专利名称：一种观光标志塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木建筑工程领域，属于塔桅结构工程建造技术，特别涉及一种观光标志塔，结构类型为空间钢结构，具体为空间桁架式框架结构。
背景技术：
国内、外的高耸结构主要有电视塔、无线电塔、微波塔、输电线路塔、旅游、观光、纪念塔，主要分为钢结构和钢筋混凝土结构(包括预应力混凝土结构)。其中钢结构有以下优点钢材强度高、塑性和韧性好、具有匀质等向体性能、可焊可装配、整体稳定性好、整体重量轻等。国内、外采用“钢结构”的高塔建筑概况见下表。
国内、外采用“钢结构”的高塔建筑概况表
现有的绝大多数钢结构高塔，其钢结构外面除了防火、防锈涂层等保护层以外，钢杆件都裸露在外，钢塔本身都没有外装饰材料，钢构件的组合体就作为建筑的外观效果。结构的受力特点是主要承受风荷载。钢杆件的截面越小，其受到的风荷载作用就越小。当建筑的风格形式或功能上要求钢结构塔具有倾斜三棱锥的外观形体，并承受较大的外附装饰恒荷载时，原有的“型钢杆件空间桁架结构、平面桁架组合结构、杆件组合结构”等的抗风、抗震性能均不足以满足以上的建筑形式要求，因此需要设计出一种适合斜三棱锥的建筑造型、并能够承受较大外附装饰荷载(是已经建成的外装饰荷载最大的钢结构高塔，装饰石材幕墙重量约为90kg/m2)、同时适应现有材料及加工技术的结构体系。
发明内容
本发明的目的在于提出一种观光标志塔，设计出一种结合斜三棱锥的建筑造型、能够承受较大外附装饰荷载、并适应现有材料及加工技术的结构体系，同时满足高耸结构所应有的抗风、抗震、抗裹冰等性能。
本发明的目的是这样实现的本发明公开了一种观光标志塔，该观光标志塔包括塔基和观光塔，所述塔基为一平台，所述观光塔垂直矗立于所述塔基上，所述观光塔下部为筒体，所述筒体为混凝土剪力墙结构，所述观光塔上部为观光厅，所述观光厅底为悬挑钢结构，所述观光厅顶为正放四角锥螺栓球节点空间网架结构。
所述标志塔包括有三棱锥锥台部和三棱锥顶尖部；所述三棱锥锥台部包括桁架柱和桁架梁，所述桁架柱由多个格构柱通过法兰连接而成并作为所述三棱锥的三根棱线，多个由格构单元焊接而成的所述桁架梁通过与所述三棱锥底面平行的方式分多个平行层与所述桁架柱之间通过法兰连接；所述三棱锥顶尖部为由钢管焊接的一体结构，所述三棱锥顶尖部的三根棱线为沿所述三棱锥锥台部的桁架柱焊接延伸的钢管。
所述塔基为人工挖孔灌注桩。
所述观光标志塔还包括一标志塔，所述标志塔通过一柔性连接体与所述观光塔相连呈H型矗立于所述塔基上，所述标志塔为空间桁架式框架结构，所述空间桁架式框架结构由焊接钢管杆件、法兰连接。
所述筒体采用挖孔灌注桩，所述筒体为型钢砼结构；所述观光厅为H型钢结构，包括观光平台、观光塔顶，所述观光平台采用钢骨砼结构，所述观光塔顶采用悬挑网架结构；所述H型钢结构分为H型钢柱和H型钢梁，柱与塔基埋件连接为焊接，梁与柱及梁与梁安装时，腹板之间采用高强度螺栓连接，翼缘板为焊接及螺栓连接。
所述塔基与所述标志塔相连的部分采用倾斜预埋锚栓及无粘结预应力混凝土结构。
所述标志塔带有外围装饰结构。
所述标志塔的塔身外干挂石材幕墙，塔顶钢结构外为玻璃幕墙结构。
