双塔连体结构抗震设计.pptVIP

高层连体结构 一、连体结构 　　 高层建筑连体结构是指2个塔楼或多个塔楼由设置在一定高度处的连接体(又称连廊)相连而组成的建筑物。 根据连体的刚度，连体结构大致可分为两种，一种形式为架空的连廊，两个建筑之间可设置一个或多个连廊，其跨度可为几米和几十米不等，第二种可称为凯旋门式，在两个主体结构的顶部若干层连接成整体楼层，连接体宽度与主体结构接近，两个主体结构一般采用对称的平面形式。 在地震作用下,由于连接体的存在使得由原来独立发生振动的塔楼要相互作用、相互影响,在地震作用下的反应远比单塔结构和无连接体的多塔结构受力复杂,会出现较强的耦联震动、扭转加大等现象。 震害表明，连体结构破坏严重，连接体本身塌落较多，同时使主体结构中与连接体相连的部分结构严重破坏，尤其当两个主体结构层不等或体型，平面和刚度不同时，两建筑的地震反应差别很大。 　二、连体结构动力计算模型 连体结构总体为一开口薄壁构件，扭转性能较差，扭转振型丰富，地震作用下容易引起较大的扭转反应，易使结构发生脆性破坏。 通常采用的计算模型主要有“串并联质点系模型”，“串并联刚片系模型”，以及“三维空间有限元模型” 。 “串并联质点系模型”是将塔楼各个楼层简化为一个质点，楼板上下各1/2层高的构件质量集中于该点，每个质点只有沿主轴方向的两个自由度，对于双轴对称以及单轴对称的连体结构，其在对称轴方向的振动互不耦合，地震作用下只激励地震作用方向上的平动振型，因此，这两种情况下，对称轴方向的地震作用计算，可以选用这种模型。 对于不对称连体结构在双向地震作用下以及单轴对称连体结构在非对称轴方向地震作用下，结构各楼层存在三个自由度，即两个沿主轴方向的平动和绕楼层质心的转动，这种情况下，“串并联刚片系模型”更能满足要求。 “三维空间有限元模型”是将整个结构根据抗侧力构件的特性，将其划分为不同的单元，并将单元质量集中于与单元相连的结点上，通过自由度的凝聚，将各结点自由度凝聚为楼层主轴方向和高度方向的三个平动自由度，最后，根据结点动力平衡方程求解。 三 连接体的结构方案确定 连接体是连体结构中一个重要组成部分,其主要作用是在整个结构中协调2个塔楼的变形。由于各塔楼的刚度及质量不同,结构的振动特性和变形也不同。要协调两塔的变形,连接体必然要受到很大的作用力。而在实际工程中既没有绝对对称的结构,更没有绝对对称的水平力,即使是设计为对称的 结构,在施工材料和使用荷载上也可能不对称,地震作用更是随机的和多向性的。 现行《高规》规定,对一般的结构都要考虑结构的偶然偏心。由于非对称的水平力对非对称结构的扭转作用大,使得两塔楼的振动更复杂,在地震作用下的振型更丰富,会出现较强的耦联震动、扭转加大等现象。 因此,连接体处于拉、压、弯、剪、扭的复杂受力状态,所以,连接体与塔楼应该有非常可靠的连接。 地震灾害表明,连接部位是抗震的薄弱环节,当采用刚性连接时,结构设计和构造都比较好处理,但如果设计得不够可靠,地震时就有可能在连接处破坏甚至使得连接体塌落; 采用滑移支座,在理论上是比较好的,可以释放连接体部分的受力,使得连接体的受力简单化,但在实际设计中,要能比较准确地计算出结构在罕遇地震作用下连接处的位移,并设计成可滑动的支座,使得在地震作用下连接体不会脱落,在设计上难度很大,因为在高层建筑中,往往顶层在罕遇地震作用下的位 移比较大,而且位移是多向的,要设计大位移量的滑移支座在材料、构造和施工上都比较困难,如果处理不好,地震作用时,就容易滑出支座,从而造成连接体的塌落。基于以上的分析,工程连接体的支座形式一般采用刚性连接。 连接体的结构形式可以用钢筋混凝土,也可用钢结构和钢骨混凝土或这些结构形式的混合体。 通常应根据连接体的跨度和主体(塔楼)的结构材料来确定。一般来讲,连接体的材料应该与主体结构相同,以便于连接体支座的设计。当跨度不太大,主体是钢筋混凝土结构 结构时,采用钢筋混凝土的连接体比较经济合理,连接体的支座设计也比较简单;但当 连接体的跨度比较大时,无论主体结构的材料采用什么,连接体材料类型都适合采用钢结构的形式。 主要原因有以下几点。 (1)钢结构的延性比较好,能适应连接体较大的变形,满足连接体在复杂应力下的变形需要。 (2)采用钢桁架,还可以增大连接体的刚度,提高其抗震能力。 (3)可以减轻连接体的自重,减小结构的地震反应。 (4)施工方便。对大跨度的钢筋混凝土结构要在几 十米的高空支模浇筑很困难。如果采用钢结 构,则可以在地面进行基本单元的拼装后,再吊装就位。 * *