超高層大跨度大面積裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式成束茼與成束茼中茼結(jié)構(gòu)及制作方法
【專利說明】超高層大跨度大面積裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式成束茼與成束茼中茼結(jié)構(gòu)及制作方法
[0001]本發(fā)明涉及一種裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)單元，采用這些單元(4個(gè)或9個(gè))組成每層大面積、大跨度超高層新型空間鋼網(wǎng)格盒式“茼中茼”與“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市建筑高速發(fā)展，為了節(jié)約土地促進(jìn)城市生態(tài)文明，建筑物向大面積，高層與超高層建筑發(fā)展，但建筑結(jié)構(gòu)體系仍然停留在常規(guī)的框架、框一茼和“茼中茼”結(jié)構(gòu)體系，如此類常規(guī)結(jié)構(gòu)體系其柱網(wǎng)間距一般在(6m?12m)之間，并受“有墻必有梁”要求限制，因此作不到大空間多功能靈活劃分房間，局限其多功能應(yīng)用，也作不到大跨度，如大樓中間某層要作演出大廳，籃球、排球場地等應(yīng)用，亦不可能實(shí)現(xiàn)，從而制約其多功能綜合應(yīng)用，常規(guī)的框架梁占去樓層一定高度，如L = 12m時(shí)，工字形鋼梁采用H1000 X 400 X 10 X 18，空調(diào)管等設(shè)備占去高度(500?600)，樓蓋厚度占去層高1/4以上，樓層標(biāo)準(zhǔn)層面積即使作得很大，因受柱網(wǎng)限制，也難作到綜合應(yīng)用，從國內(nèi)外已建超高層建筑分析，每棟超高層建筑面積一般在十多萬平方米至三十多萬平方米之間，每層建筑平面內(nèi)又不能多功能綜合應(yīng)用，因此采用現(xiàn)有常規(guī)結(jié)構(gòu)體系，不可能實(shí)現(xiàn)一棟建筑達(dá)數(shù)百萬至千萬平方米以上，達(dá)不到一棟建筑，即是一座小、中型城市的設(shè)想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于將裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)單元化，如圖1、圖2所示的基本單元，單元的橫向結(jié)構(gòu)為裝配整體式空間鋼網(wǎng)格空腹夾層板(圖3)，其周邊豎向結(jié)構(gòu)也為裝配整體式鋼網(wǎng)格式墻架(圖4)，其單元正中央設(shè)裝配式方鋼管柱(圖1)或設(shè)置鋼和鋼筋混凝土樓梯及電梯、管道井(圖2)每一層一個(gè)盒式單元，其造型為橫向與豎向網(wǎng)格組成的網(wǎng)格式盒子，如圖5所示，其橫向空腹網(wǎng)格樓蓋與網(wǎng)格式鋼墻架在樓層處正交連接(圖6)，此類網(wǎng)格式盒式基本單元(圖5) —層又一層向上疊加，即形成空間鋼網(wǎng)格盒式超高層結(jié)構(gòu)體系，稱之為超高層網(wǎng)格式單茼結(jié)構(gòu)，如圖7所示。圖1與圖7所示單茼結(jié)構(gòu)平面周邊尺寸 Q = 20m、25m、30m、36m，則 L2 (寬度 B) = 40m、50m、60m、72m，每一層面積 Ai 分別為1600m2、2500m2、3600m2和5184m2，高層網(wǎng)格茼結(jié)構(gòu)的高⑶寬⑶之比，H/B = 5時(shí)，SP B =L2 = 40m、50m、60m、72m時(shí)，單個(gè)空間網(wǎng)格茼結(jié)構(gòu)高度可達(dá)Η = 200m、250m、300m、360m，按平均層高h(yuǎn) = 4.2m,此單個(gè)空間網(wǎng)格茼可建層數(shù)分別為η = 47層、59層、71層、85層，按周邊尺寸L2 = 72m計(jì)算，建筑面積達(dá)85X5184 = 440640m2，將此單元四個(gè)組合在一起，H/B = 5時(shí)，Η = 5 X 144m = 720m，其層數(shù) η = 720m/4.2m = 171 層，建筑面積 A = 171 X 20736m2 =3545856m2 = 354.58 萬 m2 (圖 9)。
