一种强化抗风及抗震式高层标志塔结构技术领域
本发明涉及一种高层标志塔结构，特别是涉及一种强化抗风及抗震式高层标志塔
结构，适用于公园等旅游景观场合。属于高层建筑结构技术领域。
背景技术
随着旅游业的快速发展，旅游经济的开发已成为各地经济增长的一个重要方向，
各地不断涌现各种主体游乐园。游乐园为了突出自身特点，均会设计地标式的标志物，该类
标志物形状奇特，而且有追求高、大的趋势。随着标志物的发展，国内已出现60米以上的标
志塔，并且兼顾表演功能，该类标志塔已经达到超高层建筑结构高度，对风和地震敏感，若
发生安全事故会对人民生命财产和社会舆论产生较大影响。
现有技术中，传统的公园标志物多采用钢网编织外喷混凝土、玻璃钢一体成型或
拼装成型，稍大型标志物采用轻钢骨架内支撑。由于此类轻钢骨架内支撑的抗风、抗震能力
较弱，因此无法满足超大型标志物受力需要，存在结构刚度低、耐地震能力差等安全隐患。
发明内容
本发明的目的于，是为了解决现有的高层标志塔结构存在结构刚度低、耐地震能
力差等问题，提供一种强化抗风及抗震式高层标志塔结构。具有结构刚度大、抗风及抗震能
力强等特点。
本发明的目的可以通过以下的技术方案达到：
一种强化抗风及抗震式高层标志塔结构，包括基本框架结构和外部造型结构，其
结构特点在于：所述基本框架包括梁柱结构、剪力墙结构、斜撑及局部转换结构和切片层结
构；所述切片层结构由若干个切片层构成，所述切片层等间距设置并通过梁柱结构定型，各
切片层的构造不同、形状各异，在二切片层之间各设置剪力墙、形成剪力墙结构，在构造不
同、形状各异的切片层之间设置斜撑及局部转换梁，构成斜撑及局部转换结构；通过梁柱结
构、剪力墙结构对切片层结构的定型及加强连接，以及通过斜撑及局部转换结构对构造不
同、形状各异的切片层的加强连接，构成强化抗风及抗震结构；所述外部造型结构由幕墙轻
钢结构构成。
本发明的目的还可以通过以下的技术方案达到：
进一步地，所述高层标志塔结构整体呈立式鲸鲨状，从标志塔底面到十米处为楼
层结构，十米以上为鲸鲨标志塔塔体部分，从十米处开始，每隔四米设置一个切片层，共设
的14个切片层、形成切片层结构，各个切片层的相隔为4米，每个切片层的构造、形状均对应
建筑设计图在对应高度的水平截面形状，所述的切片层结构由钢筋混凝土施工固定，各个
切片层和各种梁柱构成了基本框架结构的梁柱结构，基本框架结构的固定与支承部分还包
括了剪力墙结构、斜撑和局部转换结构，在施工过程中切片层结构配合剪力墙结构、斜撑与
局部转换结构，将复杂的空间造型简化为楼层结构，基本框架结构的施工逐层进行，下层的
切片层实现施工后为上层的切片层提供受力支点和施工平台。
进一步地，位于第十米、第十四米和第十八米位置的切片层各为长方形结构，各长
方体结构的四个角和四条边的中间位置设有柱连接端，各长方体结构设有二个等边式“L”
形剪力墙边，各长方体结构四条边中间位置的柱连接端通过钢筋连接、形成加强型连接结
构；在第十米、第十四米位置的长方形结构中非剪力墙边位置的框体内各设有钢加强框，在
第十八米位置的长方形结构中剪力墙边位置的框体内各设有钢加强框；二个等边式“L”形
剪力墙边构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第二十二米高位置的切片层，包括一梯形框和一三角形框，所述梯
形框和三角形框具有相同的底边，梯形框中分为长方形框体和梯形框体，在长方形框体和
梯形框体，在长方形框体和梯形框体的角位各设有柱连接端，在三角形框的顶角和底角各
设有柱连接端；所述长方形框体内设有钢加强框，长方形框体构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第二十六米高位置和三十米高位置的切片层，包括一近似椭圆形
框，在近似椭圆形框内设有一长方形框体，该长方形框体有三个角位于近似椭圆形框的边
上，另一个角沿长方形框体的长边、短边延伸后与近似椭圆形框的边连接并在所述连接处
设置柱连接端，在长方形框体的四个角各设有柱连接端，通过近似椭圆形框边线与所述柱
