方 坤

中信建筑設(shè)計研究總院有限公司（430010）

0 前言

連體結(jié)構(gòu)主要是指兩個或多個塔樓之間帶有連接體的結(jié)構(gòu)，從形式角度來看，連體高層建筑結(jié)構(gòu)主要有連廊式、凱旋門式兩種形式。凱旋門被稱為門式高層結(jié)構(gòu)，連接體的寬度和塔樓結(jié)構(gòu)的寬度相近，兩個塔樓主體結(jié)構(gòu)普遍屬于對稱布置特征，如北京西客站的主站樓、上海凱旋門大廈均屬于凱旋門結(jié)構(gòu)形式。在遇到雙塔在體量方面存在較大差異或者是結(jié)構(gòu)形式存在不同的情況下，特別是多塔連體結(jié)構(gòu)普遍是采用傳統(tǒng)連體結(jié)構(gòu)，此時會出現(xiàn)復雜的相互耦聯(lián)振動或比較大的扭轉(zhuǎn)效應，對抗震存在明顯的負面影響。對此，探討帶懸挑連廊連體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計研究及應用具有顯著實用價值。

1 帶懸挑連廊連體結(jié)構(gòu)相關(guān)缺陷

帶懸挑連廊連體結(jié)構(gòu)屬于體型上大下小的豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，上部分的結(jié)構(gòu)質(zhì)量相對于下部分而言要大許多，其可以促使高振型的地震作用增大。懸挑結(jié)構(gòu)也會因為質(zhì)量提升而形成更大的偏心距，促使主體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應得到提升[1]研究顯示，懸挑結(jié)構(gòu)本身帶有明顯的豎向地震效應，并且效應會隨著懸挑尺寸的增加而增大，這也是設(shè)計中的難點[2]。對于這一問題必須針對結(jié)構(gòu)特點做好優(yōu)化設(shè)計。

2 應用案例

以某建筑結(jié)構(gòu)為例，該結(jié)構(gòu)主要是由3棟樓構(gòu)成，塔樓的主體屬于框剪結(jié)構(gòu)，抗震等級為框架二級、剪力墻二級及懸挑鋼桁架二級。懸挑鋼桁架的上、下弦桿型鋼均屬于主體結(jié)構(gòu)延伸2跨，其可以促使鋼桁架上、下弦桿內(nèi)力更加直接地傳遞到主體上，梁截面的形式采用型鋼混凝土梁，鋼桁架上、下弦所在的樓層均屬于鋼筋混凝土現(xiàn)澆筑體系，板層厚度200 mm。在根據(jù)振型分解反應譜的抗震設(shè)計，可以構(gòu)建一個帶懸挑連廊連體結(jié)構(gòu)有限元模型，同時作結(jié)構(gòu)位移角、位移周期及承載力等參數(shù)的計算。

通過計算，位移角小于1/650。在受剪承載力方面，在懸挑桁架所在樓層的下一層結(jié)構(gòu)受剪承載力存在突變現(xiàn)象，所以在設(shè)計期間必須按照實際要求及相關(guān)規(guī)范對懸挑桁架所在的樓層、上下相鄰層強化抗震措施設(shè)計。在樓層側(cè)向剛度方面，按照高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，針對框架、剪力墻與板柱、剪力墻結(jié)構(gòu)與框架、核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、樓層相鄰上層的側(cè)向剛度比進行計算，結(jié)果顯示：本層和相鄰上層的比值超過0.9，本層層高相對于上層層高為1.5倍時比值不低于1.1。對于結(jié)構(gòu)底部的嵌固層，比值應當在1.5以上，考慮層高修正的樓層側(cè)向比值算法，必須確保樓層剛度滿足相應的規(guī)范限制要求。在地震彈性時程方面的分析，結(jié)構(gòu)本身帶有豎向體型收進、懸挑結(jié)構(gòu)及連體結(jié)構(gòu)等特征，其屬于高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范當中比較復雜的一種高層建筑結(jié)構(gòu)，可以采用彈性時程分析的方式進行補充，假設(shè)不同樓層的質(zhì)量集中在樓層位置，應用分層模型、彈性多質(zhì)點體系，可以在體系結(jié)構(gòu)分析當中加入地震波，得到結(jié)構(gòu)不同點的速度、位移及加速度的反應，并通過位移反應計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)基底剪力平均值超過振型分解反應譜法的80%，部分層樓的層間剪力低于地震波對于平均層間剪力曲線。

3 結(jié)語

整層鋼桁架懸挑連廊的剛度相對比較大，可以促使懸挑樓層抗剪能力顯著提升。設(shè)計期間懸挑連廊所在的樓層和下部樓層的豎向構(gòu)件當中設(shè)置型鋼柱或提升柱截面，可以有效降低過渡層抗剪承載力突變風險。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應當盡可能降低懸挑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，預防因為懸挑連廊的質(zhì)量過大而導致附加質(zhì)量偏心問題的發(fā)生，從而導致主體結(jié)構(gòu)形成附加的扭轉(zhuǎn)效應，降低懸挑連廊對于主體結(jié)構(gòu)的負面影響。