[发明专利]一种基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合超高层结构及构成方法

说明书

本发明涉及一种基于立面弧形钢框架‑支撑的双环组合超高层结构，包括：钢支撑小框筒、钢支撑平面框架、内外环周圈钢梁、无支撑钢梁柱、屋顶转换桁架、单层穹顶网壳和底部基座结构；所述钢支撑小框筒位于平面四角方位的建筑楼电梯井位置；所述钢支撑平面框架位于平面两侧并与钢支撑小框筒间隔布置。本发明的有益效果是：充分发挥双环组合超高层结构的高承载力、高抗侧性能和弧形立面双环组合建筑造型功能优点；可达到在减轻自重和保证承载性能的同时，实现高承载力、高抗侧性能和弧形立面双环组超高层建筑造型及功能；便于通过承载力、整体刚度和抗扭性能等指标控制，来进一步保障整体结构体系的合理有效；具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，涉及一种基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合超高层结构及构成方法，超高层指结构高度不小于100米，双环组合指中庭通高的双环组合楼面空间。

背景技术

钢框架-支撑体系是在钢框架结构的基础上，通过在部分框架柱之间布置斜支撑来提高结构承载力及侧向刚度的高层钢结构体系，具有自重轻、侧向刚度大和承载力高等优点。该结构体系广泛应用于商业、办公等建筑功能的高层公共建筑中。

钢框架-支撑体系的抗侧力构件包括支撑框架部分和框架部分，其中支撑框架部分通过斜支撑的设置构成三角形网格，可实现极大的抗侧刚度来分担更多的地震、风荷载等水平力作用，可有效控制超高层结构的侧向位移变形。

钢框架-支撑体系的支撑形式分为中心支撑和偏心支撑。中心支撑的侧向刚度较大，构件以拉压为主，会对梁柱产生附加轴力，适用于刚度需求较大、抗震需要一般的超高层建筑；而偏心支撑的侧向刚度相对小一些，构件以耗能梁段受剪为主，同时支撑受拉压，会对梁柱产生附加轴力，适用于刚度需求一般、抗震需求较高的超高层建筑。因而，根据超高层建筑外界工况需求，合理选择其支撑形式是保证整体结构体系承载性能的一个重要因素。

对于环形平面的超高层建筑，若通过设置内、外环的斜支撑网格形式来提高整体体系的抗侧刚度，可能会对外立面透光度、造型美观度以及建筑功能布置造成一定影响。为减小斜支撑对建筑内部功能布置造成的影响，同时保证较高的侧向刚度，充分利用楼电梯间设置多个对称布置的钢支撑小框筒，是一个较为合理有效的解决方案。

由于建筑外观造型需要，超高层建筑的立面有时需要设置弧型曲面形式，采用随立面变化的弧形钢框架-支撑形式的超高层结构，可有效适应弧形曲面需要，同时满足抗侧刚度的要求。由于弧形立面的存在会引起楼面水平侧向推力作用，可在合适平面位置设置对称的单榀钢支撑平面框架进行刚度的加强处理，同时加强外环周圈钢梁、内环周圈钢梁来抵抗楼面的部分水平拉力作用。因而合理有效的弧形立面设置形式和钢支撑框架平面设置方案也是保证整体体系抗侧性能以及实施可行性的一个重要因素。

至于环形平面的超高层建筑的中庭屋盖结构，根据其跨度可为交叉钢梁结构、网壳结构和网架结构等。合理可行的屋盖结构与钢支撑框架的支座转换连接以及环向转换结构的加强措施也是保障结构正常使用的一个需要考虑的重要方面。

此外，双环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，合理有效的基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合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，研究一种基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合超高层结构的形式及设计方法，以适用于双环组合楼面空间和内部通高中庭的弧形立面建筑造型超高层结构体系及承载是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合超高层结构及构成方法，可以实现双环组合楼面空间和内部通高中庭的弧形立面建筑造型超高层结构体系设计及承载。

这种基于立面弧形钢框架-支撑的双环组合超高层结构，包括钢支撑小框筒、钢支撑平面框架、内外环周圈钢梁、无支撑钢梁柱、屋顶转换桁架、单层穹顶网壳和底部基座结构；