[发明专利]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及应用

说明书

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构成方法，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。以及提供该结构的应用。本发明高抗侧刚度、高承载力和螺旋递升式坡道屋顶建筑造型。

技术领域

本发明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的构成方法及应用。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

本发明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的构成方法及应用，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。

本发明的技术方案是：

一种螺旋内缩的多圈递升式外坡道立面组合超高层结构的构成方法，所述方法包括以下步骤：

S1、首圈螺旋坡道外框柱、首圈螺旋坡道内框柱组成首圈螺旋坡道框柱，次圈螺旋坡道外框柱、次圈螺旋坡道内框柱组成次圈螺旋坡道框柱；以中心定位点为中心，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、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支撑外坡道屋顶内侧，并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；