高層與超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高層與超高層寫字樓建筑的一種新型結(jié)構(gòu)體系，具體地說，涉及一種高層與超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)及制作方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的高層與超高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程，其結(jié)構(gòu)體系主要“框筒”結(jié)構(gòu)和“筒中筒”結(jié)構(gòu)，常規(guī)的“框筒”結(jié)構(gòu)，它是由核芯筒與周邊的大柱網(wǎng)框架，通過與核芯筒連接的框架橫梁形成“框筒”結(jié)構(gòu);而常規(guī)的筒中筒結(jié)構(gòu)，它是由核芯筒與周邊的密柱網(wǎng)框架，通過與核芯筒連接的密梁形成的“筒中筒”結(jié)構(gòu)。如圖1所示為超高層寫字樓建筑的鋼筋混凝土框架一一核芯筒結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖，根據(jù)規(guī)程要求，塔樓高(H)寬(B)比小于等于6，SPH/B < 6，當(dāng)圖1正方形塔樓寬B=36.4m時，塔樓最大高度H=6 X 36.4m=218.4m，設(shè)寫字樓每層房間凈高h(yuǎn)o=2.8m，框架梁截面300 X 800，即標(biāo)準(zhǔn)層層高h(yuǎn)=2.8m+0.8m=3.6m，采用框架、核芯筒結(jié)構(gòu)體系，寫字樓可建層數(shù)m=218.4/3.6=60.6層，即60層，建筑高度H=60 X3.6m=216m<218.4m。
[0003]此類傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)從建筑方面分析，其一:它做不到大開間靈活劃分房間的多功能應(yīng)用，有墻必有梁，即房間要隨梁所在位置劃分，約束了每層樓房間自由劃分;其二:每層建筑凈高受框架梁高度制約，當(dāng)框架梁跨度I Im時，框架截面300 X 800，當(dāng)建筑凈高
2.8m時，其層高不含設(shè)備層最小要做到(3.6m)，當(dāng)塔樓建筑為30層時，其總高度H=108m，總高度大于100m，屬超高層范疇。
[0004]從結(jié)構(gòu)方面分析:其一:周邊框架抗側(cè)剛度差，高聳結(jié)構(gòu)主要是一種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，周邊框架抗側(cè)剛度弱，其抗側(cè)剛度80%以上靠中央鋼筋混凝土核芯筒承擔(dān)，結(jié)構(gòu)體系受力不均勻;其二:結(jié)構(gòu)體系容易形成“肥梁胖柱”，工程造價高，60層超高層(不算地下各層)建筑的“框、筒結(jié)構(gòu)”混凝土30cm/m2左右，用鋼量135kg/m2，60層，C40混凝土23850m3，鋼材(III級)10732T。
[0005]在超高層寫字樓建筑中也有采用預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋的“框、筒結(jié)構(gòu)”和“筒中筒結(jié)構(gòu)”，這種結(jié)構(gòu)體系可以克服建筑方面的不足，但結(jié)構(gòu)工程造價不降反升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的問題是針對以上不足，提供一種高層與超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)及制作方法，采用該網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)后，實(shí)現(xiàn)以下目的:
1、提高抗側(cè)剛度。
[0007]2、減小樓蓋的厚度，充分利用空間。
[0008]3、節(jié)約工程造價。
[0009]4、室內(nèi)房間可自由劃分。
[0010]5、降低結(jié)構(gòu)本身重量，減少地基基礎(chǔ)的經(jīng)費(fèi)投入；
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:高層與超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)，其特征在于:橫向正交正放空腹樓蓋的網(wǎng)格與豎向網(wǎng)格式框架網(wǎng)格相等，且彼此在交匯處剛性連接。
[0011 ] 一種優(yōu)化方案，樓蓋與中央的鋼筋混凝土核芯筒周邊剪力墻，在空腹樓蓋位置為剛性連接。
[0012]進(jìn)一步地，樓蓋與中央核芯筒剪力墻及與豎向網(wǎng)格式框架分別兩兩剛性連接成網(wǎng)格式盒式結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步地，網(wǎng)格式盒式結(jié)構(gòu)與中央混凝土核心筒組成正交正放盒式筒中筒結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，樓蓋厚度δ=(1/25_1/30)?。
