合肥某工程建筑连体结构设计

马 霖

1 工程概况

某公司新建总部大楼项目位于中国安徽省合肥市经开区核心区，项目建设内容含办公、社区中心及配套设施。项目建设用地面积约1.38 万平方米，总建筑面积约6.93 万平方米。全部建筑由两栋高层和一座裙房组成，其中两栋高层之间采用连廊相连。项目建筑立面图如图1 所示。

图1

2 结构形式

本工程抗震设防烈度为7 度0.1g，场地类别为Ⅱ类，主要结构为标准设防类，抗震等级为三级（高层塔楼框架柱为二级）。较高塔楼采用钢管混凝土框架-支撑结构，较矮塔楼采用钢管混凝土框架结构，裙房采用钢框架结构，连廊采用钢桁架结构，梁均采用焊接H 型钢梁，板采用现浇钢筋混凝土楼板。地上部分裙房与塔楼之间设缝分开，两栋塔楼之间在3~4 层处采用钢桁架连廊连接。

3 连体结构概述/原则

连体结构通常有桁架式、悬臂式、吊梁式或托梁式。某高层连体结构抗震设计及其弹塑性时程分析。根据与两侧塔楼连接刚度不同可分为强连接与弱连接。其中强连接体需要有足够的刚度以协调两侧单体的变形和内力，而弱连接体可通过滑动支座将两侧传递来的水平力释放掉。对于两侧塔楼刚度、体型或层数相差较大时，宜选用弱连接。

4 本工程连体结构选择

本工程西侧塔楼高度为93.3 米，采用钢管混凝土-钢支撑结构形式；东侧塔楼高度为47.1 米采用钢管混凝土结构形式。两侧塔楼高度相差近一半，结构形式也不同，因此适合采用弱连接体相连。连廊跨度为30.6 米，宽度24.3 米，两侧主楼在相应位置设柱侧钢牛腿，西侧采用滑动支座与主楼牛腿相连，东侧采用固定铰支座与主楼牛腿相连，连廊结构平、立面布置。如图2、图3 所示：

图2 连廊结构平面布置图

图3 连廊立面结构图

5 本工程连体结构计算要点

本工程采用YJK 建筑结构设计软件进行结构计算。对连体结构采用考虑竖向地震的中振弹性设计，并计算大震下的支座反力与变形用于支座牛腿设计。在软件中采用空间结构模块建立连体桁架模型，并与两侧主楼整体组装，通过在前处理菜单中定义两点约束的办法指定支座属性。分别计算一端铰接一端滑动和两端铰接（模拟支座滑动失效情况） 两个模型，对连廊本身进行内力分析和截面验算。除此之外，尚需分别在计算结果中读取支座处中振弹性下一端铰接一端滑动以及两端铰接的力和位移，取最不利结果用于支座设计，并读取两个模型中大震不屈服状态下的支座处的最不大反力用于钢牛腿设计。

《混凝土规范》3.4.6 条及《高规》3.7.7 条均规定了楼盖结构的舒适度要求，本工程通过盈建科楼板及设备振动计算模块，模拟人行状态进行时程分析，对楼盖进行舒适度计算分析。

6 本工程计算结果分析

经计算分析，本工程连体结构主要构件采用桁架柱□500x40，桁架上下弦H900x400，斜腹杆□350x30。支座需满足竖向±4000KN、沿桁架方向±8500KN、垂直桁架方向±2500KN 的承载力要求，并且滑动端支座需满足300mm 的滑动距离要求。牛腿采用1.5m 高、1.3m 长、1.0m 宽的钢牛腿，主要由3 块26mm 厚钢板承担竖向压力，其钢板结构及焊缝均能承受大震状态下的支座反力（包括竖向压力、水平拉力和偏心弯矩）。并且，在设计文件中对连廊防脱落也做出了相关要求。经舒适度验算，连廊楼盖采用150mm 厚的钢筋混凝土楼板任无法满足舒适度要求，根据计算采用调谐质量阻尼器（TMD） 进行减震以满足舒适度要求。

7 结语

本文介绍了连体结构采用弱连接（一端铰接一端滑动）时连体部分的设计要点。由分析可知，连体结构计算时必须建立含两侧塔楼的整体模型，考虑各种工况下最不利的内力与变形，为连廊本身及支座设计提供依据；连体结构必须考虑规范对楼盖舒适度的要求，当不满足时可通过设置调谐质量阻尼器（TMD） 来满足。