[0004]當(dāng)空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)的中央設(shè)置消防梯、電梯及井道時(shí)，中央部位柱由茼體結(jié)構(gòu)取代(圖2)稱之為裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式II型單元，如圖2、8所示，其正中央茼體結(jié)構(gòu)取代鋼柱，即盒式II型單元結(jié)構(gòu)體系，由單茼結(jié)構(gòu)改變?yōu)檐碇熊斫Y(jié)構(gòu)(圖2及圖8)，其抗側(cè)剛度大幅度提高的同時(shí)，由于將消防、電梯等設(shè)置于單元中央，各單元面積內(nèi)既滿足大面積建筑功能要求，又能使建筑面積數(shù)倍增加。如圖9的4個(gè)單元組合(Q = 30m, L2 = 60m,2XL2= 120m)，可建總高H = 600m。層數(shù)n = 142層，建筑面積204.48萬m2，此建筑內(nèi)人均占面積20m2計(jì)算，此建筑可容納城市人口 10.22萬人，同樣用此單元(Q = 36m, L2 = 72m)擴(kuò)大9倍，如圖10所示，周邊長216m，每層建筑面積216mX 216m = 46656m2,按高寬比H/B=5計(jì)算,此九單元組合的建筑,建筑總高Η = 5 X 216m = 1080m,仍按層高h(yuǎn) = 4.2m計(jì)算，可建層數(shù)η = 1080/4.2 = 257層，此棟建筑總面積達(dá)1199萬m2，仍按人均占使用面積20m2計(jì)算，此建筑可容納人口 59.95萬人口。在建筑面積僅87.5畝(含交通、綠化、消防面積)的土地上，人均占土地0.097m2。達(dá)到一棟建筑即是一座中小型城市要求。此類未來的建筑城市，仍然離不開陽光、空氣、水、電、綠化，而空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)，在每層46656m2面積內(nèi)有
2.769mX 2.769m = 7.7m2的方形網(wǎng)格5184個(gè)(4萬m2)，且樓蓋每一層均為空腹(圖3)，建筑的水、暖、電設(shè)施均可設(shè)置于空腹內(nèi)，從而使一棟巨型建筑構(gòu)成一座中、小型城市。
【附圖說明】
[0005]附圖1:超高層大面積、大跨度裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”結(jié)構(gòu)單元平面圖(周邊設(shè)消防井道、電梯等)；
[0006]附圖2:超高層大面積、大跨度裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)單元平面圖(消防井道、電梯在正中間)；
[0007]附圖3:空間鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”與“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)的裝配整體式鋼空腹樓蓋的剖面構(gòu)造(Q = 36m, L2 = 72m等)；
[0008]附圖4:裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)墻架網(wǎng)格劃分示意圖；
[0009]附圖5:空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)軸測示意圖，即一層樓一個(gè)網(wǎng)格盒式單元圖；
[0010]附圖6:空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)其橫向鋼空腹樓蓋網(wǎng)格與其豎向單層網(wǎng)格墻架正交連接軸測圖；
[0011]附圖7:圖5的盒式結(jié)構(gòu)單元一層又一層向上疊加形成高層與超高層空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)的軸測示意圖；
[0012]附圖8:空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)單元其中央部位以消防、井道、電梯等形成的茼體結(jié)構(gòu)取代中央方鋼管柱，形成II型單元“茼中茼”示意圖；
[0013]附圖9:由四個(gè)II型鋼網(wǎng)格盒式單元組成的超高層“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)樓層平面示意圖；
[0014]附圖10:由九個(gè)II型鋼網(wǎng)格盒式單元組成超高層“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)樓層平面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]將圖1、圖2空間網(wǎng)格盒式單元分解兩大部分，即中央的支承體系(柱或剪力墻及茼體)在現(xiàn)場分層制作，周邊橫向與豎向鋼網(wǎng)格墻架，劃分成網(wǎng)格單元在工廠車間制作運(yùn)往工地，在現(xiàn)場以高強(qiáng)螺栓連接為整體，如圖3、圖4的橫向與豎向網(wǎng)格，在每一層樓蓋處正交連接(圖5、圖6)，形成每一層為一個(gè)空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)單元，其外形如同一正方形空間盒子(圖5)，將每一層的空間網(wǎng)格盒子一層又一層向上疊加，即形成如圖7所示的高層與超高層空間鋼網(wǎng)格盒式“茼體”與“茼中茼”單體結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要的建筑面積很大，且跨度亦大時(shí)，可以將圖2所示II型空間網(wǎng)格盒式單元進(jìn)行四個(gè)一組或九個(gè)一組，如圖9、圖10即形成超高層、大面積、大跨度空間鋼網(wǎng)格盒式“成束茼中茼”新型結(jié)構(gòu)體系。