專利名稱：一種觀光標(biāo)志塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木建筑工程領(lǐng)域，屬于塔桅結(jié)構(gòu)工程建造技術(shù)，特別涉及一種觀光標(biāo)志塔，結(jié)構(gòu)類型為空間鋼結(jié)構(gòu)，具體為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)、外的高聳結(jié)構(gòu)主要有電視塔、無線電塔、微波塔、輸電線路塔、旅游、觀光、紀(jì)念塔，主要分為鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu))。其中鋼結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)鋼材強(qiáng)度高、塑性和韌性好、具有勻質(zhì)等向體性能、可焊可裝配、整體穩(wěn)定性好、整體重量輕等。國內(nèi)、外采用“鋼結(jié)構(gòu)”的高塔建筑概況見下表。
國內(nèi)、外采用“鋼結(jié)構(gòu)”的高塔建筑概況表


現(xiàn)有的絕大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)高塔，其鋼結(jié)構(gòu)外面除了防火、防銹涂層等保護(hù)層以外，鋼桿件都裸露在外，鋼塔本身都沒有外裝飾材料，鋼構(gòu)件的組合體就作為建筑的外觀效果。結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)是主要承受風(fēng)荷載。鋼桿件的截面越小，其受到的風(fēng)荷載作用就越小。當(dāng)建筑的風(fēng)格形式或功能上要求鋼結(jié)構(gòu)塔具有傾斜三棱錐的外觀形體，并承受較大的外附裝飾恒荷載時，原有的“型鋼桿件空間桁架結(jié)構(gòu)、平面桁架組合結(jié)構(gòu)、桿件組合結(jié)構(gòu)”等的抗風(fēng)、抗震性能均不足以滿足以上的建筑形式要求，因此需要設(shè)計出一種適合斜三棱錐的建筑造型、并能夠承受較大外附裝飾荷載(是已經(jīng)建成的外裝飾荷載最大的鋼結(jié)構(gòu)高塔，裝飾石材幕墻重量約為90kg/m2)、同時適應(yīng)現(xiàn)有材料及加工技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種觀光標(biāo)志塔，設(shè)計出一種結(jié)合斜三棱錐的建筑造型、能夠承受較大外附裝飾荷載、并適應(yīng)現(xiàn)有材料及加工技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系，同時滿足高聳結(jié)構(gòu)所應(yīng)有的抗風(fēng)、抗震、抗裹冰等性能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種觀光標(biāo)志塔，該觀光標(biāo)志塔包括塔基和觀光塔，所述塔基為一平臺，所述觀光塔垂直矗立于所述塔基上，所述觀光塔下部為筒體，所述筒體為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，所述觀光塔上部為觀光廳，所述觀光廳底為懸挑鋼結(jié)構(gòu)，所述觀光廳頂為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
所述標(biāo)志塔包括有三棱錐錐臺部和三棱錐頂尖部；所述三棱錐錐臺部包括桁架柱和桁架梁，所述桁架柱由多個格構(gòu)柱通過法蘭連接而成并作為所述三棱錐的三根棱線，多個由格構(gòu)單元焊接而成的所述桁架梁通過與所述三棱錐底面平行的方式分多個平行層與所述桁架柱之間通過法蘭連接；所述三棱錐頂尖部為由鋼管焊接的一體結(jié)構(gòu)，所述三棱錐頂尖部的三根棱線為沿所述三棱錐錐臺部的桁架柱焊接延伸的鋼管。
所述塔基為人工挖孔灌注樁。
所述觀光標(biāo)志塔還包括一標(biāo)志塔，所述標(biāo)志塔通過一柔性連接體與所述觀光塔相連呈H型矗立于所述塔基上，所述標(biāo)志塔為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)，所述空間桁架式框架結(jié)構(gòu)由焊接鋼管桿件、法蘭連接。
所述筒體采用挖孔灌注樁，所述筒體為型鋼砼結(jié)構(gòu)；所述觀光廳為H型鋼結(jié)構(gòu)，包括觀光平臺、觀光塔頂，所述觀光平臺采用鋼骨砼結(jié)構(gòu)，所述觀光塔頂采用懸挑網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；所述H型鋼結(jié)構(gòu)分為H型鋼柱和H型鋼梁，柱與塔基埋件連接為焊接，梁與柱及梁與梁安裝時，腹板之間采用高強(qiáng)度螺栓連接，翼緣板為焊接及螺栓連接。
所述塔基與所述標(biāo)志塔相連的部分采用傾斜預(yù)埋錨栓及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
所述標(biāo)志塔帶有外圍裝飾結(jié)構(gòu)。
所述標(biāo)志塔的塔身外干掛石材幕墻，塔頂鋼結(jié)構(gòu)外為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。
所述標(biāo)志塔為一向觀光塔方向傾斜的斜塔。
