專(zhuān)利名稱：分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑物的結(jié)構(gòu)布置形式，尤其涉及一種建筑物新的結(jié)構(gòu)體系。
背景技術(shù)：
高層建筑是隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活的需要而發(fā)展起來(lái)的，是商業(yè)
化、工業(yè)化和城市化的結(jié)果。20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)大陸地區(qū)的高層建筑有了很大的發(fā)展，主要為住宅、旅館和辦公樓等建筑，高層建筑具有占地面積小、節(jié)約市政工程費(fèi)用、節(jié)省拆遷費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。
高層建筑結(jié)構(gòu)要同時(shí)承受自重、使用荷載等垂直荷載和水平風(fēng)荷載，還要承受地震作用。相對(duì)于豎向荷載起控制作用的多層建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，隨著建筑高度的增大，水平風(fēng)荷載效應(yīng)逐漸增大。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平風(fēng)荷載和地震作用將成為決定因素。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，而且還要求具有足夠的剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的變形限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。
結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用時(shí)構(gòu)件的組成方式。在高層建筑中，抵抗水平力成為設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題，因此抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的確定和設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。高層建筑中常用的基本構(gòu)件是板、梁、柱、剪力墻、筒及各種支撐，由這幾種單元可以組成下列常見(jiàn)結(jié)構(gòu)體系
l.框架結(jié)構(gòu)體系，由梁、柱為主要構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的主要傳力路徑為板-梁-柱-基礎(chǔ)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，結(jié)構(gòu)所占建筑面積小。墻體僅僅作為圍護(hù)和分隔使用，不是結(jié)構(gòu)的一部分。根據(jù)需要，框架結(jié)構(gòu)可以分隔成小房間，也可以布置成有較大空間的會(huì)議室、餐廳、車(chē)間、營(yíng)業(yè)室、教室等。外墻用非承重構(gòu)件，可使平面與立面設(shè)計(jì)靈活多變。
框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下產(chǎn)生的側(cè)移由兩部分組成第一部分側(cè)移由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生。第二部分側(cè)移由柱的軸向變形產(chǎn)生?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中第一部分側(cè)移是主要的，隨著建筑高度加大，第二部分變形比例逐漸加大，但合成以后 框架仍然呈現(xiàn)剪切變形特征?？蚣芸箓?cè)移剛度主要取決于梁、柱的截面尺寸， 通常梁柱較細(xì)長(zhǎng)，線剛度較小，在結(jié)構(gòu)較高時(shí)側(cè)向變形較大，因而限制了框架 結(jié)構(gòu)的使用高度。
2. 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
在這種結(jié)構(gòu)體系中，墻體主要采用混凝土墻，其不僅有圍護(hù)及分隔作用， 同時(shí)也是承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于墻體主要承受剪力，所以 稱剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的主要傳力路徑為板-墻-基礎(chǔ)或板-梁-墻-基礎(chǔ)。 一般情況 下，剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向荷載由樓板直接傳到墻上，剪力墻的間距取決于樓板的 經(jīng)濟(jì)跨度，因此適用于要求較小開(kāi)間的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻間距不能
太大，平面布置不靈活，布置大的公共活動(dòng)空間受到限制；自重大，剛度大，
結(jié)構(gòu)的基本周期短、地震慣性力較大，因此建造高度很大的剪力墻結(jié)構(gòu)不經(jīng)濟(jì)。
3. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系
在框架結(jié)構(gòu)體系中設(shè)置部分剪力墻就構(gòu)成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其主要傳 力路徑是板-梁-柱-基礎(chǔ)或板-梁-墻-基礎(chǔ)。框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻剛 度大，剪力墻將承擔(dān)大部分水平力，是抗側(cè)力的主體，整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大 大提高?？蚣軇t主要承擔(dān)豎向荷載，可以提供較大的使用空間。
