高层连体结构设计浅析

魏立

摘 要 连体结构作为一种复杂的高层建筑结构，对其的研究应用还有待总结、深化，因此我们对高层混凝土连体结构的进一步研究与探讨是非常重要的，本文结合相关规范、工作实践经验等对高层混凝土连体结构的设计做了相关总结与探究。

关键词 高层;连体结构;设计

引言

高层连体结构通过不同材料的连接体两侧塔楼连接，体型相对复杂，受力相较普通结构更加复杂。故更加高效地对高层多塔连体结构进行受力分析及设计，并建立高层多塔连体结构抗震性能的评价体系，成为解决高层连体结构设计的关键。

1连体结构特点

1.1 扭转效应显著

根据工程经验及分析，连体结构具有较显著的扭转振动和变形。当结构承受风或地震力时，结构发生响应会产生平动变形以及显著的扭转变形，同时连接体两侧塔楼不对称性越大，其产生的扭转效应越明显。即使连接体两侧塔楼结构对称，但因为连接体部位的楼板发生变形，两侧塔楼除了会发生同向平动外，也极可能发生相向平动，并且该运动与整体结构的扭转振型极易发生耦合，将导致整体结构处于不利状态[1]。

1.2 连接体受力复杂

连接体部位作为整个结构十分重要的部位，受力比较复杂。连接体部位承担着协调两侧塔楼变形的作用，承受较大的水平地震作用，而当其跨度较大时，竖向地震作用的影响也更为明显。

1.3 连接形式

两侧塔楼与连接体的连接形式在连体结构中的重要性不言而喻，是整个结构的安全性较为薄弱的部分。连接形式除了根据建筑方案要求，更应从结构受力分析的角度考虑。连接形式分为刚性连接、柔性连接、铰接、滑动连接等，连接形式的不同导致连体结构受力分析与设计方式的不同，本文将对连接体与两侧塔楼的连接方式做相关分析。

2设计要点

2.1 自振振型复杂

连体高层建筑的自振振型包括顺向和反向振型。连体部位的存在让其两侧塔楼之间的振动发生耦合，同时导致結构竖向刚度不规则，因此连体结构表现出较复杂的自振振型。连体结构在地震力作用下的扭转效应明显，扭转振型也较多，导致结构丧失一部分延性，易产生无预兆的脆性破坏。常采用三维空间分析模型对高层连体结构应进行整体计算分析[2]。

2.2 对竖向地震反应敏感

根据以往的震害经验观察，竖向地震作用对连体结构的连体部位会造成较明显的破坏。在地震震中，竖向振动占据主导，产生更明显的破坏结果，因此对连体结构在计算分析时、特别是当抗震设防烈度8度时，应同时考虑竖向地震和水平地震的共同作用。

2.3 抗震等级的确定

抗震等级的确定决定了主体和连接体的抗震设计计算以及相关抗震构造措施。同一结构根据结构部位的不同可采取不同的抗震等级。在连接体楼层范围及其上、下层，应将连接体及与其相连的结构构件的抗震等级提高一级，抗震等级为特一级时可不再提高。

2.4 薄弱部位构造措施的加强

结合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准的抗震设防目标，连接体结构应加强相关部位的构造措施。因此连体结构更应注重概念设计，即“三分计算，七分构造”，根据概念设计及工程经验等应加强较薄弱连接部位的构造措施。

2.5 连接体的抗震、减震

随着建筑功能要求的与日俱增，相关结构形式也更为多样，主要有：①钢连廊作为连接体被使用的频率越来越高;②于相对薄弱的部位增设耗能器，使结构成为受控体系。在做结构方案时，应使两侧塔楼的体型和刚度尽量接近。抗震设计时，当两侧塔楼的刚度有较大差别时，不宜采用强连接方式[3]。

2.6 计算要求

高层混凝土连体结构的计算分析应满足以下要求：①至少采用两种三维空间计算软件对其进行整体计算分析，连接体部位按弹性楼盖考虑;②应采用弹性时程方法分析计算;③采用弹塑性静力或动力分析方法对薄弱部位进行补充验算。

3设计实例

某写字楼抗震设防类别丙类，抗震等级二级，平面不规则的“U”形结构，分三部分脱缝处理，地上15层、地下2层，总长85m，宽60m，地上总建筑面积约3.2万m2。两侧塔楼10～14层通过较宽的混凝土走道连接，为凯旋门式结构，最终经过多重计算及比较，调整连接体刚度可以较好地协调两个塔楼的刚度，控制好整体结构的扭转。同时使连接体及相关部位结构构件的变形、应力处于规范限定范围内[4]。

4结束语

高层混凝土连体结构受力复杂，具有较明显的扭转效应，对地震作用特别是竖向地震作用敏感，结构设计界时应至少采用两种三维空间计算软件对其进行弹性、弹塑性分析。从概念设计的角度上加强对连体结构相关薄弱部位的构造措施，对整体结构从构造上予以调整，使其满足工程要求。

参考文献

[1] 娄宇，王红庆，陈义明.大底盘上双塔和连体高层建筑的振动分析[J].建筑结构，1999，（4）：9-12.

[2] 徐福培.复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社2015：17-19.

[3] JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4] 彭伟.高层建筑结构设计原理[M].成都：西南交通大学出版社，2010：117.