所述标志塔为一向观光塔方向倾斜的斜塔。
所述斜塔为不等边斜三棱锥形。
所述斜塔的两棱与其底面的夹角大于50°小于65°，另一棱与其底面的夹角大于90°小于110°。
所述斜塔的三条棱与其底面的夹角分别为64.69°、64.69°、99.68°。
本发明集观光标志于一体，能够承受较大外附装饰荷载、并适应现有材料及加工技术的结构体系，同时满足高耸结构所应有的抗风、抗震、抗裹冰等性能。
图1为本发明的总体的结构示意图；图2为本发明的总体的结构透视图；图3为本发明的标志塔的主体结构示意图。
具体实施例方式
下面参考附图详细说明本发明的实施方式。
如图1、2所示，本发明的观光标志塔包括塔基9和观光塔，所述观光塔垂直矗立于所述塔基9上，所述观光塔下部为筒体1，所述筒体1为混凝土剪力墙结构，所述观光塔上部为观光厅2，所述观光厅底22为悬挑钢结构，所述观光厅顶24为正放四角锥螺栓球节点空间网架结构。所述观光标志塔还包括一标志塔3，所述标志塔3通过一柔性连接体13与所述观光塔相连呈H型矗立于所述塔基上，所述标志塔3为空间桁架式框架结构(如图3所示)，所述空间桁架式框架结构由.
焊接钢管杆件、法兰连接。并且，在标志塔3外装饰有石材幕墙4和玻璃幕墙5。
本发明的建筑设计方案100m主体塔身采用三角锥体，通过顶点拉伸变形，重心偏移，使塔身呈物理学中“不稳定平衡”状态，以内在的不稳定的倾斜动势，打破平衡对称的格局，非对称的格局形成了震撼的视觉效果，并以此隐喻海尔企业著名“斜坡理论”。
立面造型具有极强的标识性，标志塔突出体现了“斜坡”的理论，飞碟型观光厅的环绕俯视玻璃幕墙明亮通透、晶莹轻巧、采光充分，可以俯瞰整个海尔工业园，就像一个空中飞碟，标志塔和观光厅的结合角度经过了反复推敲，相连接的地方构造合理，使得三棱锥的尺度与观光厅的体型达到了和谐和统一，所以观光厅又称“时空飞碟”。
本发明的结构设计方案设计原则采用概率极限状态设计方法，以可靠指标度量高耸结构的可靠度，以分项系数设计表达式进行计算，考虑A类地面粗糙度、50年重现期基本风荷载、恒荷载、活荷载、裹冰荷载等荷载，进行了在风荷载标准值(50年重现期基本风荷载0.6kN/m2)作用下的抗风设计，按照6度设防烈度采取抗震构造措施；工程基础为人工挖孔灌注桩，观光塔筒体为混凝土剪力墙结构，标高36.0m以上为型钢混凝土组合结构，观光厅底为悬挑钢结构，观光厅顶为正放四角锥螺栓球节点空间网架结构。斜三棱锥形标志塔为空间桁架式框架(space trussed frame)结构，焊接钢管杆件、法兰连接，基础采用倾斜预埋锚栓及无粘结预应力混凝土结构。标志塔塔身外干挂石材幕墙，塔顶钢结构外为玻璃幕墙结构。建筑底层的裙房为钢筋混凝土框架结构(部分为有粘结预应力混凝土)。三棱锥形斜塔的主体三个面倾斜，体现“斜坡”理论的2个桁架柱与水平底面夹角64.69°，受压桁架柱与其水平底面夹角99.68°。钢结构全部采用Q345特种合金钢材，单元体构件的连接全部用法兰。