這種新型盒式結(jié)構(gòu)體系，可實(shí)現(xiàn)一座建筑就是一座城市的設(shè)想。即一棟建筑其面積達(dá)1199萬m2,按人均佔(zhàn)20m2計(jì)算，一棟建筑可容納人口 59.95萬人。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”結(jié)構(gòu)和“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)體系，每層樓的建筑面積可達(dá)(14400m2?46656m2)從而形成一座能容納(15萬?60萬)人口中型城市。2.—種裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”結(jié)構(gòu)和“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)，它們是由裝配整體式空間網(wǎng)格盒式單元和四個(gè)或九個(gè)盒式單元組成，從而形成超高度(100m〈H< 1080m)層數(shù)達(dá)257層的超高層建筑。3.此種超高層、大面積、大跨度新型空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)，它的橫向空腹網(wǎng)格樓蓋和豎向網(wǎng)格墻架和其他空間網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)專利一樣，均為工廠制造的網(wǎng)格單元，在施工現(xiàn)場采用高強(qiáng)度螺栓連接，形成大型空間網(wǎng)格盒式茼體單元和茼中茼單元，其每個(gè)單元跨度U =20m?36m,單元邊長1^2 = 40m?72m,每個(gè)單元樓蓋面積可達(dá)(1600m2?5184m2),此樓蓋面積內(nèi)可自由劃分建筑功能所需要的房間。4.此種新型空間鋼網(wǎng)格盒式“成束茼”與“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)，在滿足現(xiàn)行“高層結(jié)構(gòu)規(guī)范”條件下，當(dāng)其高⑶寬⑶之比為5時(shí)，其建筑層(h = 4.2m)的層數(shù)可達(dá)257層，其建筑總高度可達(dá)1080m。5.采用裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)單元，組成空間網(wǎng)格盒式“成束茼”與“成束茼中茼”結(jié)構(gòu)新體系，可使一棟建筑即是一座城市的設(shè)想實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)約城市建筑用地，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明超高層大跨度大面積裝配整體式鋼網(wǎng)格盒式成束茼與成束茼中茼結(jié)構(gòu)及制作方法，是公開一種超高層(100m＜H≤1000m)大面積每單元無柱面積A1＝(400m2～1296m2)，每層每單元有中央獨(dú)柱或茼體的面積A2＝4A1＝(1600m2～5184m2)及大跨度L1＝(20m～36m)，裝配整體式空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)。圖中為此類超高層面積裝配整體式空間盒式結(jié)構(gòu)一個(gè)安裝單元(1600m2～5184m2)周邊設(shè)消防、交通、消防面積后，可作層高3.6m的超高層(66層～120層)空間鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)，建筑面積達(dá)10.56萬m2～62.2萬m2，如將右圖4個(gè)組合，可作(133層～240層)建筑面積達(dá)(85.12萬m2～497.7萬m2)，當(dāng)9個(gè)組合時(shí)，可作超高層(200層～360層)超大面積(288萬m2～1680萬m2)，即真正形成一棟建筑就是一座城市的設(shè)想。
【IPC分類】E04B1/342
【公開號】CN105297897
【申請?zhí)枴緾N201410238633
【發(fā)明人】馬克儉, 陳靖, 田啟良, 吳剛, 吳聚龍, 唐敦洲, 陳志鵬, 曾勇, 曾垂武, 朱方正, 馬華, 張華剛, 肖建春, 金鑫
【申請人】南京中建化工設(shè)備制造有限公司, 東南大學(xué), 貴州大學(xué), 湖南金海鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司, 貴州匯通申發(fā)鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年5月28日