所述斜塔為不等邊斜三棱錐形。
所述斜塔的兩棱與其底面的夾角大于50°小于65°，另一棱與其底面的夾角大于90°小于110°。
所述斜塔的三條棱與其底面的夾角分別為64.69°、64.69°、99.68°。
本發(fā)明集觀光標(biāo)志于一體，能夠承受較大外附裝飾荷載、并適應(yīng)現(xiàn)有材料及加工技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系，同時滿足高聳結(jié)構(gòu)所應(yīng)有的抗風(fēng)、抗震、抗裹冰等性能。


圖1為本發(fā)明的總體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的總體的結(jié)構(gòu)透視圖；圖3為本發(fā)明的標(biāo)志塔的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
如圖1、2所示，本發(fā)明的觀光標(biāo)志塔包括塔基9和觀光塔，所述觀光塔垂直矗立于所述塔基9上，所述觀光塔下部為筒體1，所述筒體1為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，所述觀光塔上部為觀光廳2，所述觀光廳底22為懸挑鋼結(jié)構(gòu)，所述觀光廳頂24為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。所述觀光標(biāo)志塔還包括一標(biāo)志塔3，所述標(biāo)志塔3通過一柔性連接體13與所述觀光塔相連呈H型矗立于所述塔基上，所述標(biāo)志塔3為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，所述空間桁架式框架結(jié)構(gòu)由.
焊接鋼管桿件、法蘭連接。并且，在標(biāo)志塔3外裝飾有石材幕墻4和玻璃幕墻5。
本發(fā)明的建筑設(shè)計方案100m主體塔身采用三角錐體，通過頂點(diǎn)拉伸變形，重心偏移，使塔身呈物理學(xué)中“不穩(wěn)定平衡”狀態(tài)，以內(nèi)在的不穩(wěn)定的傾斜動勢，打破平衡對稱的格局，非對稱的格局形成了震撼的視覺效果，并以此隱喻海爾企業(yè)著名“斜坡理論”。
立面造型具有極強(qiáng)的標(biāo)識性，標(biāo)志塔突出體現(xiàn)了“斜坡”的理論，飛碟型觀光廳的環(huán)繞俯視玻璃幕墻明亮通透、晶瑩輕巧、采光充分，可以俯瞰整個海爾工業(yè)園，就像一個空中飛碟，標(biāo)志塔和觀光廳的結(jié)合角度經(jīng)過了反復(fù)推敲，相連接的地方構(gòu)造合理，使得三棱錐的尺度與觀光廳的體型達(dá)到了和諧和統(tǒng)一，所以觀光廳又稱“時空飛碟”。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案設(shè)計原則采用概率極限狀態(tài)設(shè)計方法，以可靠指標(biāo)度量高聳結(jié)構(gòu)的可靠度，以分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行計算，考慮A類地面粗糙度、50年重現(xiàn)期基本風(fēng)荷載、恒荷載、活荷載、裹冰荷載等荷載，進(jìn)行了在風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(50年重現(xiàn)期基本風(fēng)荷載0.6kN/m2)作用下的抗風(fēng)設(shè)計，按照6度設(shè)防烈度采取抗震構(gòu)造措施；工程基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁，觀光塔筒體為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，標(biāo)高36.0m以上為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，觀光廳底為懸挑鋼結(jié)構(gòu)，觀光廳頂為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。斜三棱錐形標(biāo)志塔為空間桁架式框架(space trussed frame)結(jié)構(gòu)，焊接鋼管桿件、法蘭連接，基礎(chǔ)采用傾斜預(yù)埋錨栓及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。標(biāo)志塔塔身外干掛石材幕墻，塔頂鋼結(jié)構(gòu)外為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。建筑底層的裙房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(部分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土)。三棱錐形斜塔的主體三個面傾斜，體現(xiàn)“斜坡”理論的2個桁架柱與水平底面夾角64.69°，受壓桁架柱與其水平底面夾角99.68°。鋼結(jié)構(gòu)全部采用Q345特種合金鋼材，單元體構(gòu)件的連接全部用法蘭。
