多塔楼高空连廊结构分析与设计

李星仪侯泽宇王宇邵晓森

摘要：面向近期比较热门的多塔楼连体建筑，从一些知名工程实例引入，在对连廊基础结构特点进行理论说明的基础上，进一步分析多塔楼高空连廊结构的组成及特点，并在此基础上给出对于多塔楼高空连廊结构的一些设计要点。

关键词：多塔楼；高层建筑；连廊；连体结构

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.11.132

1引言

随着我国城市化建设进程的加快，越来越多高层连体结构被广泛应用，其中，双塔楼多塔楼形式越来越普遍。在大型商圈、医院等建筑群中，高空连廊可以方便两塔楼之间的联系，同时因其具有良好的采光效果和广阔的视野而可以用做观光走廊或休闲咖啡厅等；另一方面，由于连廊的设置，可以使建筑外观上更具特色，并能营造出一种更加和谐的建筑氛围。然而，要设计出这样一种连接多塔楼的高空连廊并非易事，它对高层结构的分析和设计有更高的要求。

2多塔楼高空连廊结构的工程应用

2.1杭州市民中心

位于钱塘江畔的杭州市民中心（如图1所示）主体工程为6幢弧形塔楼，6塔楼以半径约72～98m围合向心，地下2层，地上26层，各相邻塔楼间在高空约84～92m的层23～24处设有环形封闭钢结构连廊将6幢塔楼连成整体，连廊中心弧线长度有53m和31m两种跨度。

2.2当代MOMA

北京当代MOMA（如图2所示）由8幢塔楼和7个连廊组成。7个连廊跨度在24.8m至54.5m之间，距地面高35.05m-58.5m。空间连廊不但将塔楼完整地连在一起，还有非常丰富的使用功能，包括游泳馆、健身房、咖啡厅、酒吧、画廊、图书馆、小型社区聚会场所等。

3连廊结构的基础理论分析

3.1扭转效应

在风荷载，地震荷载等作用下，结构本身除了平动变形之外，也会产生扭转变形，扭转效应会随着连廊所连接两个塔楼之间不对称性的增加而增大，从而可能引起两个塔楼的相对运动，使得扭转效应更加明显。

3.2受力复杂

在水平荷载的作用下，连廊需要承受较大的内力以协调连廊与塔楼相接的两端的变形，同时，如果连廊自身跨度较大，那么其兼受竖向荷载和竖向地震作用。为确保结构的整体稳定性和安全性，JGJ3-2010规范中明确规定了连接体结构应当加强的构造措施。

3.3两端连接

连接处理方式根据建筑方案与实际情况而定，主要包括以下几种：刚性连接、柔性连接、铰接连接以及滑动连接等。

4多塔楼高空连廊结构的特点分析

4.1多塔楼连体结构的组成

4.1.1塔楼

塔楼，顾名思义，即像塔的楼，其长宽几本相等。塔楼常采用结构与普通单体高层建筑差异不大，可简要概括为剪切型、弯曲型和弯剪型。对于多塔楼结构，对称性对结构性能有重要影响，静力方面，结构刚度为主要影响因素，动力方面，结构频率和阻尼为主要影响因素。

4.1.2连体

连体结构是指除裙楼以外，塔楼之间带有连接体的结构。高层连体建筑结构在形式上主要分两种：凯旋门式和连廊式。连体跨越于两塔楼之间，形式上类似桥梁，然而两者在外荷载形式和两端连接方面有所区别。静力方面，两者都受竖向外载和水平向风载，但是海拔较高的连体受风载较大。动力方面，桥梁主要承受来自桥面振动冲击，连体主要承受来自两端塔楼的振动。

4.2多塔楼高空连廊结构的特点

连体结构由于其由多部分组成，结构特性更为复杂，其特点主要表现在组成部分之间的关系上，而联系各组成部分的结构就是连体，故连体是分析和设计多塔楼连体结构的关键点，对结构的最终成型有着至关重要的影响。多塔楼连体结构的动力特性及抗震抗风性能是它与其他结构相比较为突出的特性，其自身拥有诸多的特殊性，通过上文对连廊结构特点进行理论分析，下面给出多塔楼高空连廊结构具体特性体现。

4.2.1对称性

对于结构对称，受力亦对称的结构，结构响应也是对称的，因此，在对称的多塔楼连体结构中，在地震荷载作用下塔楼的振动情况相同，故如果连廊有很强的刚度，连廊结构就不能发挥多少连接作用。而另一方面，若塔楼之间越不对称，在地震荷载作用下不同塔楼的振动情况差异就会越大，连廊结构为协调塔楼振动，所发挥的连接作用就会增大。

4.2.2扭转效应

当侧向荷载作用在多塔高空连廊结构上的方向不同时，会体现出不同的结构性能。无论是横向荷载还是纵向荷载，结构都会产生该方向平面内的侧移，其中，对于横向荷载作用，结构还会发生扭转，而扭转效应会随塔楼间不对称性的增加而增大。即便是对称塔楼，由于连廊变形，结构本身除了会有一定平动之外，还会有相向运动产生。尤其在实际工程中更应注意，因为实际情况中不同塔楼地震振动情况不同，若发生响应，会对连体部分产生很大影响。

4.2.3连廊连接

连廊作为连体的一种除了需要承受各种荷载，其更为重要的作用是协调连体两端的变形和振动所传递的力，所以连廊与塔楼连接形式的正确选取对于整个多塔连体结构有着十分重要的影响，这一点在前文曾提及。连廊与塔楼的连接形式大体上分为两种：强连接结构形式和弱连接结构形式。

强连接结构下分两种，刚性连接和铰接连接。刚性连接是所有连接方式中连接作用最强的，起到加强联系连廊与塔楼，增强连廊稳定性的作用。弱连接结构适用于连廊跨度大而刚度小，无法协调连接体两侧结构共同工作的情况，分为滑动连接和柔性连接。采用滑动连接可以减小连廊的受力，然而此时连廊会失去协调结构的能力，此外，滑动连接需要设置复位装置，因此它适用于连廊位置低、跨度小的结构。柔性连接可以选择合适的连接刚度，从而有利于自身和整体的受力。

4.3多塔楼高空连廊结构设计要点

连廊结构的材料理论上需要具备强度高，质量小且方便安装的特性，钢结构是最常用的，当塔楼强强连体，柔性连接为首要选择；当塔楼强弱连体，可选择刚性连接。结构分析软件推荐使用有限元分析软件，计算模型采用多塔连接及弹性楼板假设，荷载方面，连廊区要考虑施工和使用过程中的吊挂荷载。采用刚性连接后，如果连廊钢构件的局部应力比较大，可以考虑柔性连接，此外，为检验设计的合理性应尽可能做震动台试验及风洞试验。施工时一定要考虑到大跨度预起拱和施工工况，大跨度连廊应根据计算挠度确定而做好预起拱措施，钢结构连廊通常是预先组装好好再进行吊装，故应考虑施工工况。

参考文献

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