合肥某工程建筑連體結構設計

馬 霖

1 工程概況

某公司新建總部大樓項目位于中國安徽省合肥市經開區核心區，項目建設內容含辦公、社區中心及配套設施。項目建設用地面積約1.38 萬平方米，總建筑面積約6.93 萬平方米。全部建筑由兩棟高層和一座裙房組成，其中兩棟高層之間采用連廊相連。項目建筑立面圖如圖1 所示。

圖1

2 結構形式

本工程抗震設防烈度為7 度0.1g，場地類別為Ⅱ類，主要結構為標準設防類，抗震等級為三級（高層塔樓框架柱為二級）。較高塔樓采用鋼管混凝土框架-支撐結構，較矮塔樓采用鋼管混凝土框架結構，裙房采用鋼框架結構，連廊采用鋼桁架結構，梁均采用焊接H 型鋼梁，板采用現澆鋼筋混凝土樓板。地上部分裙房與塔樓之間設縫分開，兩棟塔樓之間在3~4 層處采用鋼桁架連廊連接。

3 連體結構概述/原則

連體結構通常有桁架式、懸臂式、吊梁式或托梁式。某高層連體結構抗震設計及其彈塑性時程分析。根據與兩側塔樓連接剛度不同可分為強連接與弱連接。其中強連接體需要有足夠的剛度以協調兩側單體的變形和內力，而弱連接體可通過滑動支座將兩側傳遞來的水平力釋放掉。對于兩側塔樓剛度、體型或層數相差較大時，宜選用弱連接。

4 本工程連體結構選擇

本工程西側塔樓高度為93.3 米，采用鋼管混凝土-鋼支撐結構形式；東側塔樓高度為47.1 米采用鋼管混凝土結構形式。兩側塔樓高度相差近一半，結構形式也不同，因此適合采用弱連接體相連。連廊跨度為30.6 米，寬度24.3 米，兩側主樓在相應位置設柱側鋼牛腿，西側采用滑動支座與主樓牛腿相連，東側采用固定鉸支座與主樓牛腿相連，連廊結構平、立面布置。如圖2、圖3 所示：

圖2 連廊結構平面布置圖

圖3 連廊立面結構圖

5 本工程連體結構計算要點

本工程采用YJK 建筑結構設計軟件進行結構計算。對連體結構采用考慮豎向地震的中振彈性設計，并計算大震下的支座反力與變形用于支座牛腿設計。在軟件中采用空間結構模塊建立連體桁架模型，并與兩側主樓整體組裝，通過在前處理菜單中定義兩點約束的辦法指定支座屬性。分別計算一端鉸接一端滑動和兩端鉸接（模擬支座滑動失效情況） 兩個模型，對連廊本身進行內力分析和截面驗算。除此之外，尚需分別在計算結果中讀取支座處中振彈性下一端鉸接一端滑動以及兩端鉸接的力和位移，取最不利結果用于支座設計，并讀取兩個模型中大震不屈服狀態下的支座處的最不大反力用于鋼牛腿設計。

《混凝土規范》3.4.6 條及《高規》3.7.7 條均規定了樓蓋結構的舒適度要求，本工程通過盈建科樓板及設備振動計算模塊，模擬人行狀態進行時程分析，對樓蓋進行舒適度計算分析。

6 本工程計算結果分析

經計算分析，本工程連體結構主要構件采用桁架柱□500x40，桁架上下弦H900x400，斜腹桿□350x30。支座需滿足豎向±4000KN、沿桁架方向±8500KN、垂直桁架方向±2500KN 的承載力要求，并且滑動端支座需滿足300mm 的滑動距離要求。牛腿采用1.5m 高、1.3m 長、1.0m 寬的鋼牛腿，主要由3 塊26mm 厚鋼板承擔豎向壓力，其鋼板結構及焊縫均能承受大震狀態下的支座反力（包括豎向壓力、水平拉力和偏心彎矩）。并且，在設計文件中對連廊防脫落也做出了相關要求。經舒適度驗算，連廊樓蓋采用150mm 厚的鋼筋混凝土樓板任無法滿足舒適度要求，根據計算采用調諧質量阻尼器（TMD） 進行減震以滿足舒適度要求。

7 結語

本文介紹了連體結構采用弱連接（一端鉸接一端滑動）時連體部分的設計要點。由分析可知，連體結構計算時必須建立含兩側塔樓的整體模型，考慮各種工況下最不利的內力與變形，為連廊本身及支座設計提供依據；連體結構必須考慮規范對樓蓋舒適度的要求，當不滿足時可通過設置調諧質量阻尼器（TMD） 來滿足。