超高层大跨度大面积装配整体式钢网格盒式成束茼与成束茼中茼结构及制作方法
【专利说明】超高层大跨度大面积装配整体式钢网格盒式成束茼与成束茼中茼结构及制作方法
[0001]本发明涉及一种装配整体式空间钢网格盒式结构单元，采用这些单元(4个或9个)组成每层大面积、大跨度超高层新型空间钢网格盒式“茼中茼”与“成束茼中茼”结构。
【背景技术】
[0002]随着城市建筑高速发展，为了节约土地促进城市生态文明，建筑物向大面积，高层与超高层建筑发展，但建筑结构体系仍然停留在常规的框架、框一茼和“茼中茼”结构体系，如此类常规结构体系其柱网间距一般在(6m?12m)之间，并受“有墙必有梁”要求限制，因此作不到大空间多功能灵活划分房间，局限其多功能应用，也作不到大跨度，如大楼中间某层要作演出大厅，篮球、排球场地等应用，亦不可能实现，从而制约其多功能综合应用，常规的框架梁占去楼层一定高度，如L = 12m时，工字形钢梁采用H1000 X 400 X 10 X 18，空调管等设备占去高度(500?600)，楼盖厚度占去层高1/4以上，楼层标准层面积即使作得很大，因受柱网限制，也难作到综合应用，从国内外已建超高层建筑分析，每栋超高层建筑面积一般在十多万平方米至三十多万平方米之间，每层建筑平面内又不能多功能综合应用，因此采用现有常规结构体系，不可能实现一栋建筑达数百万至千万平方米以上，达不到一栋建筑，即是一座小、中型城市的设想。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于将装配整体式空间钢网格盒式结构单元化，如图1、图2所示的基本单元，单元的横向结构为装配整体式空间钢网格空腹夹层板(图3)，其周边竖向结构也为装配整体式钢网格式墙架(图4)，其单元正中央设装配式方钢管柱(图1)或设置钢和钢筋混凝土楼梯及电梯、管道井(图2)每一层一个盒式单元，其造型为横向与竖向网格组成的网格式盒子，如图5所示，其横向空腹网格楼盖与网格式钢墙架在楼层处正交连接(图6)，此类网格式盒式基本单元(图5) —层又一层向上叠加，即形成空间钢网格盒式超高层结构体系，称之为超高层网格式单茼结构，如图7所示。图1与图7所示单茼结构平面周边尺寸 Q = 20m、25m、30m、36m，则 L2 (宽度 B) = 40m、50m、60m、72m，每一层面积 Ai 分别为1600m2、2500m2、3600m2和5184m2，高层网格茼结构的高⑶宽⑶之比，H/B = 5时，SP B =L2 = 40m、50m、60m、72m时，单个空间网格茼结构高度可达Η = 200m、250m、300m、360m，按平均层高h = 4.2m,此单个空间网格茼可建层数分别为η = 47层、59层、71层、85层，按周边尺寸L2 = 72m计算，建筑面积达85X5184 = 440640m2，将此单元四个组合在一起，H/B = 5时，Η = 5 X 144m = 720m，其层数 η = 720m/4.2m = 171 层，建筑面积 A = 171 X 20736m2 =3545856m2 = 354.58 万 m2 (图 9)。
[0004]当空间网格盒式结构的中央设置消防梯、电梯及井道时，中央部位柱由茼体结构取代(图2)称之为装配整体式空间钢网格盒式II型单元，如图2、8所示，其正中央茼体结构取代钢柱，即盒式II型单元结构体系，由单茼结构改变为茼中茼结构(图2及图8)，其抗侧刚度大幅度提高的同时，由于将消防、电梯等设置于单元中央，各单元面积内既满足大面积建筑功能要求，又能使建筑面积数倍增加。如图9的4个单元组合(Q = 30m, L2 = 60m,2XL2= 120m)，可建总高H = 600m。层数n = 142层，建筑面积204.48万m2，此建筑内人均占面积20m2计算，此建筑可容纳城市人口 10.22万人，同样用此单元(Q = 36m, L2 = 72m)扩大9倍，如图10所示，周边长216m，每层建筑面积216mX 216m = 46656m2,按高宽比H/B=5计算,此九单元组合的建筑,建筑总高Η = 5 X 216m = 1080m,仍按层高h = 4.2m计算，可建层数η = 1080/4.2 = 257层，此栋建筑总面积达1199万m2，仍按人均占使用面积20m2计算，此建筑可容纳人口 59.95万人口。在建筑面积仅87.5亩(含交通、绿化、消防面积)的土地上，人均占土地0.097m2。达到一栋建筑即是一座中小型城市要求。此类未来的建筑城市，仍然离不开阳光、空气、水、电、绿化，而空间网格盒式结构，在每层46656m2面积内有
2.769mX 2.769m = 7.7m2的方形网格5184个(4万m2)，且楼盖每一层均为空腹(图3)，建筑的水、暖、电设施均可设置于空腹内，从而使一栋巨型建筑构成一座中、小型城市。
【附图说明】
[0005]附图1:超高层大面积、大跨度装配整体式钢网格盒式“成束茼”结构单元平面图(周边设消防井道、电梯等)；
