高層與超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構及制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高層與超高層寫字樓建筑的一種新型結構體系，具體地說，涉及一種高層與超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構及制作方法，屬于建筑結構技術領域。
【背景技術】
[0002]傳統的高層與超高層鋼筋混凝土結構的建筑工程，其結構體系主要“框筒”結構和“筒中筒”結構，常規的“框筒”結構，它是由核芯筒與周邊的大柱網框架，通過與核芯筒連接的框架橫梁形成“框筒”結構;而常規的筒中筒結構，它是由核芯筒與周邊的密柱網框架，通過與核芯筒連接的密梁形成的“筒中筒”結構。如圖1所示為超高層寫字樓建筑的鋼筋混凝土框架一一核芯筒結構體系的標準層結構布置圖，根據規程要求，塔樓高(H)寬(B)比小于等于6，SPH/B < 6，當圖1正方形塔樓寬B=36.4m時，塔樓最大高度H=6 X 36.4m=218.4m，設寫字樓每層房間凈高ho=2.8m，框架梁截面300 X 800，即標準層層高h=2.8m+0.8m=3.6m，采用框架、核芯筒結構體系，寫字樓可建層數m=218.4/3.6=60.6層，即60層，建筑高度H=60 X3.6m=216m<218.4m。
[0003]此類傳統的混凝土結構從建筑方面分析，其一:它做不到大開間靈活劃分房間的多功能應用，有墻必有梁，即房間要隨梁所在位置劃分，約束了每層樓房間自由劃分;其二:每層建筑凈高受框架梁高度制約，當框架梁跨度I Im時，框架截面300 X 800，當建筑凈高
2.8m時，其層高不含設備層最小要做到(3.6m)，當塔樓建筑為30層時，其總高度H=108m，總高度大于100m，屬超高層范疇。
[0004]從結構方面分析:其一:周邊框架抗側剛度差，高聳結構主要是一種抗側力結構，周邊框架抗側剛度弱，其抗側剛度80%以上靠中央鋼筋混凝土核芯筒承擔，結構體系受力不均勻;其二:結構體系容易形成“肥梁胖柱”，工程造價高，60層超高層(不算地下各層)建筑的“框、筒結構”混凝土30cm/m2左右，用鋼量135kg/m2，60層，C40混凝土23850m3，鋼材(III級)10732T。
[0005]在超高層寫字樓建筑中也有采用預應力混凝土樓蓋的“框、筒結構”和“筒中筒結構”，這種結構體系可以克服建筑方面的不足，但結構工程造價不降反升。

【發明內容】

[0006]本發明要解決的問題是針對以上不足，提供一種高層與超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構及制作方法，采用該網格盒式筒中筒結構后，實現以下目的:
1、提高抗側剛度。
[0007]2、減小樓蓋的厚度，充分利用空間。
[0008]3、節約工程造價。
[0009]4、室內房間可自由劃分。
[0010]5、降低結構本身重量，減少地基基礎的經費投入；
為解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案:高層與超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構，其特征在于:橫向正交正放空腹樓蓋的網格與豎向網格式框架網格相等，且彼此在交匯處剛性連接。
[0011 ] 一種優化方案，樓蓋與中央的鋼筋混凝土核芯筒周邊剪力墻，在空腹樓蓋位置為剛性連接。
[0012]進一步地，樓蓋與中央核芯筒剪力墻及與豎向網格式框架分別兩兩剛性連接成網格式盒式結構。
[0013]進一步地，網格式盒式結構與中央混凝土核心筒組成正交正放盒式筒中筒結構。
[0014]進一步地，樓蓋厚度δ=(1/25_1/30)?。
[0015]基于以上超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構，提供該結構的制作方法，包括以下步驟:
先制作豎向網格式框架墻，網格式框架墻由網格式框架柱與網格式層間梁組成；然后制作橫向網格式正交正放空腹樓屋蓋，豎向網格式框架柱與橫向網格式空腹梁網格間距相同，兩兩剛性連接再與核心筒周邊剪力墻剛性連接后，形成網格式盒式結構，與中央混凝土核心筒組成抗側剛度極大的正交正放盒式筒中筒結構。
[0016]本發明采用以上技術方案，與現有技術相比，具有以下優點:
(I)相比傳統的混凝土框架、核芯筒結構體系抗側剛度提高20%_25%。
[0017](2)減小了樓蓋的厚度，在塔樓最大高度及樓層凈高相同的條件下，降低了層高，增加了塔樓的層數。
[0018](3)樓蓋厚度δ=(1/25-1/30)?(進深)，室內房間可自由劃分，不受“有墻必有梁”的限制，板中央空腹可穿越水平管線。
[0019](4)里面的網格形成自然的網格造型，選型整潔大方無零亂感，視覺效果好，可起吊頂作用，可節約裝修費用。
[0020](5)中間空腹，降低樓蓋、屋蓋自重，降低超高層自身整體重量，節約造價20%以上。
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0022]附圖1為目前當高層(H<100m)超高層(H>100m)時的鋼筋混凝土框架一核芯筒標準層結構布置圖；
附圖2為本發明實施例中高層與超高層寫字樓建筑的塔樓標準層結構布置圖；
附圖3為附圖1中塔樓標準層四邊混凝土外部框架結構布置圖；
附圖4為附圖2中塔樓標準層四邊網格式框架結構布置圖；
附圖5a為本發明實施例中高層與超高層寫字樓建筑中一個網格框架在水平力P作用下的節點彎矩分布圖；
附圖5b為本發明實施例中高層與超高層寫字樓建筑中多個網格在相同水平力P作用下的節點彎矩分布圖；
附圖6a為本發明實施例中高層與超高層寫字樓建筑中一個網格框架在水平力P作用下，其頂部產生的水平側移分布圖； 附圖6b為本發明實施例中高層與超高層寫字樓建筑中多個網格(9個)在水平力P作用下，其頂部產生的水平側移分布圖；
附圖7為本發明實施例中空腹樓蓋進深方向剖面構造圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例1，如圖2、圖7所示，高層與超高層混凝土正交正放空間網格盒式筒中筒結構，建筑物樓蓋是橫向正交正放空腹樓蓋的網格與豎向網格式框架的網格相等，且彼此在交匯處剛性連接，樓蓋與中央的鋼筋混凝土核芯筒周邊剪力墻在空腹樓蓋位置為剛性連接，樓蓋與中央核芯筒剪力墻及與豎向網格式框架分別兩兩剛性連接成網格式盒式結構，網格式盒式結構與中央混凝土核心筒組成正交正放盒式筒中筒結構，樓蓋厚度3=(1/25-1/30)L，它的施工方法與傳統結構一樣，由下向上，一層又一層進行。
[0024]圖4為圖2的外部框架的立面圖，方格為窗戶，窗戶的上頭和下頭分別為混凝土梁圖5a為在一般框架結構體系上，即一個網格的框架在水平力P的作用下的節點彎矩會很大，要考增加結構斷面和增加鋼筋才能平衡這個水平力；
圖5b為在一般框架結構體系上，網格化，在相同的水平力的作用下，節點彎矩隨著網格數量增加大幅度減小，結構構件在一般框架上不增反而減小，并趨均勻；
圖6a為一個網格(一般框架結構)在水平力作用下，其柱頂側移有時大于規范值，增大結構斷面尺寸來控制；
圖6b為同樣的高度網格，分層九個網格，在水平力作用下，頂部側移在規范值以內，因此結構構件幾何尺寸亦可大幅度減少，從而達到減少結構用材降低工程造價的效果。<