框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下呈剪切型變形，剪力墻則呈彎曲型變形。當(dāng)兩 者通過(guò)樓板協(xié)同工作，共同抵抗水平荷載時(shí)，側(cè)向變形將呈彎剪型?？蚣艚Y(jié)構(gòu) 體系可以通過(guò)剪力墻的數(shù)量來(lái)控制結(jié)構(gòu)總體剛度和變形，有較好的調(diào)整余地， 是目前應(yīng)用較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系；但剪力墻位置和數(shù)量受建筑平面限制， 布置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度偏心，引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。
4. 筒體結(jié)構(gòu)體系
剪力墻在平面上合圍成封閉圖形時(shí)稱為筒體。以筒體作為主要承力構(gòu)件的 結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。由于筒體有良好的抗彎和抗扭性能，能夠充分發(fā)揮材料的 強(qiáng)度，使得筒體結(jié)構(gòu)成為建造高層尤其是超高層結(jié)構(gòu)的首選。根據(jù)筒體的相互 關(guān)系，筒體結(jié)構(gòu)可以布置成不同的結(jié)構(gòu)體系。
筒中筒結(jié)構(gòu)是以建筑物外墻為外筒，核心筒為內(nèi)筒，內(nèi)外筒之間布置樓蓋，傳力路徑一般為板-梁-筒-基礎(chǔ)。束筒結(jié)構(gòu)是將多個(gè)筒體在平面上排列在一起成 束狀拼接，筒體之間有共用剪力墻，基本傳力路徑為板-梁-筒-基礎(chǔ)。束筒結(jié)構(gòu) 沿高度方向可以通過(guò)減少筒的個(gè)數(shù)來(lái)減小建筑平面尺寸，形成獨(dú)特的建筑立面。 筒體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)結(jié)合可以形成框架-筒體結(jié)構(gòu)，當(dāng)筒中筒結(jié)構(gòu)內(nèi)外筒距離過(guò) 大時(shí)可以加入中間筒體形成多重筒結(jié)構(gòu)。束筒結(jié)構(gòu)體系的缺陷是建筑平面布置 有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，^提供一種分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其 抗側(cè)力能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的剪力滯后效應(yīng)不明顯，材料的利用率高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案建筑物內(nèi)部分散設(shè)置剪力墻 筒體，相鄰的剪力墻筒體之間通過(guò)梁連接。
梁包括外部裙梁、連系梁，外部裙梁將建筑物外圍的剪力墻筒體連接，連 系梁將建筑物內(nèi)部的剪力墻筒體連接。當(dāng)剪力墻筒體間隔較大，必要時(shí)，可以 設(shè)置少量框架柱。建筑物的樓板支承在梁或剪力墻筒體上。梁通過(guò)固接或鉸接 形式支承于剪力墻筒體。梁的剛度小于剪力墻筒體的剛度。分散筒結(jié)構(gòu)以分散 的剪力墻筒體為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，剪力墻筒體之間的連系梁的主要作用是將筒 體連接起來(lái)協(xié)同工作，有利于形成大空間。剪力墻筒體設(shè)置在建筑物的外圍和 中央，每個(gè)剪力墻筒體豎向連續(xù)，直接支承于基礎(chǔ)。M筒結(jié)構(gòu)體系的主要傳 力途徑是板—梁—筒體—基礎(chǔ)。
筒體可根據(jù)建筑平面設(shè)計(jì)要求沿一個(gè)或幾個(gè)房間的外墻布置，既是結(jié)構(gòu)構(gòu) 件又是建筑構(gòu)件，減少了結(jié)構(gòu)構(gòu)件單獨(dú)占用的建筑面積，可增加建筑物的使用 面積和提高材料利用效率。
分散筒結(jié)構(gòu)的筒體豎向連續(xù)并直接與基礎(chǔ)相連，結(jié)構(gòu)豎向剛度分布均勻，' 不存在結(jié)構(gòu)薄弱層。分散筒結(jié)構(gòu)的筒體一般平面尺度較小，剪力滯后現(xiàn)象不明 顯，有利于提高材料利用效率。分散筒結(jié)構(gòu)體系傳力途徑簡(jiǎn)單，構(gòu)件受力明確， 沒(méi)有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)與理論計(jì)算結(jié)果更加相符。
設(shè)計(jì)合理的分散筒結(jié)構(gòu)體系在不同烈度地震下有不同的地震響應(yīng)。在多遇 地震下，結(jié)構(gòu)整體應(yīng)處于彈性變形狀態(tài)，不發(fā)生構(gòu)件破壞；在設(shè)防烈度下，聯(lián)系梁可以部分進(jìn)入塑性狀態(tài)以便于結(jié)構(gòu)吸能，減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，震后便于 維修；在罕遇地震下，由于連系梁的剛度遠(yuǎn)小于筒體，可以確保連系梁的預(yù)定 部位出現(xiàn)塑性鉸，吸收部分地震能量但不發(fā)生斷裂，而筒體應(yīng)處在彈性變形范
圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生破壞，保證結(jié)構(gòu)的整體在罕遇地震下不會(huì)發(fā)生倒塌。
在偶然荷載的作用下，即使其中部分筒體發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)可依靠其它的筒 體保持足夠的穩(wěn)定時(shí)間，給建筑物內(nèi)的人員逃生留出疏散時(shí)間。
