一种超高层钢结构巨型框架建筑结构技术领域
本发明属于超高层建筑结构技术领域，涉及一种超高层钢结构巨型框架建筑结
构。
背景技术
近几年，随着高层及超高层建筑的不断发展，传统的抗侧力结构形式(如框架结
构、框架-剪力墙结构等)已经无法满足现代高层建筑多功能、综合用途的建筑空间要求，寻
求新的抗侧力结构形式成为工程设计人员所关注的问题之一。
目前，应用比较广泛的超高层建筑结构为框架-核心筒结构，其中，框架设置在核
心筒的外围，由多根巨柱组成，对整体结构进行支撑，以提高结构的抗侧刚度，其材料大多
为钢筋混凝土或钢与钢筋混凝土的混合，并需要配合使用大量的组合构件进行加固，以提
高结构的抵抗侧向荷载及重力荷载能力。但是，为了保证足够的抗风和抗震性能，该结构往
往需要使用较多的巨柱，并使其均匀分散在核心筒的外围，不仅使得整体重量较大，且需耗
费大量钢材，成本较高，还降低了施工的效率。
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抗风和抗震性
能好、用钢量低且施工速度快的超高层钢结构巨型框架建筑结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超高层钢结构巨型框架建筑结构，该建筑结构包括主结构以及设置在主结构
上的次结构，所述的主结构包括核心筒以及设置在核心筒外部的钢结构巨型框架，该钢结
构巨型框架包括多个布设在核心筒外部的巨柱以及将多个巨柱连接在一起的环带桁架，所
述的巨柱为钢管混凝土巨柱，所述的次结构包括多个设置在主结构上的楼盖以及设置在相
邻的两个楼盖之间的重力柱。所述的楼盖沿水平方向设置，多个楼盖沿竖直方向布设在主
结构上。楼盖贯穿核心筒，并向外延伸，将巨柱与核心筒连接在一起。
作为优选的技术方案，所述的重力柱设置在相邻的两个楼盖之间并位于核心筒内
部。
作为优选的技术方案，所述的巨柱的数量为4-12个，所述的巨柱承担侧向荷载以
及钢结构巨型框架整体的重力荷载。
作为优选的技术方案，所述的巨柱沿竖直方向由下到上逐渐趋近于核心筒，即钢
结构巨型框架整体呈锥形。所述的核心筒的直径沿竖直方向由下到上逐渐减小。所述的环
带桁架沿水平方向设置，所述的环带桁架为正多边形环带桁架，所述的巨柱设置在正多边
形环带桁架的各个角处，以便最大限度地发挥巨柱的抗侧刚度。
所述的环带桁架共设有多个，且位于超高层建筑的设备层或避难层，并占据1-2层
楼的高度。环带桁架与巨柱组成的钢结构巨型框架能够抵抗侧向荷载，并同时承担相邻的
两个环带桁架之间的重力柱传递过来的荷载，之后环带桁架将荷载传递至巨柱。
所述的钢管混凝土巨柱包括钢管、设置在钢管内的混凝土以及设置在钢管内的加
劲结构。
所述的钢管为方形钢管。
所述的加劲结构包括互相垂直交叉布设在方形钢管内的隔板，所述的隔板与方形
钢管的内壁相连。所述的隔板将方形钢管的内部分隔为多个区域。
所述的加劲结构还包括设置在隔板8及方形钢管内壁上的加劲板9。
作为优选的技术方案，方形钢管内部的每个区域中，隔板及方形钢管的内壁上均
设有加劲板。
所述的核心筒与巨柱之间设有伸臂桁架。伸臂桁架能够协调核心筒和钢结构巨型
框架之间的变形，主要用于抵抗侧向荷载。
作为优选的技术方案，所述的伸臂桁架共设有多个，且与环带桁架位于相同的楼
层。
所述的楼盖内设有重力梁，该重力梁与重力柱相连。
作为优选的技术方案，所述的重力梁及重力柱均分区设置，相邻的两个环带桁架
之间为一个区段，各个区段之间相互独立，每个区段的顶部或底部设有变形释放装置，以防
止荷载集中聚集，对建筑结构产生不利影响。重力梁及重力柱仅承担本区段内的重力荷载。
所述的核心筒上设有钢支撑。该钢支撑能够提高核心筒的抗侧刚度。
作为优选的技术方案，所述的核心筒为钢核心筒，所述的重力柱为钢柱或钢管混
凝土柱。核心筒可以承担侧向荷载，并同时承担核心筒范围内的重力荷载。
本发明中，环带桁架与巨柱组成的钢结构巨型框架能够抵抗侧向荷载，并同时承
担相邻的两个环带桁架之间的重力柱传递过来的荷载，之后环带桁架将荷载传递至巨柱。
核心筒可以承担侧向荷载，并同时承担核心筒范围内的重力荷载。重力梁及重力柱仅承担
本区段内的重力荷载。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)采用主结构与次结构相配合的二级巨型框架建筑结构，减少了巨柱的数量、重
力柱的截面和钢材的用量，进而降低了成本，不仅具有足够的抗风和抗震性能，同时由于巨
柱数量少，既降低了整体的重量，同时减少了巨柱及其它结构构件对建筑功能的影响，适用
于500m以上的超高层建筑物及超高构筑物中，在有效解决超高层钢结构普遍存在的结构侧
向刚度问题的同时，可显著降低结构的用钢量；
2)采用钢结构体系，建筑结构布置灵活，施工速度快，施工工业化程度高，现场湿
作业少。
附图说明
图1为实施例中建筑结构的整体结构示意图；
图2为实施例中建筑结构的水平剖面结构示意图；
图3为实施例中钢管混凝土巨柱的水平剖面结构示意图；
图中标记说明：
1—核心筒、2—巨柱、3—环带桁架、4—楼盖、5—重力柱、6—钢管、7—混凝土、8—
隔板、9—加劲板、10—伸臂桁架、11—重力梁。
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所示的一种超高层钢结构巨型框架建筑结构，该建筑结构包括主结构以及
设置在主结构上的次结构，如图2所示，主结构包括核心筒1以及设置在核心筒1外部的钢结
构巨型框架，该钢结构巨型框架包括多个布设在核心筒1外部的巨柱2以及将多个巨柱2连
接在一起的环带桁架3，核心筒1上设有钢支撑，巨柱2为钢管混凝土巨柱，核心筒1与巨柱2
之间设有伸臂桁架10。次结构包括多个设置在主结构上的楼盖4以及设置在相邻的两个楼
盖4之间的重力柱5。楼盖4内设有重力梁11，该重力梁11与重力柱5相连。
如图3所示，钢管混凝土巨柱包括钢管6、设置在钢管6内的混凝土7以及设置在钢
管6内的加劲结构。钢管6为方形钢管。加劲结构包括互相垂直交叉布设在方形钢管内的隔
板8，隔板8与方形钢管的内壁相连。加劲结构还包括设置在隔板8及方形钢管内壁上的加劲
板9。
本建筑结构中，环带桁架3与巨柱2组成的钢结构巨型框架能够抵抗侧向荷载，并
同时承担相邻的两个环带桁架3之间的重力柱5传递过来的荷载，之后环带桁架3将荷载传
递至巨柱2。核心筒1可以承担侧向荷载，并同时承担核心筒1范围内的重力荷载。重力梁11
及重力柱5均分区设置，相邻的两个环带桁架3之间为一个区段，重力梁11及重力柱5仅承担
本区段内的重力荷载。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。
熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般
原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领
域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的
保护范围之内。