[发明专利]一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构及构成方法

说明书

本发明涉及一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构，包括：大菱形网格巨型斜柱、内部核心筒、网格面内次斜柱、节点层周圈钢梁、底部转换桁架和其它楼面钢梁；所述大菱形网格巨型斜柱由双向巨型斜柱构件交叉连接并通高落地设置，构成平面为四角切边组合的立面空间大菱形网格斜交外筒。本发明的有益效果是：充分发挥组合双筒斜交网格超高层结构的底部大空间转换、高抗侧刚度和立面大菱形网格的四角切边组合双筒建筑造型功能优点；结构便于通过承载力、整体抗侧刚度和抗扭转性能等指标控制，进一步保障整体结构体系的合理有效；底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构的构件组成模块明确，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，涉及一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构及构成方法。超高层指结构高度不小于100米，底部转换指底部最大空间跨度不小于30米。

背景技术

斜交网格-核心筒体系是由双向斜柱构件交叉刚接而成的斜交网格外筒结合内部核心筒构成的超高层结构体系，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因素。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。

斜交网格外筒通过斜柱构件交叉形成的竖向网格来承受地震、风荷载等水平力作用。由于斜柱构件主要为轴力构件，因而可达到极大的抗侧刚度；斜柱构件一般采用箱型截面或圆形截面，截面尺寸有建筑限制要求时其内部可浇灌混凝土以进行加强。

大菱形网格巨型斜柱是斜交网格外筒中的一类特例，由巨型斜柱构件构成网格尺度较大的空间大菱形形状。根据建筑造型，斜交网格外筒的平面形状可为矩形、多边形或圆形等；对于矩形或多边形平面，各边部、角部均可仅由单个大菱形网格构成，并汇交组成平面四角切边或多角切边的组合超高层结构形式。因而合理有效的大菱形网格巨型斜柱立面形式和平面形状是整体结构体系承载性能的一个重要因素。

对于大菱形网格巨型斜柱外筒，由于单个大菱形网格尺度较大，斜柱之间跨度过大，其内部通过网格面内次斜柱进行竖向网格细分以使得斜柱之间的楼层钢梁跨度有效减小，是一个较为合理有效的解决方案。网格面内次斜柱可沿立面贯通设置，在节点层高度折角转换，两端汇交于大菱形网格巨型斜柱的斜交节点。因而合理有效的网格面内次斜柱布置方式及竖向网格细分间距设置，是保证楼层跨度实施可行性、造型美观和造价节省的一个重要因素。

当超高层建筑底部有大空间需求时，设置底部转换桁架对网格面内次斜柱进行上抬支撑，以实现底部大空间的竖向巨柱转换，是一个较为合理有效的解决方案。底部转换桁架形式适应建筑功能要求可为空腹桁架或斜腹杆桁架，网格面内次斜柱的底部则可通过铰接连接支撑在底部转换桁架上，以充分释放弯矩作用。因而合理有效的底部转换桁架结构形式及与网格面内次斜柱的连接方案，是实现整体结构体系受力和竖向荷载有效转换的一个重要因素。

此外，大菱形网格巨型斜柱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，合理有效的底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱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，研究一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构的形式及设计方法，以适用于底部大空间巨柱转换和立面大菱形网格斜柱的四角切边组合双筒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，提供一种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构及构成方法，可以实现底部大空间巨柱转换和立面大菱形网格斜柱的四角切边组合双筒建筑造型超高层结构体系设计及承载。

这种底部转换的立面大菱形网格巨型斜柱超高层结构，包括大菱形网格巨型斜柱、内部核心筒、网格面内次斜柱、节点层周圈钢梁、底部转换桁架和其它楼面钢梁；

所述大菱形网格巨型斜柱由双向巨型斜柱构件交叉连接并通高落地设置，构成平面为四角切边组合的立面空间大菱形网格斜交外筒；