一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构.pdf

本发明涉及建筑结构领域，具体涉及一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，设置在建筑主体外围，所述建筑主体包括顶部结构加强层和底部结构加强层，其特征在于，所述幕墙支撑结构包括环梁、径向支撑杆、吊杆和抗扭转件，所述环梁沿竖向设有多层，每一层环梁环绕在建筑主体外围，所述径向支撑杆两端分别与建筑主体和环梁连接，每一层环梁设有多个径向支撑杆，所述吊杆与所有环梁连接，吊杆顶部与顶部结构加强层连接，所述抗扭转件设置在建筑主体与环梁之间。本发明支撑结构牢固可靠，可实现建筑主体的规则简洁性与外幕墙良好的气动性、美观性并存，从而减少工程造价，同时可通过设置内幕墙实现保温隔热，提高建筑运营效率。

1.  一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，设置在建筑主体外围，所述建筑主体包括顶部结构加强层和底部结构加强层，其特征在于，所述幕墙支撑结构包括环梁、径向支撑杆、吊杆和抗扭转件，所述环梁沿竖向设有多层，每一层环梁环绕在建筑主体外围，所述径向支撑杆两端分别与建筑主体和环梁连接，每一层环梁设有多个径向支撑杆，所述吊杆与所有环梁连接，吊杆顶部与顶部结构加强层连接，所述抗扭转件设置在建筑主体与环梁之间；
建筑的幕墙板块安装在环梁上，环梁承担幕墙板块的重力荷载和水平扭矩，所述径向支撑杆将环梁的水平向荷载传递至建筑主体，所述吊杆将环梁的重力荷载传递至建筑主体的竖向承重构件，所述抗扭转件防止环梁产生整体水平扭转。

2.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述吊杆与环梁铰接，将所有环梁串联悬挂于顶部结构加强层与底部结构加强层间。

3.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，该幕墙支撑结构在竖向相对建筑主体上下自由移动。

4.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，在最下层的所述环梁上设置有竖向伸缩节点，该竖向伸缩节点与底部结构加强层连接。

5.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述环梁形状为不规则多边形。

6.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述径向支撑杆沿环梁按设定间距间隔设置。

7.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述抗扭转件包括拉索支撑杆和限位支座。

8.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述径向支撑杆与建筑主体的连接为铰接，与环梁的连接为刚接。

9.  根据权利要求1所述的一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，其特征在于，所述环梁与建筑主体之间设有内幕墙，该内幕墙沿建筑主体结构楼板边缘 设置。