连接端的连接，形成若干个弧形框体结构；所述长方形框体内设有钢加强框，所述长方形框
体构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第三十四米高位置、三十八米高位置和四十二米位置的切片层，包
括一椭圆形框，在椭圆形框内设有一长方形框体，该长方形框体有一个角位于椭圆形框的
边上，另三个角沿长方形框体的长边、短边延伸后与椭圆形框的边连接并在所述连接处设
置柱连接端，在长方形框体的四个角各设有柱连接端，通过椭圆形框边线与所述柱连接端
的连接，形成若干个弧形框体结构；所述长方形框体内设有钢加强框，在长方形框体外设有
钢加强框，所述长方形框体构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第四十六米高位置和五十米位置的切片层，包括一椭圆形框，在椭
圆形框内设有一“L”形剪力墙边，该“L”形剪力墙边的端部连接在椭圆形框的边上或通过延
伸连接在椭圆形框的边上并在连接处设置柱连接端，通过椭圆形框边线与所述柱连接端的
连接，形成若干个弧形框体结构；所述“L”形剪力墙边与椭圆形框边围成的框体内设有钢加
强框，在“L”形剪力墙边与椭圆形框边围成的框体外设有钢加强框，所述“L”形剪力墙边构
成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，高层标志塔结构的局部复杂的造型，包括鱼嘴、鱼鳍及不同形状及构造
的切片层之间，采用轻钢结构骨架，轻钢结构骨架支撑点设定在切片层结构的切片层混凝
土之上。
进一步地，外部造型结构，从十米处的第一个切片层开始，每个切片层的切面与对
应高度的水平截面形状吻合，各切层的构造和形状与鲸鲨标志塔的形状对应，即(参照图
2—图15，图2至图15分别对应基本框架结构图的各个切片层结构)各个高度切片层的叠加
效果构成了鲸鲨标志塔的大致外型。
进一步地，采用成熟的钢筋混凝土技术，对梁柱结构进行定型和固定，通过剪力墙
结构、斜撑与局部转换结构提高塔体各个切片层结构的支承稳固性。
本发明具有以下突出的有益效果：
1、本发明的基本框架包括梁柱结构、剪力墙结构、斜撑及局部转换结构和切片层
结构；所述切片层结构由若干个切片层构成，所述切片层等间距设置并通过梁柱结构定型，
各切片层的构造不同、形状各异，在二切片层之间各设置剪力墙、形成剪力墙结构，在构造
不同、形状各异的切片层之间设置斜撑及局部转换梁，构成斜撑及局部转换结构；通过梁柱
结构、剪力墙结构对切片层结构的定型及加强连接，以及通过斜撑及局部转换结构对构造
不同、形状各异的切片层的加强连接，构成强化抗风及抗震结构；因此能够解决现有的高层
标志塔结构存在结构刚度低、耐地震能力差等问题，具有结构刚度大、抗风及抗震能力强等
空出的有益效果。
2、本发明采用等距截面的方式，将高层复杂结构的标志塔转换为平楼层结构，采
用传统成熟的混凝土施工工艺实现施工，降低了对施工团队的技术要求，并且大大降低了
施工工期和工程造价，在结构定位方面，也降低了复杂结构的定位难度，采用等距截面的方
式对标志塔作大致规划，并通过常规框架和剪力墙结构将标志塔简化，类似楼层结构的施
工方式大大降低了施工难度和工程成本。
3、本发明在外部造型上，选用了幕墙轻钢结构施工技术进行施工，对于较复杂的
结构部分采用轻钢结构骨架施工技术，轻钢结构骨架支撑在各个切片层混凝土结构上，有
效减低钢结构支承跨度，由于等距截面结构的存在，整个外部造型施工更方便，也便于对局
部的整改或优化，提高了标志塔的外观美感，更吸引游客眼球，具有较强的可观赏性。
4、本发明与传统钢网编织外喷混凝土、玻璃钢一体成型和拼装成型的结构对比，
受力上限大有提升，在满足超大型标志物的受力需求的前提下，具有更强的稳固性，耐地
震，耐飓风，达到了更高的标志物安全性能指标。
附图说明
图1为本发明应用在某海洋王国的ICON标志塔基本框架结构图。
图2为ICON标志塔10m标高平面结构图。
图3为ICON标志塔14m标高平面结构图。
图4为ICON标志塔18m标高平面结构图。
