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［摘 要］ 对某工程连体结构方案的选择、空中连体结构对整体结构地震反应的影响、支座节点的构造措施以及施工方案进行了论述。采用整体与局部相结合的计算分析，结果表明:在地震作用下振型曲线在中连体结构层处平滑过渡，该处地震反应不明显。故在较低的高层建筑中，空中连体结构采用刚性连接具有整体性好、方施工、节约工程费用等优点，是行之有效的，可为同类工程项目提供有意义的参考。
［关键词］ 空中连体结构; 刚性连接; 结构选型; 框筒结构; 钢桁架; 振型
Abstract: In some engineering structure scheme selection, conjoined twins joined the air to the whole structure seismic response of the structure of influence, support the construction of the measures and the node construction scheme are discussed in this paper. The combination of the whole and the parts of the calculation and analysis, and the results show that: under the effects of earthquake type curve in vibration in the smooth transition of conjoined twins’ structure in, the earthquake response is not obvious. Therefore, in the lower high-rise building, the structure and the conjoined rigid connection has good entirety, party construction, and to save the cost of the project etc, and is effective for the similar project to provide a meaningful reference.
Key Words: spatial樀漀椀渀琀 structure; rigid connection; the structural type; box tube structure; steel truss; vibration model
中图分类号：U415.6 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
该工程位于XX市XX路与XX路交叉处，总建筑面积地上 103000m2，地下 15000 m2，地下室 1层为车库，地上 9 层 ～ 16 层(含 2 层裙楼)，高度36m ～ 50m。小区被鸣阳路分隔成两块，共由 15 幢单体组成，部分建筑有两层裙房。本文所指的是 6#、7#楼，地上 11 层( 无裙房)，地下车库为整体地下室，共由 7 幢单体建筑相连。该两幢楼位于小区的景观中轴线上，为了城市建筑景观的需求，建筑师考虑其作为小区入口的景观对景，在第 9 层和第 10 层处连体，为了给住户提供更多的室外活动空间，两塔楼在连体的第 11 层处作为空中花园使用，两塔楼之间的净距离为 15m。该工程主体结构平面图、剖面图如图 1、图 2 所示。该工程建筑物抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0. 05g，设计地震分组为第一组。建筑场地类别为Ⅳ类，基本风压值为 0. 60kN/m2，风载体型系数取 1. 4，地面粗糙度类别为 B 类。根据以上基本设计资料，设计时考虑到各种因素，对建筑结构的布置和选型进行了比较，最终确定的結构详细信息见表 1。
2 空中连体结构方案比选
该工程设计时作为空中连体部分可供选择的结构方案有:
①直接在两座塔楼之间设置钢梁或钢桁架，将支座处设为铰接或滑动连接;
②在两座塔楼之间设置刚性连接的现浇(或现浇预应力) 钢筋混凝土梁;
③分别从两座塔楼中悬挑钢桁架，中部断开成为两个相互独立的结构单元。在 1995 年的日本阪神地震中，其架空连廊的震害情况表明:跨度大、位置高的连廊容易发生严重破坏;架空连廊偏心设置在建筑物端部时对抗震不利;根部刚接的连廊在地震中塌落的比较少，但一旦破坏塌落则主体结构破坏较严重;根部滑动连接的连廊在地震中容易塌落，但滑动连接的连廊破坏塌落对主体结构影响小。本工程的连接体所在的楼层较高(9、10、11 层)、跨度较大(15m)。如果采用直接相连的桁架对抗震极为不利，日本阪神地震铰接架空连廊破坏严重，因为两侧主体塔楼在地震中的位移并不同步。而从两座塔楼中悬挑钢桁架的结构方式，尽管可以使得结构成为两个相互独立的单元，但从建立的计算模型分析的振型图可以看出，由于连体结构的荷载比较大，且该部分楼层质量中心与刚度中心存在比较大的偏心，在地震作用下的振型曲线在这几层处出现拐点，说明该处地震反应强烈，且存在较明显的扭转效应，故排除了从两座塔楼各自悬挑钢桁架的结构方案。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002 第 10. 1. 4 条的规定，为了避免在本工程中出现超过两种复杂结构类型，在选择空中连体结构体系时，根据上述分析结果，本工程采用了在两座塔楼之间设置刚性连接结构的方案(见图 3)。
