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谈论多塔楼连体结构设计研究 近年来，随着人们对新颖的结构形式要求及高层建筑的发展，出现了大量复杂的高层建筑包括高空连体结构，该类结构体系的特点较为复杂，同时塔楼之间由于连体而形成较强的空间耦联作用，其施工比一般高层建筑结构复杂得多。 一工程概况 某工程属于超限结构，包含高位大悬挑钢结构、空中连廊等复杂施工部位。连廊本身由箱型桁架组成，箱型桁架系统的四个面全由大宽度及深度的桁架组成，以提高抗弯及抗扭能力；悬挑部分结构采用钢结构。在塔楼内除设置核心筒外，还设置了十字型剪力墙，以提高塔楼整体的刚度和抗倾覆能力。 二连体结构设计 ⑴计算分析。①应采用至少两个不同力学模型的三维空间软件进行整体内力位移计算；连体结构因体型特殊，连体部位受力复杂，宜采用有限元模型进行整体建模分析，对连接体部位应采用弹性楼盖进行计算。②）抗震计算时，应考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。③应采用弹性时程分析法进行补充计算。④宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。 ⑵结构选型。高层建筑连体结构各独立部分宜有相同或相近的体型平面和刚度，7度、8度抗震设计时，对于层数和刚度相差较大的建筑，不宜简单采用强连接方式，应根据弹塑性静力或动力分析结果，使结构在罕遇地震下能满足“大震不倒”的抗震要求。 三高层结构体系设计方法 ⑴高层多塔楼、高位悬挑及连体结构形式独特，我国目前还没有制定出相应的设计规范或规程，因此课题组结合具体工程情况，在理论分析和概念设计的基础上，注重结构体系、设计关键技术以及构造方法的研究，初步探讨了高层多塔楼、高位悬挑及连体结构的设计方法。 ⑵某工程为结构特别不规则的超出规范适用范围的高层建筑群，由于建筑体型和功能要求，其复杂体形的大底盘多塔、结构竖向高位收进、高位悬挑、复杂大跨连体、竖向构件不连续等设计对抗震不利。经过大量研究，通过对结构进行多遇及罕遇地震作用下的全过程非线性时程分析，提出性能设计的方法，解决了复杂工程抗震设计的关键技术。 四大悬挑的结构设计方法及施工 ⑴主要问题。悬挑结构是结构的上部体型大于下部体型，也属于竖向不规则结构。概况来说，悬挑结构会给主体结构的设计带来以下几个问题：①易于形成薄弱层。带有悬挑的上部结构层刚度往往大于下部结构，因而往往不能满足规范对结构竖向规则性的要求。②高振型影响大。由于上部结构质量大于下部结构，因而造成高振型的地震作用加大。③加大扭转效应。悬挑结构的质量大，会造成附加的质量偏心，因而将对主体结构造成附加的扭转效应。④竖向地震效应。悬挑结构的竖向地震效应十分明显，且悬挑尺度越大，效应越明显，设计中必须加以考虑。⑤高位悬挑楼钢结构安装问题。高位悬挑楼结构为纯钢结构，与之相连的塔楼为劲性混凝土结构，加之悬挑楼位于塔楼的上部，悬挑楼钢结构的安装须在主体结构混凝土强度达到设计强度方可进行，悬挑楼挑出的长度大、宽度宽、距地高度高，因此悬挑楼钢结构的安装成为结构施工面临的一个新课题。⑥高位大悬挑结构底层楼板模架支撑系统和安全防护问题。挑楼与塔楼非连接的三面因建筑外观需要，钢结构的钢梁需要用混凝土包裹，混凝土结构施工的模架体系和安全防护成为施工研究的课题。 ⑵主要技术措施。①在结构设计中采取的基本思路及关键技术措施A尽量减小悬挑结构的质量，悬挑部分结构采用钢结构。梁、柱采用H型钢，楼板采用压型钢板混凝土楼板，以减小其对主体结构的不利影响。B为承受悬挑部分重力荷载产生的倾覆力矩，在悬挑部分增设钢斜撑，将倾覆力矩传递到塔楼上：在塔楼相应的部位也增设型钢混凝土斜撑，使塔楼整体承受倾覆力矩。在塔楼内除设置核心筒外，还设置了十字型剪力墙，以提高塔楼整体刚度和抗倾覆能力。C提高悬挑部分和支撑悬挑结构构件的抗震设防标准。考虑到悬挑结构的冗余度低，在设计过程中，提高了悬挑结构的抗震设防标准。悬挑部分的结构按中震弹性计算，考虑荷载分项系数，材料强度取设计值。直接支撑悬挑结构的构件按中震不屈服设计，即按中震弹性地震力与竖向荷载进行组合，不考虑荷载分项系数，材料强度取标准值。D体型收进处结构加强，在结构设计过程中在收进位置的上下设置了额外的斜撑，尽量避免收进处结构刚度的突变。在进行结构计算时，也将收进的楼层指定为薄弱层，进行地震剪力的放大，提高构件的承载力。 E悬挑结构的竖向地震效应采用规范建议的简化方法、竖向地震反应谱法、竖向地震时程分析法等三种计算方法，解决竖向地震效应问题。②高位大悬挑楼施工技术。A采用临时加固、不搭设操作平台直接高空散拼的施工方法，进行钢结构安装。B采用钢筋桁架模板体系，利用结构本身的钢梁承受楼板施工的荷载，进行钢筋混凝土结构施