[0006]附图2:超高层大面积、大跨度装配整体式钢网格盒式“成束茼中茼”结构单元平面图(消防井道、电梯在正中间)；
[0007]附图3:空间钢网格盒式“成束茼”与“成束茼中茼”结构的装配整体式钢空腹楼盖的剖面构造(Q = 36m, L2 = 72m等)；
[0008]附图4:装配整体式空间钢网格盒式结构墙架网格划分示意图；
[0009]附图5:空间钢网格盒式结构轴测示意图，即一层楼一个网格盒式单元图；
[0010]附图6:空间网格盒式结构其横向钢空腹楼盖网格与其竖向单层网格墙架正交连接轴测图；
[0011]附图7:图5的盒式结构单元一层又一层向上叠加形成高层与超高层空间钢网格盒式结构的轴测示意图；
[0012]附图8:空间钢网格盒式结构单元其中央部位以消防、井道、电梯等形成的茼体结构取代中央方钢管柱，形成II型单元“茼中茼”示意图；
[0013]附图9:由四个II型钢网格盒式单元组成的超高层“成束茼中茼”结构楼层平面示意图；
[0014]附图10:由九个II型钢网格盒式单元组成超高层“成束茼中茼”结构楼层平面示意图。
【具体实施方式】
[0015]将图1、图2空间网格盒式单元分解两大部分，即中央的支承体系(柱或剪力墙及茼体)在现场分层制作，周边横向与竖向钢网格墙架，划分成网格单元在工厂车间制作运往工地，在现场以高强螺栓连接为整体，如图3、图4的横向与竖向网格，在每一层楼盖处正交连接(图5、图6)，形成每一层为一个空间钢网格盒式结构单元，其外形如同一正方形空间盒子(图5)，将每一层的空间网格盒子一层又一层向上叠加，即形成如图7所示的高层与超高层空间钢网格盒式“茼体”与“茼中茼”单体结构。当需要的建筑面积很大，且跨度亦大时，可以将图2所示II型空间网格盒式单元进行四个一组或九个一组，如图9、图10即形成超高层、大面积、大跨度空间钢网格盒式“成束茼中茼”新型结构体系。这种新型盒式结构体系，可实现一座建筑就是一座城市的设想。即一栋建筑其面积达1199万m2,按人均佔20m2计算，一栋建筑可容纳人口 59.95万人。
【主权项】
1.一种装配整体式空间钢网格盒式“成束茼”结构和“成束茼中茼”结构体系，每层楼的建筑面积可达(14400m2?46656m2)从而形成一座能容纳(15万?60万)人口中型城市。2.—种装配整体式空间钢网格盒式“成束茼”结构和“成束茼中茼”结构，它们是由装配整体式空间网格盒式单元和四个或九个盒式单元组成，从而形成超高度(100m〈H< 1080m)层数达257层的超高层建筑。3.此种超高层、大面积、大跨度新型空间网格盒式结构，它的横向空腹网格楼盖和竖向网格墙架和其他空间网格盒式结构专利一样，均为工厂制造的网格单元，在施工现场采用高强度螺栓连接，形成大型空间网格盒式茼体单元和茼中茼单元，其每个单元跨度U =20m?36m,单元边长1^2 = 40m?72m,每个单元楼盖面积可达(1600m2?5184m2),此楼盖面积内可自由划分建筑功能所需要的房间。4.此种新型空间钢网格盒式“成束茼”与“成束茼中茼”结构，在满足现行“高层结构规范”条件下，当其高⑶宽⑶之比为5时，其建筑层(h = 4.2m)的层数可达257层，其建筑总高度可达1080m。5.采用装配整体式空间钢网格盒式结构单元，组成空间网格盒式“成束茼”与“成束茼中茼”结构新体系，可使一栋建筑即是一座城市的设想实现，从而节约城市建筑用地，促进生态文明建设，达到经济增长方式转变的实现。
【专利摘要】本发明超高层大跨度大面积装配整体式钢网格盒式成束茼与成束茼中茼结构及制作方法，是公开一种超高层(100m＜H≤1000m)大面积每单元无柱面积A1＝(400m2～1296m2)，每层每单元有中央独柱或茼体的面积A2＝4A1＝(1600m2～5184m2)及大跨度L1＝(20m～36m)，装配整体式空间钢网格盒式结构。图中为此类超高层面积装配整体式空间盒式结构一个安装单元(1600m2～5184m2)周边设消防、交通、消防面积后，可作层高3.6m的超高层(66层～120层)空间钢网格盒式结构，建筑面积达10.56万m2～62.2万m2，如将右图4个组合，可作(133层～240层)建筑面积达(85.12万m2～497.7万m2)，当9个组合时，可作超高层(200层～360层)超大面积(288万m2～1680万m2)，即真正形成一栋建筑就是一座城市的设想。
【IPC分类】E04B1/342
【公开号】CN105297897
【申请号】CN201410238633
【发明人】马克俭, 陈靖, 田啟良, 吴刚, 吴聚龙, 唐敦洲, 陈志鹏, 曾勇, 曾垂武, 朱方正, 马华, 张华刚, 肖建春, 金鑫
【申请人】南京中建化工设备制造有限公司, 东南大学, 贵州大学, 湖南金海钢结构股份有限公司, 贵州汇通申发钢结构股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年5月28日