3 结构整体分析
由于该空中连体结构跨度达到 15m，9 层和 10层作为住宅使用，11 层作为空中绿化和人们休闲活动的场所使用，其荷载较大(恒荷载:10kN/m2;活荷载:3. 5kN/m2)。本工程整体结构计算采用 SATWE空间计算程序，空中连体以整体结构型式输入。从图 4 的地震反应力图可以看出，由于空中连体结构的荷载比较大，该处地震反应力存在突变现象。
由于空中连体结构属于竖向不规则结构，故在两 侧塔楼的设计中针对塔楼的结构进行了化，以考虑上部结构的连体情况。两座塔楼建筑平面设计上相同，并形成结构布置合理的建筑平面，平面呈矩形状，塔楼结构将电梯井道置于平面的中心形成内筒，然后利用电梯井道周围的走廊墙、卫生间墙等形成外筒，建筑四周外墙布置框架柱，塔楼结构实际上形成了框筒结构。空中连体结构所在层结构平面形成两边均有筒体的对称结构，分别在第 9、10、11 层结构平面相互连接，连接体刚度较强，刚度中心与质量中心较吻合，所以具有良好的结构整体性和抗震性能。由于在结构概念设计上的合理性，经整体结构分析计算，该结构在地震作用下的振型曲线(图 5)，在空中连体结构部位平滑过渡，没有出现拐点现象，说明该处地震反应不明显，且无明显的扭转效应存在，只是在出屋面的梯间等小结构方面由于结构的刚度存在突变，在振型曲线上存在拐点，这是鞭梢效应所致。因此，整体结构合理可行，采用非预应力现浇砼结构施工方便简单，受到业主和施工单位的欢迎和好评。该工程建成使用已 5 年，效果良好。
4 构造措施
空中连体结构设计中主要采取了以下构造措施:
(1)空中连体结构的楼板与相连的塔楼楼板整体浇注，板厚加大，且采用双层双向配筋加强;
(2)作为空中连体结构支撑构件的框架柱其等级由 4 级提高到 3 级，箍筋沿柱全高加密，适当提高柱子的配筋率，以增强抗震性能;
(3)加强与空中连体结构层相邻的上下层的竖向构件，提高其承载能力及延性，并对相应节点进行加强;
(4)通过适当增加梁截面的高度，并在梁支座处加腋，减少了梁跨中的挠度值，以满足人员活动的舒适感;
(5)下层窗顶至上层窗台高度范围内设立梁，使其既不影响正常使用，又能适应竖向荷载、风荷载及地震作用的变形。
5 小结
(1)由于空中连体结构的设置，其质量较大，在结构整体计算分析时要注意分析其协调性，在地震作用下将产生较大的变形集中现象，应采取相应的加强措施;
(2)架空连廊通常连接的是两幢具有不同振动特性的建筑物，选用连廊的结构形式和连接节点方式时，应根据其跨度、高度位置不同采用有利于抗震的方案;
参考文献:
［1 ］ GB50010-2002，混凝土结构设计规范［S］GB50010-2002，Concrete Structure Design Code ［S ］(in Chinese)
［2 ］ 建筑结构基础隔震技术的研究和应用［J］. 震灾防御技术，2006，1(1):31 ～ 38Research and Application of Building Structure BaseIsolation Technology，2006，1(1):31 ～ 38( in Chinese)
［3 ］ 李建海，贾益纲. 浅谈超长混凝土结构温度应力［J］.江西科学，2007，25(4):402 ～ 405Li Jian-hai，Jia Yi-gang. Study on Temperature Stress ofOverlong Concrete Structure ［J ］. Jiangxi Science，2007，25(4):402 ～ 405( in Chinese)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
［关键词］ 空中连体结构; 刚性连接; 结构选型; 框筒结构; 钢桁架; 振型
Abstract: In some engineering structure scheme selection, conjoined twins joined the air to the whole structure seismic response of the structure of influence, support the construction of the measures and the node construction scheme are discussed in this paper. The combination of the whole and the parts of the calculation and analysis, and the results show that: under the effects of earthquake type curve in vibration in the smooth transition of conjoined twins’ structure in, the earthquake response is not obvious. Therefore, in the lower high-rise building, the structure and the conjoined rigid connection has good entirety, party construction, and to save the cost of the project etc, and is effective for the similar project to provide a meaningful reference.