[0015]基于以上超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)，提供該結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
先制作豎向網(wǎng)格式框架墻，網(wǎng)格式框架墻由網(wǎng)格式框架柱與網(wǎng)格式層間梁組成；然后制作橫向網(wǎng)格式正交正放空腹樓屋蓋，豎向網(wǎng)格式框架柱與橫向網(wǎng)格式空腹梁網(wǎng)格間距相同，兩兩剛性連接再與核心筒周邊剪力墻剛性連接后，形成網(wǎng)格式盒式結(jié)構(gòu)，與中央混凝土核心筒組成抗側(cè)剛度極大的正交正放盒式筒中筒結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)相比傳統(tǒng)的混凝土框架、核芯筒結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)剛度提高20%_25%。
[0017](2)減小了樓蓋的厚度，在塔樓最大高度及樓層凈高相同的條件下，降低了層高，增加了塔樓的層數(shù)。
[0018](3)樓蓋厚度δ=(1/25-1/30)?(進(jìn)深)，室內(nèi)房間可自由劃分，不受“有墻必有梁”的限制，板中央空腹可穿越水平管線。
[0019](4)里面的網(wǎng)格形成自然的網(wǎng)格造型，選型整潔大方無零亂感，視覺效果好，可起吊頂作用，可節(jié)約裝修費(fèi)用。
[0020](5)中間空腹，降低樓蓋、屋蓋自重，降低超高層自身整體重量，節(jié)約造價20%以上。
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0022]附圖1為目前當(dāng)高層(H<100m)超高層(H>100m)時的鋼筋混凝土框架一核芯筒標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖；
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例中高層與超高層寫字樓建筑的塔樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖；
附圖3為附圖1中塔樓標(biāo)準(zhǔn)層四邊混凝土外部框架結(jié)構(gòu)布置圖；
附圖4為附圖2中塔樓標(biāo)準(zhǔn)層四邊網(wǎng)格式框架結(jié)構(gòu)布置圖；
附圖5a為本發(fā)明實(shí)施例中高層與超高層寫字樓建筑中一個網(wǎng)格框架在水平力P作用下的節(jié)點(diǎn)彎矩分布圖；
附圖5b為本發(fā)明實(shí)施例中高層與超高層寫字樓建筑中多個網(wǎng)格在相同水平力P作用下的節(jié)點(diǎn)彎矩分布圖；
附圖6a為本發(fā)明實(shí)施例中高層與超高層寫字樓建筑中一個網(wǎng)格框架在水平力P作用下，其頂部產(chǎn)生的水平側(cè)移分布圖； 附圖6b為本發(fā)明實(shí)施例中高層與超高層寫字樓建筑中多個網(wǎng)格(9個)在水平力P作用下，其頂部產(chǎn)生的水平側(cè)移分布圖；
附圖7為本發(fā)明實(shí)施例中空腹樓蓋進(jìn)深方向剖面構(gòu)造圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1，如圖2、圖7所示，高層與超高層混凝土正交正放空間網(wǎng)格盒式筒中筒結(jié)構(gòu)，建筑物樓蓋是橫向正交正放空腹樓蓋的網(wǎng)格與豎向網(wǎng)格式框架的網(wǎng)格相等，且彼此在交匯處剛性連接，樓蓋與中央的鋼筋混凝土核芯筒周邊剪力墻在空腹樓蓋位置為剛性連接，樓蓋與中央核芯筒剪力墻及與豎向網(wǎng)格式框架分別兩兩剛性連接成網(wǎng)格式盒式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格式盒式結(jié)構(gòu)與中央混凝土核心筒組成正交正放盒式筒中筒結(jié)構(gòu)，樓蓋厚度3=(1/25-1/30)L，它的施工方法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，由下向上，一層又一層進(jìn)行。
[0024]圖4為圖2的外部框架的立面圖，方格為窗戶，窗戶的上頭和下頭分別為混凝土梁圖5a為在一般框架結(jié)構(gòu)體系上，即一個網(wǎng)格的框架在水平力P的作用下的節(jié)點(diǎn)彎矩會很大，要考增加結(jié)構(gòu)斷面和增加鋼筋才能平衡這個水平力；
圖5b為在一般框架結(jié)構(gòu)體系上，網(wǎng)格化，在相同的水平力的作用下，節(jié)點(diǎn)彎矩隨著網(wǎng)格數(shù)量增加大幅度減小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在一般框架上不增反而減小，并趨均勻；
圖6a為一個網(wǎng)格(一般框架結(jié)構(gòu))在水平力作用下，其柱頂側(cè)移有時大于規(guī)范值，增大結(jié)構(gòu)斷面尺寸來控制；
圖6b為同樣的高度網(wǎng)格，分層九個網(wǎng)格，在水平力作用下，頂部側(cè)移在規(guī)范值以內(nèi)，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何尺寸亦可大幅度減少，從而達(dá)到減少結(jié)構(gòu)用材降低工程造價的效果。<