海爾觀光塔的標(biāo)志塔，是帶有外圍裝飾結(jié)構(gòu)的三棱錐形“斜塔”，向觀光塔方向傾斜，所述斜塔的兩棱與其底面的夾角大于50°小于65°，另一棱與其底面的夾角大于90°小于110°。實(shí)踐中優(yōu)選的，三條棱與其底面的夾角分別為64.69°、64.69°、99.68°。斜塔采用了“空間桁架式框架”(或稱巨型桁框架)結(jié)構(gòu)，輔以設(shè)置“組合式斜桿和橫桿”。
斜塔為不等邊斜三棱錐形，方案設(shè)計考慮選用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計難點(diǎn)“三棱錐形筒中筒混凝土結(jié)構(gòu)”或“三棱錐形混凝土(外)筒結(jié)構(gòu)”的優(yōu)化設(shè)計(塔筒變形、附加彎矩、截面、裂縫寬度等)，塔頂玻璃幕墻與混凝土筒體的連接構(gòu)造處理。
如采用空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)三個鋼筋砼支墩柱，可能出現(xiàn)前面柱受壓，后邊兩個(或兩個以上)柱受拉，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系選型及抗震、抗風(fēng)、抗傾覆等優(yōu)化設(shè)計；體系選擇考慮采用鋼管筒體結(jié)構(gòu)(如日本千葉港瞭望塔)，多邊形格構(gòu)式鋼管結(jié)構(gòu)(俄羅斯圣彼得堡電視塔)，空間桁架(如日本水戶藝術(shù)館瞭望塔)，空間桁架式框架(如亞美尼亞埃里溫電視塔)等結(jié)構(gòu)型式；
本發(fā)明較佳的采用專有的“桁架柱”→“桁架梁”→“桁框架之間的組合式斜桿和橫桿”的安裝工藝。
采用其他結(jié)構(gòu)型式鋼管混凝土，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)等。
如果采用空間桁架結(jié)構(gòu)，以焊接鋼管作為鋼結(jié)構(gòu)的基本組成部件，則需要考慮在選擇以上某一種結(jié)構(gòu)時的最合理的單元，此單元(鋼梁、鋼柱、鋼桁架、或其他構(gòu)件、部件)需要在工廠加工，并最大限度的有利于現(xiàn)場組裝，同時考慮吊裝設(shè)備的能力。
如果采用空間桁架結(jié)構(gòu)，考慮采用現(xiàn)場等強(qiáng)焊接，或工廠預(yù)先制作結(jié)構(gòu)單元、現(xiàn)場用高強(qiáng)螺栓法蘭連接，或者其他連接方式。
如果采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)考慮開發(fā)選用C50或C60(f60天)高性能混凝土。并考慮在受壓部位采用“鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)”。采用fptk≥1860MPa鋼鉸線。
如果采用空間桁架結(jié)構(gòu)，鋼管結(jié)構(gòu)考慮采用無縫鋼管、鋼板卷制鋼管等。
鋼管材料考慮采用Q345B、C、D、E等。
連接件大六角頭高強(qiáng)螺栓。
結(jié)構(gòu)主體與外墻龍骨、石材幕墻的連接方法如果采用空間桁架結(jié)構(gòu)，石材幕墻龍骨不能直接與鋼結(jié)構(gòu)焊接，需要研究專用的結(jié)構(gòu)連接方法，考慮采用附著式小型桁架結(jié)構(gòu)，解決斜塔鋼結(jié)構(gòu)干掛花崗巖的難題。
斜塔結(jié)構(gòu)施工技術(shù)如果采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重點(diǎn)解決模板、腳手架的支設(shè)，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)在施工中的側(cè)向位移、整體平整度控制；預(yù)應(yīng)力斜向張拉、錨固、灌漿等。
如果采用空間桁架結(jié)構(gòu)重點(diǎn)解決斜塔鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠焊接、柱腳錨栓質(zhì)量控制、鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝就位。
本發(fā)明實(shí)施達(dá)到的技術(shù)效果，進(jìn)行了斜塔空間結(jié)構(gòu)選型研究與動力分析，采用空間鋼結(jié)構(gòu)三棱錐形巨型管桁架斜塔結(jié)構(gòu)體系，成功解決了斜塔結(jié)構(gòu)選型難題；通過復(fù)雜有序的桁架式框架構(gòu)件(桁框架梁、桁框架柱、撐桿、連系桿等)組成了嚴(yán)密的“空間桁架式框架結(jié)構(gòu)體系”，具有了足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，該傾斜鋼結(jié)構(gòu)可以滿足承受使用荷載(主要是水平風(fēng)荷載)，結(jié)構(gòu)的安全等級達(dá)到了規(guī)范要求的“二級”。
權(quán)利要求