Key Words: spatial樀漀椀渀琀 structure; rigid connection; the structural type; box tube structure; steel truss; vibration model
中图分类号：U415.6 文献标识码：A文章编号：
1 工程概况
该工程位于XX市XX路与XX路交叉处，总建筑面积地上 103000m2，地下 15000 m2，地下室 1层为车库，地上 9 层 ～ 16 层(含 2 层裙楼)，高度36m ～ 50m。小区被鸣阳路分隔成两块，共由 15 幢单体组成，部分建筑有两层裙房。本文所指的是 6#、7#楼，地上 11 层( 无裙房)，地下车库为整体地下室，共由 7 幢单体建筑相连。该两幢楼位于小区的景观中轴线上，为了城市建筑景观的需求，建筑师考虑其作为小区入口的景观对景，在第 9 层和第 10 层处连体，为了给住户提供更多的室外活动空间，两塔楼在连体的第 11 层处作为空中花园使用，两塔楼之间的净距离为 15m。该工程主体结构平面图、剖面图如图 1、图 2 所示。该工程建筑物抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0. 05g，设计地震分组为第一组。建筑场地类别为Ⅳ类，基本风压值为 0. 60kN/m2，风载体型系数取 1. 4，地面粗糙度类别为 B 类。根据以上基本设计资料，设计时考虑到各种因素，对建筑结构的布置和选型进行了比较，最终确定的結构详细信息见表 1。
2 空中连体结构方案比选
该工程设计时作为空中连体部分可供选择的结构方案有:
①直接在两座塔楼之间设置钢梁或钢桁架，将支座处设为铰接或滑动连接;
②在两座塔楼之间设置刚性连接的现浇(或现浇预应力) 钢筋混凝土梁;
③分别从两座塔楼中悬挑钢桁架，中部断开成为两个相互独立的结构单元。在 1995 年的日本阪神地震中，其架空连廊的震害情况表明:跨度大、位置高的连廊容易发生严重破坏;架空连廊偏心设置在建筑物端部时对抗震不利;根部刚接的连廊在地震中塌落的比较少，但一旦破坏塌落则主体结构破坏较严重;根部滑动连接的连廊在地震中容易塌落，但滑动连接的连廊破坏塌落对主体结构影响小。本工程的连接体所在的楼层较高(9、10、11 层)、跨度较大(15m)。如果采用直接相连的桁架对抗震极为不利，日本阪神地震铰接架空连廊破坏严重，因为两侧主体塔楼在地震中的位移并不同步。而从两座塔楼中悬挑钢桁架的结构方式，尽管可以使得结构成为两个相互独立的单元，但从建立的计算模型分析的振型图可以看出，由于连体结构的荷载比较大，且该部分楼层质量中心与刚度中心存在比较大的偏心，在地震作用下的振型曲线在这几层处出现拐点，说明该处地震反应强烈，且存在较明显的扭转效应，故排除了从两座塔楼各自悬挑钢桁架的结构方案。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002 第 10. 1. 4 条的规定，为了避免在本工程中出现超过两种复杂结构类型，在选择空中连体结构体系时，根据上述分析结果，本工程采用了在两座塔楼之间设置刚性连接结构的方案(见图 3)。
3 结构整体分析
由于该空中连体结构跨度达到 15m，9 层和 10层作为住宅使用，11 层作为空中绿化和人们休闲活动的场所使用，其荷载较大(恒荷载:10kN/m2;活荷载:3. 5kN/m2)。本工程整体结构计算采用 SATWE空间计算程序，空中连体以整体结构型式输入。从图 4 的地震反应力图可以看出，由于空中连体结构的荷载比较大，该处地震反应力存在突变现象。