海尔观光塔的标志塔，是带有外围装饰结构的三棱锥形“斜塔”，向观光塔方向倾斜，所述斜塔的两棱与其底面的夹角大于50°小于65°，另一棱与其底面的夹角大于90°小于110°。实践中优选的，三条棱与其底面的夹角分别为64.69°、64.69°、99.68°。斜塔采用了“空间桁架式框架”(或称巨型桁框架)结构，辅以设置“组合式斜杆和横杆”。
斜塔为不等边斜三棱锥形，方案设计考虑选用预应力混凝土结构，设计难点“三棱锥形筒中筒混凝土结构”或“三棱锥形混凝土(外)筒结构”的优化设计(塔筒变形、附加弯矩、截面、裂缝宽度等)，塔顶玻璃幕墙与混凝土筒体的连接构造处理。
如采用空间钢桁架结构，设三个钢筋砼支墩柱，可能出现前面柱受压，后边两个(或两个以上)柱受拉，需进行结构体系选型及抗震、抗风、抗倾覆等优化设计；体系选择考虑采用钢管筒体结构(如日本千叶港瞭望塔)，多边形格构式钢管结构(俄罗斯圣彼得堡电视塔)，空间桁架(如日本水户艺术馆瞭望塔)，空间桁架式框架(如亚美尼亚埃里温电视塔)等结构型式；
本发明较佳的采用专有的“桁架柱”→“桁架梁”→“桁框架之间的组合式斜杆和横杆”的安装工艺。
采用其他结构型式钢管混凝土，钢-混凝土组合结构等。
如果采用空间桁架结构，以焊接钢管作为钢结构的基本组成部件，则需要考虑在选择以上某一种结构时的最合理的单元，此单元(钢梁、钢柱、钢桁架、或其他构件、部件)需要在工厂加工，并最大限度的有利于现场组装，同时考虑吊装设备的能力。
如果采用空间桁架结构，考虑采用现场等强焊接，或工厂预先制作结构单元、现场用高强螺栓法兰连接，或者其他连接方式。
如果采用预应力混凝土结构考虑开发选用C50或C60(f60天)高性能混凝土。并考虑在受压部位采用“钢骨混凝土结构”。采用fptk≥1860MPa钢铰线。
如果采用空间桁架结构，钢管结构考虑采用无缝钢管、钢板卷制钢管等。
钢管材料考虑采用Q345B、C、D、E等。
连接件大六角头高强螺栓。
结构主体与外墙龙骨、石材幕墙的连接方法如果采用空间桁架结构，石材幕墙龙骨不能直接与钢结构焊接，需要研究专用的结构连接方法，考虑采用附着式小型桁架结构，解决斜塔钢结构干挂花岗岩的难题。
斜塔结构施工技术如果采用预应力混凝土结构重点解决模板、脚手架的支设，现浇混凝土结构在施工中的侧向位移、整体平整度控制；预应力斜向张拉、锚固、灌浆等。
如果采用空间桁架结构重点解决斜塔钢结构构件工厂焊接、柱脚锚栓质量控制、钢结构现场安装就位。
本发明实施达到的技术效果，进行了斜塔空间结构选型研究与动力分析，采用空间钢结构三棱锥形巨型管桁架斜塔结构体系，成功解决了斜塔结构选型难题；通过复杂有序的桁架式框架构件(桁框架梁、桁框架柱、撑杆、连系杆等)组成了严密的“空间桁架式框架结构体系”，具有了足够的强度、稳定性和耐久性，该倾斜钢结构可以满足承受使用荷载(主要是水平风荷载)，结构的安全等级达到了规范要求的“二级”。
权利要求
1.一种观光标志塔，其特征在于，该观光标志塔包括塔基和观光塔，所述塔基为一平台，所述观光塔垂直矗立于所述塔基上，所述观光塔下部为筒体，所述筒体为混凝土剪力墙结构，所述观光塔上部为观光厅，所述观光厅底为悬挑钢结构，所述观光厅顶为正放四角锥螺栓球节点空间网架结构。
