高层建筑屋顶钢结构连廊设计

黄熠

摘 要：当前我国的高层建筑在城市的普及度越来越高，在高层建筑设计当中，连廊结构是十分常见的一种结构形式，空中连廊及它和主体结构之间的连接成为了设计当中的一个非常核心化的内容。在连接的形式上可以选择柔性连接，也可以选择刚性连接，如果采用柔性连接，设计中一个相对较难的环节就是支座的设计。本文主要分析了高层建筑屋顶钢结构连廊设计，以供参考和借鉴。

关键词：连体建筑；连廊；滚珠轴承支座

当前，我国的土地资源日益呈现出紧张的状态，在这样的情况下，城市中出现了越来越多的高层建筑，高层建筑能够有效的节约土地资源，而在高层建筑设计的过程中屋顶钢结构连廊是非常重要的一个结构，而这一结构的设计直接影响到了高层建筑自身的性能，因此，我们一定要对其予以高度的关注和重视。

1 工程概况

某住宅工程由四栋27～30层的塔楼及一栋17层板楼组成。工程为现浇混凝土框支剪力墙结构，建筑面积11.7万m2，抗震设防7度，丙类建筑，场地Ⅱ类。在板式高层屋顶与塔楼上部高度55m处设有一层高的连廊。连廊高3.7～5m，跨度16.5m，距地面55m，分为上下两层梁板体系。

一端与板楼屋顶相连，另一端伸入塔楼。为满足建筑立面简洁及连廊的通透感，连廊采用上下两层间距1.2～1.3m的双槽钢40的密肋钢梁连接，连廊地面为厚50mm压型钢板上现浇厚80mm钢筋混凝土面层。在塔楼一侧将6根密肋钢梁伸入楼中锚固，在板楼一侧屋顶则采用滚轴支座。方案的特点是能够适应地震作用下结构的大幅度位移（计算为0.12m），构造简洁，连接可靠，并保证了建筑立面的要求。由于一端刚接一端滑动，可使连廊设计高于“中震弹性”的要求，完全满足“大震不倒”。同时减少了施工的高空操作，保证了吊装安全。

2 抗震及抗风验算

架空连廊是主楼各个结构之间联系的构件，其在受到了地震的作用之后会产生非常明显的反应，在工程设计的过程中，连廊和主体工程的连接成为了十分重要的一个环节，如果在这一过程中采用刚性连接的形式，一定要保证其可以充分的满足抗震设防三标准的要求。如果采用的是柔性连接的形式，就应该在工程设计中加用耗能装置。在工程建设的过程中，采用的是一端进行刚性连接，一端移动的方案，同时还对方案进行了非常详细的验算。

在设计的过程中一定要保证建筑在遇到大型地震的时候不会轰然倒塌，在遇到中型地震的时候可以对建筑进行整修。此外，设计出的连廊一定要保证在遇到地震的时候不会出现严重的坍塌问题。，在连廊和塔楼连接的地方6根密肋钢筋要深入到建筑当中的某一跨4.9m，端头和工字钢采用的是钢板焊接和高强螺栓连接的形式，同时还要借助压型钢板和混凝土面层保证塔楼的整体性，而在楼板顶层还要布置滚轴支座，这样就可以自由的移动位置。

连廊按上下两个构件计算。构件一端固定一端滑动，用PMPK-EPDA（层模型弹塑性动力时程分析）算得两楼在罕遇地震下的相对位移为121.9mm（选用TAF-2波，旧版地震波库）。由此相对位移反推构件在罕遇地震下所受内力，从而验算构件强度、支座连接及变形。如果按照塑性分析，根据新抗震规范中结构在罕遇地震作用下层间塑性位移角限值1100，两楼相对的位移（纵向及横向）均为1107mm（按照下榀高度55.35m算，取大震下的极限情况），滑动支座处钢梁伸入板楼楼顶2.5m，满足了纵向位移要求，即大震下的极限情况，纵向的极限位移为1107mm，此时滑动端与板楼屋顶结构构件的弱连接被破坏，从而与主体完全脱开，实现了真正意义上的滑动，而可滑动的长度为2.5m，使连廊不致垮塌。横向则根据此位移反推出构件的内力（考虑板楼一侧完全滑动无侧限支座的卸荷作用，对此位移下的内力进行适当的折减）进行节点设计，包括钢梁、节点、螺栓、栓钉、焊缝及混凝土节点部分的验算，计算时采用材料标准强度。上榀极限位移为1167mm（高度为58.35m），计算方法同上。计算结果满足上述要求。结构自身的重力荷载按3.5kNm2计算，风荷载标准值为0.70kNm2，正常使用下风荷载起控制作用，对风荷载作用下的构件进行了相应验算。

3 构造措施

3.1 钢梁要伸入到楼中一跨4.9米的位置，钢梁固定的一段和工字钢采用的是角钢焊接和高强螺栓连接的形式。工字钢通常要固定在墙体结构的牛腿上面，使用埋件来完成连接过程，此外还要借助构造埋件拉近和结构墙体楼板等诸多的形式来使其成为一体，这样就可以实现刚性连接的效果。

3.2 使用滚轴支座，上榀在运行的过程中所承受的垂直荷载并不是很大，使用弧形支座，同时在支座的表面要铺设四氟板，按照机械设计的相关标准和要求来选择支座的形式，这种方式得到了非常好的应用，同时对其局部还进行了适当的改进和完善。

3.3 为了可以更好的提升结构本身的安全性和可靠性，密肋钢梁之间每隔2m设置工字钢110当做是横向的支撑，而滑动支座加密的过程中，其间距应该保持在0.5m。

3.4 风荷载影响下所产生的向上位移。在下榀滑动支座梁上要按照要求设置工字钢110，这样就可以非常紧密的扣住双钢槽，同时在这一过程中还要设置一定的空间和间隙，这样就可以十分有效的对其加以约束，在实际的设计当中上榀梁通常设置为弧形，同时还要在支座上设置钢梁，使其穿过空心板，孔的四周位置和钢板两侧要适当使得填充橡胶，这样一方面可以充分的确保钢梁能够以自由的形式上下滑动，同时也对竖向的变形进行了全面有效的控制。

3.5 为了可以更好的对上榀的密肋钢筋进行稳固的支撑，板楼主体的结构上还要设置进行混凝土柱，同时还要在截面内设置两根组合形式的工字钢150，之后还要在下层插一定的高度，使其能够和墙体构成一个整体，墙体楼板的构造也应该进行有效的加强处理。

3.6 在钢梁伸入到外墙的地方要预留孔洞，洞口要和钢梁之间保持至少50mm的间隙，在缝隙当中还要填充橡胶，这样也就使得钢梁的变形能力能够得到显著的提升和改善。

3.7 为了可以更加有效的控制风压的影响，在上榀的叠合层上还要设置8个2400×450的洞口，在悬挑的一端还设置了一个符合施工要求的圆孔。

3.8 连廊的构造足够保证其在中震、大震下的强度和变形。对于主楼首先考虑其传来的荷载进行计算分析，对刚接处墙体按中震弹性进行验算。

结束语

在高层建筑设计的过程中，屋顶钢结构连廊是非常关键的一个部分，它的设计质量直接影响到建筑主体的整体性，同时，其设计也是一个相对比较复杂和系统的过程，所以，我们在设计的过程中，一定要充分的考虑到工程的实际情况，保证设计的质量和效果。

参考文献

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