CN102720269B - 一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 - Google Patents
一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102720269B CN102720269B CN 201210095736 CN201210095736A CN102720269B CN 102720269 B CN102720269 B CN 102720269B CN 201210095736 CN201210095736 CN 201210095736 CN 201210095736 A CN201210095736 A CN 201210095736A CN 102720269 B CN102720269 B CN 102720269B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tube structure
- inner tube
- cantilevered
- outer tube
- structural system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，该结构体系组成包括内筒结构（1）、悬挑结构（2）、外筒结构（3）。本发明所涉及的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，适用于多层悬挑结构，尤其适用于对悬挑楼层有大空间使用要求的多层悬挑建筑工程，该体系可以通过外筒结构与悬挑结构的共同作用，解决现有多层悬挑结构体系的技术问题，实现多层悬挑结构的安全性、合理性、经济性，同时满足建筑大悬挑造型要求及多层大空间使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑结构体系，具体而言是一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系
背景技术
近几十年来，由于现代建筑对结构空间使用功能的要求和用地面积的紧张，以悬挑结构为主要使用、承载空间的大悬挑建筑形式得到了越来越广泛的应用，多层悬挑结构系指具备两层及以上悬挑结构层，悬挑结构层具有承载功能的结构形式。由于悬挑结构存在竖向刚度不规则、赘余约束度少等力学特性，目前工程技术人员多采用增加悬挑结构自身承载力及刚度，或在悬挑结构层之间设置竖向联系杆件等方式，满足悬挑结构安全需求。但上述做法不能满足以大悬挑形式为主要造型特性，同时对悬挑层有大空间使用要求的建筑工程设计要求，而且工程用量较高。因此，工程界一直在探索创造既能够满足建筑多层大空间使用要求，大悬挑造型要求，又能够满足结构合理性、经济性的新型悬挑结构体系。
发明内容
技术问题
对于现有的多层悬挑结构体系，主要存在如下技术问题：
（1）、大悬挑结构应力分布不均匀，薄弱部位明显，由于各部位悬挑长度不一致，悬挑长度越长受力越大，造成内力集中分布，导致长悬挑构件成为影响结构安全的薄弱部位。
（2）、各悬挑结构层之间空间协同作用不合理，悬挑结构层之间无结构构件联系或联系构件较弱，导致各楼层基本独立受力，缺乏更有效的整体作用。
（3）、结构力学响应不合理，由于悬挑结构的受力特性，结构悬挑端部鞭稍效应显著，在荷载作用下端部位移、加速度等静力、动力响应明显放大，影响结构的安全、使用功能。
（4）、不宜满足建筑高、大空间使用要求，由于为满足结构安全要求，悬挑结构构件尺寸较大，且随着悬挑长度不同，构件尺寸大小不统一，影响了建筑使用空间高度要求，若在悬挑层内部设置竖向联系杆件，则影响了建筑的大空间使用要求。
（5）、多层大悬挑结构由于其竖向刚度不规则、结构赘余约束度少，为保证结构安全，工程结构材料用量较高，经济性较差。
技术方案
本发明的目的是提供一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，解决现有多层悬挑结构存在的技术问题，实现多层悬挑结构的安全性、合理性、经济性，同时满足建筑大悬挑造型要求及大空间使用要求。
本发明技术方案如下：
一种多层悬挑刚性筒体结构体系，包括内筒结构，悬挑结构和外筒结构，其特征在于所述内筒结构与所述外筒结构通过悬挑结构连接，共同组成多层悬挑刚性筒体结构体系，所述内筒结构具备足够的与筒体表面垂直的法向方向的刚度，所述外筒结构具备足够的与筒体表面平行的面内方向的刚度，所述内筒结构与所述外筒结构都具有封闭性，所述内筒结构与下部支撑结构连接，所述外筒结构仅与所述悬挑结构连接。
所述的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，其特征为：由多层悬挑结构及封闭外筒、内筒组成的新型结构体系，通过内筒的支撑作用及外筒的封闭、束裹作用，在有效增强结构整体性的同时，保证结构抵抗力矩最大化，促使结构平面、空间多层次协同作用，使得结构应力分布均匀，力学响应合理，避免了多层悬挑结构薄弱部位，并且在各悬挑层内部可以不设置竖向联系构件，实现了建筑大悬挑造型及大空间使用要求。
所述的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，其特征为：内筒与下部支撑结构连接。外筒仅与悬挑结构连接，不与下部支撑结构连接，外筒设置于悬挑结构外侧，并对悬挑结构层起到了束裹作用。
所述的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，其特征为：内筒具备足够的与筒体表面垂直的法向方向的刚度，外筒结构具备足够的与筒体表面平行的面内方向的刚度，同时外筒具有封闭性。
有益效果
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过封闭式外筒对悬挑构件的约束作用，促使整体结构共同工作，有效降低了悬挑构件端部的辫梢效应，能够明显改善悬挑结构的静力、动力响应。