由于空中连体结构属于竖向不规则结构，故在两 侧塔楼的设计中针对塔楼的结构进行了化，以考虑上部结构的连体情况。两座塔楼建筑平面设计上相同，并形成结构布置合理的建筑平面，平面呈矩形状，塔楼结构将电梯井道置于平面的中心形成内筒，然后利用电梯井道周围的走廊墙、卫生间墙等形成外筒，建筑四周外墙布置框架柱，塔楼结构实际上形成了框筒结构。空中连体结构所在层结构平面形成两边均有筒体的对称结构，分别在第 9、10、11 层结构平面相互连接，连接体刚度较强，刚度中心与质量中心较吻合，所以具有良好的结构整体性和抗震性能。由于在结构概念设计上的合理性，经整体结构分析计算，该结构在地震作用下的振型曲线(图 5)，在空中连体结构部位平滑过渡，没有出现拐点现象，说明该处地震反应不明显，且无明显的扭转效应存在，只是在出屋面的梯间等小结构方面由于结构的刚度存在突变，在振型曲线上存在拐点，这是鞭梢效应所致。因此，整体结构合理可行，采用非预应力现浇砼结构施工方便简单，受到业主和施工单位的欢迎和好评。该工程建成使用已 5 年，效果良好。
4 构造措施
空中连体结构设计中主要采取了以下构造措施:
(1)空中连体结构的楼板与相连的塔楼楼板整体浇注，板厚加大，且采用双层双向配筋加强;
(2)作为空中连体结构支撑构件的框架柱其等级由 4 级提高到 3 级，箍筋沿柱全高加密，适当提高柱子的配筋率，以增强抗震性能;
(3)加强与空中连体结构层相邻的上下层的竖向构件，提高其承载能力及延性，并对相应节点进行加强;
(4)通过适当增加梁截面的高度，并在梁支座处加腋，减少了梁跨中的挠度值，以满足人员活动的舒适感;
(5)下层窗顶至上层窗台高度范围内设立梁，使其既不影响正常使用，又能适应竖向荷载、风荷载及地震作用的变形。
5 小结
(1)由于空中连体结构的设置，其质量较大，在结构整体计算分析时要注意分析其协调性，在地震作用下将产生较大的变形集中现象，应采取相应的加强措施;
(2)架空连廊通常连接的是两幢具有不同振动特性的建筑物，选用连廊的结构形式和连接节点方式时，应根据其跨度、高度位置不同采用有利于抗震的方案;
参考文献:
［1 ］ GB50010-2002，混凝土结构设计规范［S］GB50010-2002，Concrete Structure Design Code ［S ］(in Chinese)
［2 ］ 建筑结构基础隔震技术的研究和应用［J］. 震灾防御技术，2006，1(1):31 ～ 38Research and Application of Building Structure BaseIsolation Technology，2006，1(1):31 ～ 38( in Chinese)
［3 ］ 李建海，贾益纲. 浅谈超长混凝土结构温度应力［J］.江西科学，2007，25(4):402 ～ 405Li Jian-hai，Jia Yi-gang. Study on Temperature Stress ofOverlong Concrete Structure ［J ］. Jiangxi Science，2007，25(4):402 ～ 405( in Chinese)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。