1之间并连接二者，多条桁架4沿扁筒1的长度方向排列并连接于两个扁筒1之间。与现有技术相比，该超高层扁筒结构体系具有适用于长宽比或高宽比较大的建筑、抗侧刚度强、可用面积大等优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。