（2）本发明通过封闭式外筒的束裹作用及内筒的支撑作用，结构整体变形协调，使得悬挑结构层中不同悬挑长度构件内力趋于一致，应力分布均匀，既有效避免出现结构薄弱部位，又可实现悬挑构件尺寸接近，同时降低了整体结构的材料用量。
（3）本发明的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，产生了更为有效的整体空间作用，使得各楼层悬挑结构由构件单一受力状态转换为空间整体共同受力状态，结构应力分布更加均匀，从而可以进一步优化构件尺寸，并且由于***筒作用，结构抵抗力矩最大化，在优化结构用量的同时，有效实现悬挑层高、大空间的建筑使用要求。
附图说明
图1是本发明的整体结构图。
图2是本发明的结构俯视图。
图3是本发明的结构A-A剖面图。
图4是本发明的实施例结构图。
图5是备选方案结构图。
图6是本发明的实施例结构B-B剖面图。
图7是备选方案结构C-C剖面图。
图7是本发明的实施例结构D-D剖面图。
图9是备选方案结构E-E剖面图。
附图标记：1-内筒结构、2-悬挑结构、3-外筒结构、4-竖向联系杆件。
具体实施方式
如图1~图3所示，内筒结构1与外筒结构3通过悬挑结构2连接共同组成多层悬挑结构与筒体结构的组合体系。外筒结构3应具有封闭性，如密肋柱、剪力墙、空间网格等结构形式。
内筒结构1与外筒结构3几何形状可采用对称，也可采用非对称；体系布置中内筒结构1与外筒结构3相对位置可采用对称的形式，也可采用非对称的形式。
内筒结构1内部宜设置有效的水平支撑，以保证内筒结构具有足够的平面外刚度。
如图1~图3所示，内筒结构1、悬挑结构2、外筒结构3的结构材料可根据实际工程的要求，选择不同类型的结构材料，如钢结构、混凝土结构、铝合金结构等。
如图3所示，各结构层中悬挑结构2的长度可以相同，也可不同。同时悬挑结构2与内筒结构1之间的夹角即悬挑角度可以相同，也可不同。悬挑结构2的结构形式可采用桁架、梁、网架及空间网格等结构形式。
某工程建筑总高度50m，共三层，其中一层层高20m，二、三层层高15m，二、三层悬挑30m，一层平面呈圆形，直径30m，二层及以上向外悬挑呈圆形，直径90m。结构体系采用如图4所示的本发明所提及的多层悬挑结构与筒体结构的组合体系，结构材料均采用钢材，内筒结构1采用空间网格钢结构，悬挑结构2采用钢桁架结构，外筒结构3采用斜交网格平面钢结构。
如图8所示楼层悬挑结构主要由12榀大悬挑钢桁架组成，支撑二、三层荷载，悬挑转换桁架最大悬挑长度30m。悬挑桁架采用变高度形式，根部高度约5m，端部约2.5m。悬挑桁架弦杆采用箱型构件，主要截面尺寸为口1500x800x40x50（单位mm）。斜网格结构采用箱型构件，主要截面尺寸为口300x600x20（单位mm）。钢结构材质均采用Q345B钢。
备选方案如图5所示，与上述实施例建筑条件相同，结构体系为仅设置内筒的多层悬挑结构，结构材料均采用钢材，内筒1采用空间网格钢结构，悬挑结构2采用钢桁架结构，悬挑结构2端部通过竖向联系杆件4连接。结构布置形式、悬挑桁架高度及截面尺寸均与上述实施例相同，竖向联系杆件4采用箱型构件，截面尺寸为口300x600x20（单位mm）。钢结构材质采用Q345B钢。
实施例悬挑桁架端部最大位移为120mm，备选方案为250mm。实施例构件最大应力为235MPa，备选方案为323MPa；当对备选方案构件截面尺寸进行调整，使之与实施例构件应力最大值相同时，实施例用钢量为备选方案用钢量的80%。水平地震作用下，实施例悬挑桁架端部最大加速度为1.87m/s2，备选方案为2.68 m/s2。
设置外筒结构3能够有效减小整体结构用钢量，同时有效控制结构体系的竖向位移。在地震作用下，由于减小加速度响应能够减小惯性力，从而有效减小悬挑根部的剪力，设置外筒结构3可以大幅度改善多层大悬挑结构的抗震安全性能。
Claims (9)
1.一种多层悬挑刚性筒体结构体系，包括内筒结构，悬挑结构和外筒结构，其特征在于所述内筒结构与所述外筒结构通过悬挑结构连接，共同组成多层悬挑刚性筒体结构体系，所述内筒结构具备足够的与筒体表面垂直的法向方向的刚度，所述外筒结构具备足够的与筒体表面平行的面内方向的刚度，所述内筒结构与所述外筒结构都具有封闭性，所述内筒结构与下部支撑结构连接，所述外筒结构仅与所述悬挑结构连接。
2.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述内筒结构和所述外筒结构为密肋柱、剪力墙或空间网格。
3.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述悬挑结构的结构形式可采用桁架、梁、网架或空间网格的结构形式。
4.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述内筒结构与所述外筒结构的几何形状可采用对称或非对称。
5.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于体系布置中，所述内筒结构与所述外筒结构相对位置可采用对称形式或非对称形式。
6.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述内筒结构内部设置有效的水平支撑，以保证所述内筒结构具有足够的平面外刚度。
7.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述内筒结构、悬挑结构、外筒结构为钢结构、混凝土结构或铝合金结构。
8.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述悬挑结构的长度可相同或不同。