一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构
技术领域
本发明涉及建筑结构领域，尤其是涉及一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构。
背景技术
随着城市化的发展以及大都市中土地资源的稀缺，高层及超高层建筑不断涌现以解决城市用地及供给之间的矛盾。高层建筑结构必须能有效抵抗作用在其上的各种荷载作用以保证建筑的安全使用。对于超高层建筑而言，由于水平向的风荷载所引起的倾覆力矩及竖向构件的轴力与建筑高度的二次方成正比，因此，随着高度的增加，这个值呈几何级增大，对结构的影响就越来越大，最终，风荷载往往成为高层建筑设计的控制荷载，成为控制结构造价的主要因素。
高层建筑所受的风荷载与其体型密切相关，根据风工程的最新研究成果，将建筑体型设计不规则、不对称的气动外形有利于减少超高层建筑所受的风荷载。但如果将主体结构也按照这样非规则造型进行设计，将成倍的加大主体结构的设计和建造难度，并影响建筑的使用效率，因此超高层建筑主体结构通常采用规则、对称布置的结构形式。如果单纯为了减小高层建筑的风荷载就去改变结构的布置形式，将破坏结构原有的简洁高效性、受力合理性和建筑功能，很多时候是得不偿失的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，该结构打破了传统超高层建筑的几何外形与主体结构一致的惯性思维，能够使高层建筑外幕墙脱离主体结构，不受主体结构几何形态的限制，从而在保证主体结构规则、对称布置的前提下，使建筑外表皮形态设计成有利于减小风荷载的形态，从而达到节省结构造价的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构，设置在建筑主体外围，所述建筑主体包括顶部结构加强层和底部结构加强层，其特征在于，所述幕墙支撑结构包括环梁、径向支撑杆、吊杆和抗扭转件，所述环梁沿竖向设有多层，每一层环梁环绕在建筑主体外围，所述径向支撑杆两端分别与建筑主体和环梁连接，每一层环梁设有多个径向支撑杆，所述吊杆与所有环梁连接，吊杆顶部与顶部结构加强层连接，所述抗扭转件设置在建筑主体与环梁之间；
建筑的幕墙板块安装在环梁上，环梁承担幕墙板块的重力荷载和水平扭矩，所述径向支撑杆将环梁的水平向荷载传递至建筑主体，所述吊杆将环梁的重力荷载传递至建筑主体的竖向承重构件，所述抗扭转件防止环梁产生整体水平扭转。
该幕墙支撑结构在竖向相对建筑主体上下自由移动。
所述吊杆与环梁铰接，将所有环梁串联悬挂于顶部结构加强层与底部结构加强层间。
在最下层的所述环梁上设置有竖向伸缩节点，该竖向伸缩节点与底部结构加强层连接。
所述环梁形状为不规则多边形。
所述径向支撑杆沿环梁按设定间距间隔设置。
所述抗扭转件包括拉索支撑杆和限位支座。
所述的径向支撑杆与建筑主体的连接为铰接，与环梁的连接为刚接。
所述的环梁与建筑主体之间设有内幕墙，该内幕墙沿建筑主体结构楼板边缘设置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、幕墙板块脱离建筑主体布置，其造型可不受主体结构几何限制，从而可实现在主体结构保持规则、简洁、高效的结构布置的同时，利用外幕墙几何形态的变化改善高层建筑的气动外形、降低主体结构的风荷载，从而达到降低结构总造价的目的，丰富了幕墙的表现力，给予了建筑师更多的创作空间。
2、本发明可在沿主体结构外围布置一道内幕墙，将内外幕墙之间的空间形成保温隔热层从而达到降低建筑能耗的效果。同时，可将内外幕墙之间的空间作为高层建筑的开放式共享空间，提供各分区的餐饮、社交等公共配套服务，既丰富了超高层内部的工作和生活体验，又降低了人群下到地面的交通需求，减少了电梯的使用频率，提高了建筑的运营效率，从而进一步降低了能耗，实现绿色环保。
3、本发明径向支撑杆内端铰接以及最下层环梁上设置竖向伸缩节点可使幕墙支撑结构相对建筑主体在竖向相对独立的自由上下移动。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例幕墙支撑结构与主体结构的剖面位置关系；
图3是本发明实施例的俯视剖面图；
图中，1为环梁；2为径向支撑杆；3为吊杆；4为拉索支撑；5为限位支座；6为建筑主体；7为结构加强层；8为悬挑桁架；9为竖向伸缩节点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1～3所示，一种优化高层建筑气动外形的幕墙支撑结构包括环梁1、径向支撑杆2、吊杆3和抗扭转件，本实施例中抗扭转件为拉索支撑杆4和限位支座5，拉索支撑杆4为交叉式支撑杆。
环梁1沿竖向有多层，每一层环绕在建筑主体6外围，幕墙板块固定安装在环梁1上，环梁1的几何尺寸与外幕墙造型匹配，环梁1可以承担幕墙板块的重力荷载和水平扭矩。环梁1的形状可为任意可优化建筑主体气动性能的形状，每一层环梁1的形状可都不一样，本实施例为一圆角三角形。
径向支撑杆2一端与建筑主体6铰接，另一端与环梁1刚接，每一层环梁1上连接多个径向支撑杆2，从而将环梁1的水平向荷载传递至建筑主体6，并且该结构使得幕墙板块在一定范围内可上下移动。径向支撑杆2沿环梁1间隔设置，其间距可调。
吊杆3将所有环梁1串联悬挂于建筑主体6的顶部结构加强层7上设有的悬挑桁架8，并通过悬挑桁架8将环梁1的重力荷载传递至建筑主体6的巨柱及核心筒等竖向承重构件。
限位支座5与拉索支撑杆4设置在环梁1与建筑主体6之间，从而防止环梁1 产生水平扭转，引起幕墙严重变形。
最下方的环梁1位于底部结构加强层7的楼板上方，在所述环梁1上设置竖向伸缩节点9，该竖伸缩节点9为环梁1提供了侧向支撑，同时又能够吸收其一定范围内的竖向变形，径向支撑杆内端铰接以及最下层环梁上设置竖向伸缩节点可使幕墙支撑结构相对建筑主体在竖向相对独立的自由变形(上下移动)。