连体结构的分析设计与探讨.pdfVIP

第十三届全国现代结构工程学术研讨会 连体结构的分析设计与探讨 熊天齐 (上海建筑设计研究院有限公司，上海200041) 摘要：连体结构作为复杂结构的一种典型形式在进行分析设计时，须根据建筑的布置特点，考虑连接体两端塔楼各自的动 力特性以及连接体与主体结构的连接节点的力学属性，采用合理有效的结构计算手段和分析方法，并采取相应的构 造措施保证实际结构与计算分析模犁一致。本文结合现行国家规范和规程，通过某四塔连体实例，介绍连体结构的 计算分析和设计准则，特别是地震作用与温度作用以及混凝土刚度退化对连体结构的影响、楼板在设计中不同情况 的考虑、连体部分楼板舒适度等，并对连体结构设计的关键性问题进行探讨，为此类结构设计提供参考。 关键词：—奎体结构大跨度钢桁架包络设计振动舒适度 刚度退化 构造措施 一、连体结构设计特点 高层建筑连体结构是近些年来发展起来并广泛应用的一种结构形式。通过设置连接体将不同的建筑物 连接在一起，方便两者之问联系；同时具备独特的、个性张扬、标新立异的外形特点，带来强烈的视觉效 果，可以使建筑更具特色。连体结构因为通过连接体将不同结构连接一体，体型比一般结构复杂，受力也 较为复杂。连体结构的设计须关注以下几个方面的问题。 连接方式的考虑。连接体与塔楼的连接方式主要有强连接和弱连接两种方式。一般当连接体结构包含 多层，且具备足够的刚度，可以将两端主体结构拉接为整体协调受力与变形时可采用强连接。强连接可两 端铰接或两端刚接，此时连接体除承受重力荷载外，更主要的是协调两端的变形和共同受力，此种连接须 进行详细整体结构分析计算。当连接体结构较弱，如为单层的连廊结构，宣考虑为弱连接设计。弱连接连 接体可一端铰接，一端滑动连接；也可两端均采用滑动连接。弱连接不用协调两端塔楼共同受力，连接体 受力较小，两侧塔楼可独立工作。 连接体自身受力特性。连接体作为两端不同建筑之间的连接部位，协调两侧结构的变形，同时一般跨 度较大，在水平荷载和竖向荷载作用下受力较为复杂。 结构扭转效应应重视。连体结构一般平面尺寸较大，将不同建筑物连接在一起的连体结构扭转效应较 为明显。特别两侧塔楼动力特性相差较大时，连体结构的扭转效应更加明显，必须引起足够的重视。 二、工程概况、计算模型、荷载取值与设计原则 (一)工程概况 本文以某市民中心连体结构为例介绍连体结构的分析设计。本工程总建筑面积131175平方米，其中地 上部分100781 米。结构体系为钢筋混凝土框架一剪力墙结构，连接体结构采用大跨度钢桁架结构。四幢L形办公楼在八、 九、十层处通过钢桁架连接体与主体结构刚性连接为一个整体。连体结构平面尺寸为144m×117m；连体钢 桁架的跨度分别为36米、27米。连接体的桁架弦杆深入主体结构一跨并与主体结构型钢混凝土柱可靠连接。 连接体下部为两个楼层高(8米)的钢桁架，上部为一层高4．5米钢框架。 工业建筑2013增刊 第十三届全国现代结构工程学术研讨会 (二)计算模型 构设计。结构整体计算采用分块刚性楼板假定，即四个塔楼的楼板采用刚性板，塔楼之间的楼板采用弹性 楼板。图I所示为结构整体计算ETABS模型，图2为连接部分立面布置图，图3为标准层结构平面图，图4为连 体层结构平面图。 ～， 图l结构整体计算ETABS模型 图2连接部分立面布置图 离 嘲 簿鬻辫崩 妇d 图3标准层结构平面图 图4连体层结构平面图 (三)荷载取值 点设防类(乙类)，结构设计使用年限50年，建筑结构安全等级二级。框架抗震等级为二级，剪力墙抗震 等级为一级，框架和剪力墙的抗震措施均为一级。 抗震设防烈度7度(0．15曲，设计地震分组第二组，场地类别Ⅵ类，特征周期0．75s。小震计算按照规范与 安评报告取不利考虑，中震计算按规范取值。同时对大跨度连体结构进行了竖向地震作用计算，按照竖向 振型分解反应谱方法，其竖向地震影响系数采用水