2.如权利要求1所述的观光标志塔，其特征在于，所述筒体采用挖孔灌注桩，所述筒体采用挖孔灌注桩，所述筒体为型钢砼结构；所述观光厅包括观光平台、观光塔顶，所述观光平台采用型钢-砼组合结构，所述观光塔顶采用悬挑网架结构；所述H型钢结构分为H型钢柱和H型钢梁，柱与埋件连接为焊接，梁与柱及梁与梁安装时，腹板之间采用高强度螺栓连接，翼缘板为焊接及螺栓连接。
3.如权利要求1或2所述的观光标志塔，其特征在于，所述塔基为人工挖孔灌注桩。
4.如权利要求1或2所述的观光标志塔，其特征在于，所述观光标志塔还包括一标志塔，所述标志塔通过一柔性连接体与所述观光塔相连呈H型矗立于所述塔基上，所述标志塔为空间桁架式框架结构，所述空间桁架式框架结构由焊接钢管杆件、法兰连接。
5.如权利要求4所述的观光标志塔，其特征在于，所述标志塔包括有三棱锥锥台部和三棱锥顶尖部；所述三棱锥锥台部包括桁架柱和桁架梁，所述桁架柱由多个格构柱单元通过法兰连接而成并作为所述三棱锥的三根棱线，多个由格构单元焊接而成的所述桁架梁通过与所述三棱锥底面平行的方式分多个平行层在所述桁架柱之间通过法兰连接；所述三棱锥顶尖部为由钢管焊接的一体结构，所述三棱锥顶尖部的三根棱线为沿所述三棱锥锥台部的桁架柱焊接延伸的钢管。
6.如权利要求5所述的观光标志塔，其特征在于，所述塔基与所述标志塔相连的部分采用倾斜预埋锚栓及无粘结预应力混凝土结构。
7.如权利要求5所述的观光标志塔，其特征在于，该标志塔带有外围装饰结构。
8.如权利要求5所述的观光标志塔，其特征在于，该标志塔的塔身外干挂石材幕墙，塔顶钢结构外为玻璃幕墙结构。
9.如权利要求5所述的观光标志塔，其特征在于，所述标志塔为一向观光塔方向倾斜的斜塔。
10.如权利要求9所述的观光标志塔，其特征在于，所述斜塔为不等边斜三棱锥形。
11.如权利要求10所述的观光标志塔，其特征在于，所述斜塔的两棱与其底面的夹角大于50°小于65°，另一棱与其底面的夹角大于90°小于110°。
12.如权利要求11所述的观光标志塔，其特征在于，所述斜塔的三条棱与其底面的夹角分别为64.69°、64.69°、99.68°。
全文摘要
本发明涉及一种观光标志塔，该观光标志塔包括塔基和观光塔，所述塔基为一平台，所述观光塔垂直矗立于所述塔基上，所述观光塔下部为筒体，所述筒体为混凝土剪力墙结构，所述观光塔上部为观光厅，所述观光厅底为悬挑钢结构，所述观光厅顶为正放四角锥螺栓球节点空间网架结构。所述观光标志塔还包括一标志塔，所述标志塔通过一连接体与所述观光塔相连呈H型矗立于所述塔基上，所述标志塔为空间桁架式框架结构，所述空间桁架式框架结构由焊接钢管杆件、法兰连接。该观光标志塔能够承受较大外附装饰荷载、并适应现有材料及加工技术的结构体系，同时满足高耸结构所应有的抗风、抗震、抗裹冰等性能。
文档编号E04C3/00GK1727617SQ200410009389
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月29日 优先权日2004年7月29日
发明者陆道渊, 翁伟, 汪大绥, 凌本利, 李敏, 于建中, 徐爱杰, 宋仁海, 魏顺元, 王冬 申请人:华东建筑设计研究院有限公司, 中国建筑第八工程局第一建筑公司青岛分公司, 青岛海尔资产经营有限公司