图5为ICON标志塔22m标高平面结构图。
图6为ICON标志塔26m标高平面结构图。
图7为ICON标志塔30m标高平面结构图。
图8为ICON标志塔34m标高平面结构图。
图9为ICON标志塔38m标高平面结构图。
图10为ICON标志塔42m标高平面结构图。
图11为ICON标志塔46m标高平面结构图。
图12为ICON标志塔50m标高平面结构图。
图13为ICON标志塔54m标高平面结构图。
图14为ICON标志塔58m标高平面结构图。
图15为ICON标志塔62m标高平面结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例1：
参照图1，本实施例包括基本框架结构1和外部造型结构，所述基本框架1包括梁柱
结构101、剪力墙结构102、斜撑及局部转换结构103和切片层104结构；所述切片层结构104
由若干个切片层构成，所述切片层等间距设置并通过梁柱结构101定型，各切片层的构造不
同、形状各异，在二切片层之间各设置剪力墙、形成剪力墙结构102，在构造不同、形状各异
的切片层之间设置斜撑及局部转换梁，构成斜撑及局部转换结构103；通过梁柱结构101、剪
力墙结构102对切片层104结构的定型及加强连接，以及通过斜撑及局部转换结构103对构
造不同、形状各异的切片层的加强连接，构成强化抗风及抗震结构；所述外部造型结构由幕
墙轻钢结构构成。
本实施例中：
所述高层标志塔结构整体呈立式鲸鲨状，从标志塔底面到十米处为楼层结构，十
米以上为鲸鲨标志塔塔体部分，从十米处开始，每隔四米设置一个切片层，共设的14个切片
层、形成切片层结构，各个切片层的相隔为4米，每个切片层的构造、形状均对应建筑设计图
在对应高度的水平截面形状，所述的切片层结构由钢筋混凝土施工固定，各个切片层和各
种梁柱构成了基本框架结构的梁柱结构，基本框架结构的固定与支承部分还包括了剪力墙
结构、斜撑和局部转换结构，在施工过程中切片层结构配合剪力墙结构、斜撑与局部转换结
构，将复杂的空间造型简化为楼层结构，基本框架结构的施工逐层进行，下层的切片层实现
施工后为上层的切片层提供受力支点和施工平台。
位于第十米、第十四米和第十八米位置的切片层各为长方形结构3，各长方体结构
3的四个角和四条边的中间位置设有柱连接端3-1，各长方体结构3设有二个等边式“L”形剪
力墙边3-2，各长方体结构3四条边中间位置的柱连接端通过钢筋连接、形成加强型连接结
构；在第十米、第十四米位置的长方形结构3中非剪力墙边位置的框体内各设有钢加强框3-
3，在第十八米位置的长方形结构3中剪力墙边位置的框体内各设有钢加强框3-4；二个等边
式“L”形剪力墙边3-2构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第二十二米高位置的切片层，包括一梯形框4和一三角形框5，所述
梯形框4和三角形框5具有相同的底边，梯形框4中分为长方形框体4-1和梯形框体4-2，在长
方形框体4-1和梯形框体4-2，在长方形框体4-1和梯形框体4-2的角位各设有柱连接端，在
三角形框5的顶角和底角各设有柱连接端；所述长方形框体4-1内设有钢加强框4-3，长方形
框体4-1构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第二十六米高位置和三十米高位置的切片层，包括一近似椭圆形
框6，在近似椭圆形框内设有一长方形框体6-1，该长方形框体6-1有三个角位于近似椭圆形
框6的边上，另一个角沿长方形框体6-1的长边、短边延伸后与近似椭圆形框6的边连接并在
所述连接处设置柱连接端，在长方形框体6-1的四个角各设有柱连接端，通过近似椭圆形框
6边线与所述柱连接端的连接，形成若干个弧形框体结构；所述长方形框体6-1内设有钢加
强框6-2，所述长方形框体6-1构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第三十四米高位置、三十八米高位置和四十二米位置的切片层，包