分散筒結(jié)構(gòu)體系可以分為分散筒體結(jié)構(gòu)和連系結(jié)構(gòu)兩部分。分散筒體結(jié)構(gòu) 主要承受豎向和水平荷載。連系結(jié)構(gòu)指聯(lián)系梁和建筑物的樓板，其作用主要是 承擔(dān)本層豎向荷載和協(xié)調(diào)各分散筒體間的變形，使之整體變形協(xié)調(diào)。由于樓板 在本層平面內(nèi)的剛度極大，在連系結(jié)構(gòu)中主要起保證本層內(nèi)所有構(gòu)件位移一致 的作用。
根據(jù)初步研究，分散筒結(jié)構(gòu)可以滿足現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范要求并且在一定條 件下可能具有更好的經(jīng)濟(jì)性和結(jié)構(gòu)性能。在多遇地震作用下，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 不明顯，結(jié)構(gòu)的彈性變形、穩(wěn)定性及剪重比等均滿足規(guī)范要求。樓層位移分布 均勻連續(xù)，層間位移以結(jié)構(gòu)中部最大。梁與剪力墻的連接形式對(duì)靜力作用下的 剪力墻構(gòu)件的內(nèi)力分布影響不大，但連系梁對(duì)各分散筒組合整體共同抗側(cè)力作 用巨大。豎向荷載全部由剪力墻筒體承擔(dān)，各筒體所承受的豎向荷載與筒體的 平面位置有關(guān)，周邊筒承受荷載略大于中心筒。在與框架-核心筒結(jié)構(gòu)模型的對(duì) 比分析中得出，在具有大致相同混凝土用量和使用面積的情況下，分散筒結(jié)構(gòu) 的周期短于框架-核心筒結(jié)構(gòu)，進(jìn)而可得出分散筒結(jié)構(gòu)剛度大于框架-核心筒結(jié) 構(gòu)的結(jié)論。在地震荷載作用下，分散筒結(jié)構(gòu)的側(cè)移小于框架-核心筒結(jié)構(gòu)，雖然 都能滿足相應(yīng)規(guī)范要求，但是顯然分狀筒結(jié)構(gòu)的高度可以比框架-核心筒結(jié)構(gòu)的 高度做得更高。
本發(fā)明傳力路徑明確，結(jié)構(gòu)布置靈活，結(jié)構(gòu)材料利用充分，結(jié)構(gòu)豎向剛度
均勻；在地震條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能明確，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不明顯，容易設(shè)計(jì)成
抗震性能優(yōu)良的喬層建筑結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1建筑物一樓層的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2建筑物一樓層的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
建筑的每一樓層4上間隔設(shè)置剪力墻筒體1，剪力墻筒體l由剪力墻圍成， 相鄰的剪力墻筒體1之間通過(guò)梁連接。上樓層的剪力墻筒體1位于下樓層的剪 力墻筒體l的正上方。梁包括外部裙梁3、連系梁2，外部裙梁3將建筑的每一 樓層4的外圍的剪力墻筒體1連接，連系梁2將建筑的每一樓層4的內(nèi)部的剪 力墻筒體連接。
實(shí)施例2
當(dāng)建筑需要靈活布置時(shí)，剪力墻筒體1之間直接通過(guò)梁連接不易滿足時(shí)， 在必要位置可布置少量柱5。
權(quán)利要求
1. 一種分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于建筑物內(nèi)部分散設(shè)置剪力墻筒體，相鄰的剪力墻筒體之間通過(guò)梁連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于剪力墻筒體設(shè)置在建筑物的外圍和中央，每個(gè)剪力墻筒體豎向連續(xù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于建筑物的樓板支承在梁或剪力墻筒體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于梁包括外部裙梁、連系梁，外部裙梁將建筑物外圍的剪力墻筒體連接，連系梁將建筑物內(nèi)部的剪力墻筒體連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于梁通過(guò)固接或4交接形式支承于剪力墻筒體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，其特征在于梁的剛度小于剪力墻筒體的剛度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑物的結(jié)構(gòu)布置形式，尤其涉及一種建筑物新的結(jié)構(gòu)體系。本發(fā)明的分散筒建筑結(jié)構(gòu)體系，建筑物內(nèi)部分散設(shè)置剪力墻筒體，相鄰的剪力墻筒體之間通過(guò)梁連接。本發(fā)明傳力路徑明確，結(jié)構(gòu)布置靈活，結(jié)構(gòu)材料利用充分，結(jié)構(gòu)豎向剛度均勻；在地震條件下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件性能明確，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不明顯，容易設(shè)計(jì)成抗震性能優(yōu)良的高層建筑結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)E04B2/00GK101498146SQ200910014450
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者珣 孟, 杜德潤(rùn), 松 楊, 蔣濟(jì)同 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)