9.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于所述悬挑结构与所述内筒结构之间形成的悬挑角度可相同或不同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210095736 CN102720269B (zh) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210095736 CN102720269B (zh) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102720269A CN102720269A (zh) | 2012-10-10 |
| CN102720269B true CN102720269B (zh) | 2013-08-28 |
Family
ID=46946123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201210095736 Active CN102720269B (zh) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102720269B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103321297B (zh) * | 2013-07-01 | 2015-06-10 | 中国五冶集团有限公司 | 悬挑钢结构施工方法 |
| CN103643738B (zh) * | 2013-11-18 | 2016-06-22 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种带柔性拉索的框架-核心筒结构 |
| CN103790229B (zh) * | 2014-01-29 | 2016-06-22 | 中国航空规划设计研究总院有限公司 | 一种多层悬挑钢结构及其构成方法 |
| CN111691546A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-22 | 海南大学 | 一种抗震悬挑结构 |
-
2012
- 2012-04-04 CN CN 201210095736 patent/CN102720269B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102720269A (zh) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202055373U (zh) | 双钢板夹心混凝土墙和方钢管混凝土结合的结构 | |
| CN103981975B (zh) | 竹木填充屈曲约束支撑 | |
| CN203639807U (zh) | 一种钢管混凝土桁架梁用y形桥墩 | |
| CN102720269B (zh) | 一种多层悬挑结构与筒体结构的组合体系 | |
| CN203891340U (zh) | 组合格构式中空构件 | |
| CN101338550A (zh) | 双钢管-混凝土组合结构桥塔 | |
| CN103967206A (zh) | 一种组合格构式中空构件 | |
| CN202787047U (zh) | 一种上承式三角桁架钢桁结合梁 | |
| CN104963415A (zh) | 一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢梁节点结构 | |
| CN202227480U (zh) | 轻钢房屋楼盖连接结构 | |
| CN113718623A (zh) | 一种空心钢管混凝土拱桥结构 | |
| CN202152555U (zh) | 双管分段吊挂式钢内筒烟囱 | |
| CN203160116U (zh) | 一种抗倾覆桥墩机构 | |
| CN103556862B (zh) | 多管悬挂式烟囱内筒支承结构*** | |
| CN205776752U (zh) | 一种能够提高群柱失稳荷载的杂交网格筒 | |
| CN203257158U (zh) | 一种带螺旋箍的筒仓 | |
| CN203065957U (zh) | 一种pbl加劲型薄壁钢箱混凝土结构 | |
| CN205330003U (zh) | 一种内置frp型材的碳纤维薄壁钢管混凝土组合柱 | |
| CN205777716U (zh) | 一种燃煤电厂干煤棚结构 | |
| CN201202085Y (zh) | 一种带撑杆的挑臂箱梁结构 | |
| CN106480998B (zh) | 一种区域约束混凝土剪力墙及其制作方法 | |
| CN201487378U (zh) | 巨型钢管内支撑结构 | |
| CN210439330U (zh) | 一种地下综合管廊抗浮结构 | |
| CN204418435U (zh) | 一种新型钢板剪力墙 | |
| CN204418420U (zh) | 改良的钢板剪力墙 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100120 Beijing Desheng street, No. 12, Xicheng District Patentee after: CHINA AVIATION PLANNING AND DESIGN INSTITUTE (GROUP) CO., LTD. Address before: 100120 Beijing Desheng street, No. 12, Xicheng District Patentee before: China Aviation Planning and Construction Development Co., Ltd. |