1.一種觀光標(biāo)志塔，其特征在于，該觀光標(biāo)志塔包括塔基和觀光塔，所述塔基為一平臺，所述觀光塔垂直矗立于所述塔基上，所述觀光塔下部為筒體，所述筒體為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，所述觀光塔上部為觀光廳，所述觀光廳底為懸挑鋼結(jié)構(gòu)，所述觀光廳頂為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述筒體采用挖孔灌注樁，所述筒體采用挖孔灌注樁，所述筒體為型鋼砼結(jié)構(gòu)；所述觀光廳包括觀光平臺、觀光塔頂，所述觀光平臺采用型鋼-砼組合結(jié)構(gòu)，所述觀光塔頂采用懸挑網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；所述H型鋼結(jié)構(gòu)分為H型鋼柱和H型鋼梁，柱與埋件連接為焊接，梁與柱及梁與梁安裝時，腹板之間采用高強(qiáng)度螺栓連接，翼緣板為焊接及螺栓連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述塔基為人工挖孔灌注樁。
4.如權(quán)利要求1或2所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述觀光標(biāo)志塔還包括一標(biāo)志塔，所述標(biāo)志塔通過一柔性連接體與所述觀光塔相連呈H型矗立于所述塔基上，所述標(biāo)志塔為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)，所述空間桁架式框架結(jié)構(gòu)由焊接鋼管桿件、法蘭連接。
5.如權(quán)利要求4所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述標(biāo)志塔包括有三棱錐錐臺部和三棱錐頂尖部；所述三棱錐錐臺部包括桁架柱和桁架梁，所述桁架柱由多個格構(gòu)柱單元通過法蘭連接而成并作為所述三棱錐的三根棱線，多個由格構(gòu)單元焊接而成的所述桁架梁通過與所述三棱錐底面平行的方式分多個平行層在所述桁架柱之間通過法蘭連接；所述三棱錐頂尖部為由鋼管焊接的一體結(jié)構(gòu)，所述三棱錐頂尖部的三根棱線為沿所述三棱錐錐臺部的桁架柱焊接延伸的鋼管。
6.如權(quán)利要求5所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述塔基與所述標(biāo)志塔相連的部分采用傾斜預(yù)埋錨栓及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求5所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，該標(biāo)志塔帶有外圍裝飾結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求5所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，該標(biāo)志塔的塔身外干掛石材幕墻，塔頂鋼結(jié)構(gòu)外為玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求5所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述標(biāo)志塔為一向觀光塔方向傾斜的斜塔。
10.如權(quán)利要求9所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述斜塔為不等邊斜三棱錐形。
11.如權(quán)利要求10所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述斜塔的兩棱與其底面的夾角大于50°小于65°，另一棱與其底面的夾角大于90°小于110°。
12.如權(quán)利要求11所述的觀光標(biāo)志塔，其特征在于，所述斜塔的三條棱與其底面的夾角分別為64.69°、64.69°、99.68°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觀光標(biāo)志塔，該觀光標(biāo)志塔包括塔基和觀光塔，所述塔基為一平臺，所述觀光塔垂直矗立于所述塔基上，所述觀光塔下部為筒體，所述筒體為混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，所述觀光塔上部為觀光廳，所述觀光廳底為懸挑鋼結(jié)構(gòu)，所述觀光廳頂為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。所述觀光標(biāo)志塔還包括一標(biāo)志塔，所述標(biāo)志塔通過一連接體與所述觀光塔相連呈H型矗立于所述塔基上，所述標(biāo)志塔為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)，所述空間桁架式框架結(jié)構(gòu)由焊接鋼管桿件、法蘭連接。該觀光標(biāo)志塔能夠承受較大外附裝飾荷載、并適應(yīng)現(xiàn)有材料及加工技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系，同時滿足高聳結(jié)構(gòu)所應(yīng)有的抗風(fēng)、抗震、抗裹冰等性能。
文檔編號E04C3/00GK1727617SQ200410009389
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者陸道淵, 翁偉, 汪大綏, 凌本利, 李敏, 于建中, 徐愛杰, 宋仁海, 魏順元, 王冬 申請人:華東建筑設(shè)計研究院有限公司, 中國建筑第八工程局第一建筑公司青島分公司, 青島海爾資產(chǎn)經(jīng)營有限公司