括一椭圆形框7，在椭圆形框7内设有一长方形框体7-1，该长方形框体7-1有一个角位于椭
圆形框7的边上，另三个角沿长方形框体7-1的长边、短边延伸后与椭圆形框7的边连接并在
所述连接处设置柱连接端，在长方形框体7-1的四个角各设有柱连接端，通过椭圆形框7边
线与所述柱连接端的连接，形成若干个弧形框体结构；所述长方形框体7-1内设有钢加强框
7-2，在长方形框体7-1外设有钢加强框7-3，所述长方形框体7-1构成向上延伸剪力墙基础。
进一步地，位于第四十六米高位置和五十米位置的切片层，包括一椭圆形框8，在
椭圆形框8内设有一“L”形剪力墙边8-1，该“L”形剪力墙边8-1的端部连接在椭圆形框8的边
上或通过延伸连接在椭圆形框8的边上并在连接处设置柱连接端，通过椭圆形框8边线与所
述柱连接端的连接，形成若干个弧形框体结构；所述“L”形剪力墙边8-1与椭圆形框8边围成
的框体内设有钢加强框8-2，在“L”形剪力墙边8-1与椭圆形框8边围成的框体外设有钢加强
框8-3，所述“L”形剪力墙边8-1构成向上延伸剪力墙基础。
实际施工时，所述切片层等间距设置并通过梁柱结构101定型、钢筋混凝土施工固
定；所述切片层104层间设多面剪力墙102，局部复杂结构采用斜撑与局部转换103支承；所
述切片层104与建筑设计图对应高度的横截面结构形状一致；所述外部造型使用幕墙轻钢
结构施工。
本实施例是某海洋王国的ICON标志塔，该标志塔位于整个园区中轴线的尽端，为
整个园区的亮点与标志，其建筑造型为一条跃出水面的鲸鲨，结构总高度达到62米，是全园
区的制高点。该ICON标志塔整体呈立式鲸鲨状，从的标志塔底面到十米处为楼层结构，可设
大型展馆，十米以上为鲸鲨标志塔塔体部分，以十米处开始，每隔四米设置一个切片层，共
设的14个切片层、形成切片层结构104，各个切片层的相隔为4米，每个切片层的构造、形状
均对应建筑设计图在对应高度的水平截面形状，所述的切片层结构104由钢筋混凝土施工
固定，各个切片层和各种梁柱构成了基本框架结构1的梁柱结构101，基本框架结构1的固定
与支承部分还包括了剪力墙结构102、斜撑和局部转换结构103，在施工过程中切片层结构
104配合剪力墙结构102、斜撑与局部转换结构103，将复杂的空间造型简化为楼层结构，基
本框架结构1的施工逐层进行，下层的切片层实现施工后为上层的切片层提供受力支点和
施工平台。
ICON标志塔的外部造型是在基本框架结构1竣工后另行施工，采用幕墙轻钢结构
技术。塔体的外墻围护采用幕墙施工(幕墙施工技术属本领域普通技术人员所具备的常识，
在此不再赘述)，局部复杂的造型，如鱼嘴、鱼鳍等，采用轻钢结构骨架完成，轻钢结构骨架
支撑点设定在切片层结构104的切片层混凝土之上。
外部造型结构，从十米处的第一个切片层开始，每个切片层的切面与对应高度的
水平截面形状吻合，各切层的构造和形状与鲸鲨标志塔的形状对应，即(参照图2—图15，图
2至图15分别对应基本框架结构图的各个切片层结构)各个高度切片层的叠加效果构成了
鲸鲨标志塔的大致外型。切片层结构104位置和形状确定后，大大降低了后期施工难度和施
工工期，将复杂的鲸鲨标志塔结构分段施工，采用成熟的钢筋混凝土技术，对梁柱结构101
进行定型和固定，通过剪力墙结构102、斜撑与局部转换结构103提高塔体各个切片层结构
104的支承稳固性，将塔体基本框架结构1简化为类似楼层结构的方式进行施工，不仅能提
高超大型标志塔的抗风抗震能力，而且也大大提高了塔体的支承性能。
本实施例采用成熟的钢筋混凝土技术，对梁柱结构进行定型和固定，通过剪力墙
结构、斜撑与局部转换结构提高塔体各个切片层结构的支承稳固性。
本发明解决了传统标志塔存在的结构刚度低、耐地震能力差、施工困难，工程造价
高等问题。
上面结合附图和实施例对本发明一种新型的高层标志塔结构作了进一步的详细
说明，但本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明构思下做出的各种替换或变形，均属
于本发明要求保护的范围。