傅学怡、余卫江等-一种新型连体-铰接连体结构设计

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1、第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年一种新型连体-铰接连体结构设计傅学怡,余卫江,张玉,顾励,曲家新,白玮,胡小军(悉地国际设计顾问（深圳）有限公司，上海200235)摘要：本文提出了一种新型高层连体结构形式-铰接连体，并介绍了其构造、受力性能和优越点。并通过一个工程案例，比较了与目前常见的刚接强连体和滑动弱连体的受力性能，提出了铰接连体结构设计的三项关键技术，详细介绍了该新型结构的控制标准和设计分析方法。研究表明，铰接连体兼具刚接连体与滑动连体的优点，扬长避短，具有广泛的适用性。关键词：铰接连体；销接；舒适度1前言

2、高层连体建筑是一种体型复杂的高层建筑。高层建筑连体结构是指两个或多个高层建筑由设置在一定高度处的连接体相连而组成的一种结构形式，通过在不同塔楼间设置连接体将单体结构连在一起，方便不同建筑物之间的空间联系。连接体作为连体建筑的关键构成，水平荷载作用下内力及变形复杂，成为连体建筑抗震设计的关键问题与技术难点。目前，国内外广泛采用的连接体有两类，即刚接强连体（图1）和滑动弱连体（图2）。其中，刚接强连体采用斜腹杆桁架、空腹桁架或刚接钢梁，通过两端刚接或铰接支座将主体结构连接为整体，协调两侧结构的共同工作；滑动弱连接一端与主体结构铰接，

3、一端做成滑动支座，或者两端均做成滑动支座，不参与协调两侧结构的共同工作。图1为采用强连接的连体结构示意图，通过高位强连接，结构形成空间整体，其动力特性及受力状态复杂，水平荷载作用下，连接体处于弯、剪、扭复杂受力状态，当多塔连接时，主体支承结构及连接体的受力及变形更为复杂，塔楼间相互约束与影响显著，结构地震响应复杂。图2为采用弱连接的连体结构示意图，仅适用于低位、小跨连接，于支座处设置限位隔震垫，舒适度较差，使用功能受限，大多仅有连廊功能，难以作为正常的办公、商业等场所。且已有震害表明，大震作用下滑动弱连接塌落情况严重，可能存在安

4、全隐患，同时存在连接体屋面、墙体永久缝的防水隐患。图1刚接连体图2滑动连体傅学怡，1945.9出生，男，研究员第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年本文提出了一种新型的连体建筑结构构成的方法，兼有刚接强连体与滑动弱连体的优点，避免其存在的问题，适用范围更广。为达到上述目的，采用如下技术方案：一种铰接连体结构，包括连体梁、端部铰接支座，其中连体梁通过铰支座与主体结构铰接，构成铰接连体。该铰接连体结构中，释放连接体端部弯矩，与刚接强连体相比，减小连体结构及连接体地震作用，减小顶部刚度突变，改善连体结构抗震性能；与滑动弱连体

5、相比，改善建筑使用功能，提高舒适度，由于避免了大震作用下可能的连接塌落安全隐患，从而适用于高位连接。图3铰接连体2铰接连体构成铰接连体包括连体梁、两端铰接支座和楼板。连体梁一般采用钢梁，可根据需要和支承边界设置多根，如图4，面内可设置次梁和面内支撑，次梁和面内支撑宜采用两端铰接。楼板一般采用钢筋混凝土楼板。两端铰接支座宜采用销接，实现端部转动，如图5。图4铰接连体立面和平面图5铰接节点图刚接强连体结构受力性能类似于门式“刚架”，而铰接连体结构受力性能更像是“排架”，如图6所示。傅学怡，1945.9出生，男，研究员第二十三届全国高

6、层建筑结构学术会议论文2014年（a）刚接强连体（b）铰接连体图6刚接强连体和铰接连体受力结构简图3几种连体结构力学性能对比分析通过对某项目几个连体结构方案对比，揭示铰接连体结构方案的受力性能。3.1工程介绍该工程位于上海闵行区，建筑物地下2层，地上10~12层，约42m高，钢筋混凝土框架-剪力墙体系；建筑物地下两层，地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。整个建筑物由两栋塔楼及在顶部的连廊构成。A塔楼为酒店，共12层。B塔为办公楼，共10层。两栋楼的顶部局部由连廊相连形成连体，连接体高度7米左右，其跨度近42米，连廊宽度22米，连廊

7、一侧部分构件连接在A塔10米的悬挑结构处。连体每层采用六根铰接组合钢梁与两塔楼相连，梁高1.4m。图7某连体项目效果图图8某连体项目立面傅学怡，1945.9出生，男，研究员第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年图9某连体项目底层平面图图10某连体项目标准层平面图图11某连体项目连廊层平面图3.2连体结构多方案对比分析高位滑动连接，支座滑移量应按罕遇地震作用的位移要求，并应采取限位、防脱落、防水、防碰撞等[1]措施，造价较高，同时连廊一端部分搁置在悬挑桁架上，因此在本结构中不予考虑。针对该项目，进行了四种连体结构方案的分

8、析比较，分别是：1）刚接桁架连体方案（方案A）2）刚接钢梁连体方案（方案B）3）铰接连体（腹板焊接）钢梁连体方案（方案C）4）铰接连体（销轴连接）钢梁连体方案（方案D）其中方案B~D结构布置一致，仅仅是连体梁两端支座形式不同。（a）方案A（b）方案B傅学怡，19