李星儀侯澤宇王宇邵曉森

摘要：面向近期比較熱門的多塔樓連體建筑，從一些知名工程實(shí)例引入，在對(duì)連廊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行理論說(shuō)明的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)的組成及特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上給出對(duì)于多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：多塔樓；高層建筑；連廊；連體結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.11.132

1引言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，越來(lái)越多高層連體結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，其中，雙塔樓多塔樓形式越來(lái)越普遍。在大型商圈、醫(yī)院等建筑群中，高空連廊可以方便兩塔樓之間的聯(lián)系，同時(shí)因其具有良好的采光效果和廣闊的視野而可以用做觀光走廊或休閑咖啡廳等；另一方面，由于連廊的設(shè)置，可以使建筑外觀上更具特色，并能營(yíng)造出一種更加和諧的建筑氛圍。然而，要設(shè)計(jì)出這樣一種連接多塔樓的高空連廊并非易事，它對(duì)高層結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)有更高的要求。

2多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

2.1杭州市民中心

位于錢塘江畔的杭州市民中心（如圖1所示）主體工程為6幢弧形塔樓，6塔樓以半徑約72～98m圍合向心，地下2層，地上26層，各相鄰塔樓間在高空約84～92m的層23～24處設(shè)有環(huán)形封閉鋼結(jié)構(gòu)連廊將6幢塔樓連成整體，連廊中心弧線長(zhǎng)度有53m和31m兩種跨度。

2.2當(dāng)代MOMA

北京當(dāng)代MOMA（如圖2所示）由8幢塔樓和7個(gè)連廊組成。7個(gè)連廊跨度在24.8m至54.5m之間，距地面高35.05m-58.5m?？臻g連廊不但將塔樓完整地連在一起，還有非常豐富的使用功能，包括游泳館、健身房、咖啡廳、酒吧、畫廊、圖書館、小型社區(qū)聚會(huì)場(chǎng)所等。

3連廊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論分析

3.1扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

在風(fēng)荷載，地震荷載等作用下，結(jié)構(gòu)本身除了平動(dòng)變形之外，也會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)隨著連廊所連接兩個(gè)塔樓之間不對(duì)稱性的增加而增大，從而可能引起兩個(gè)塔樓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更加明顯。

3.2受力復(fù)雜

在水平荷載的作用下，連廊需要承受較大的內(nèi)力以協(xié)調(diào)連廊與塔樓相接的兩端的變形，同時(shí)，如果連廊自身跨度較大，那么其兼受豎向荷載和豎向地震作用。為確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性，JGJ3-2010規(guī)范中明確規(guī)定了連接體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)的構(gòu)造措施。

3.3兩端連接

連接處理方式根據(jù)建筑方案與實(shí)際情況而定，主要包括以下幾種：剛性連接、柔性連接、鉸接連接以及滑動(dòng)連接等。

4多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

4.1多塔樓連體結(jié)構(gòu)的組成

4.1.1塔樓

塔樓，顧名思義，即像塔的樓，其長(zhǎng)寬幾本相等。塔樓常采用結(jié)構(gòu)與普通單體高層建筑差異不大，可簡(jiǎn)要概括為剪切型、彎曲型和彎剪型。對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性對(duì)結(jié)構(gòu)性能有重要影響，靜力方面，結(jié)構(gòu)剛度為主要影響因素，動(dòng)力方面，結(jié)構(gòu)頻率和阻尼為主要影響因素。

4.1.2連體

連體結(jié)構(gòu)是指除裙樓以外，塔樓之間帶有連接體的結(jié)構(gòu)。高層連體建筑結(jié)構(gòu)在形式上主要分兩種：凱旋門式和連廊式。連體跨越于兩塔樓之間，形式上類似橋梁，然而兩者在外荷載形式和兩端連接方面有所區(qū)別。靜力方面，兩者都受豎向外載和水平向風(fēng)載，但是海拔較高的連體受風(fēng)載較大。動(dòng)力方面，橋梁主要承受來(lái)自橋面振動(dòng)沖擊，連體主要承受來(lái)自兩端塔樓的振動(dòng)。

4.2多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

連體結(jié)構(gòu)由于其由多部分組成，結(jié)構(gòu)特性更為復(fù)雜，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在組成部分之間的關(guān)系上，而聯(lián)系各組成部分的結(jié)構(gòu)就是連體，故連體是分析和設(shè)計(jì)多塔樓連體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的最終成型有著至關(guān)重要的影響。多塔樓連體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及抗震抗風(fēng)性能是它與其他結(jié)構(gòu)相比較為突出的特性，其自身?yè)碛兄T多的特殊性，通過(guò)上文對(duì)連廊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行理論分析，下面給出多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)具體特性體現(xiàn)。

4.2.1對(duì)稱性

對(duì)于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，受力亦對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)也是對(duì)稱的，因此，在對(duì)稱的多塔樓連體結(jié)構(gòu)中，在地震荷載作用下塔樓的振動(dòng)情況相同，故如果連廊有很強(qiáng)的剛度，連廊結(jié)構(gòu)就不能發(fā)揮多少連接作用。而另一方面，若塔樓之間越不對(duì)稱，在地震荷載作用下不同塔樓的振動(dòng)情況差異就會(huì)越大，連廊結(jié)構(gòu)為協(xié)調(diào)塔樓振動(dòng)，所發(fā)揮的連接作用就會(huì)增大。

4.2.2扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

當(dāng)側(cè)向荷載作用在多塔高空連廊結(jié)構(gòu)上的方向不同時(shí)，會(huì)體現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)性能。無(wú)論是橫向荷載還是縱向荷載，結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生該方向平面內(nèi)的側(cè)移，其中，對(duì)于橫向荷載作用，結(jié)構(gòu)還會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，而扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)隨塔樓間不對(duì)稱性的增加而增大。即便是對(duì)稱塔樓，由于連廊變形，結(jié)構(gòu)本身除了會(huì)有一定平動(dòng)之外，還會(huì)有相向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。尤其在實(shí)際工程中更應(yīng)注意，因?yàn)閷?shí)際情況中不同塔樓地震振動(dòng)情況不同，若發(fā)生響應(yīng)，會(huì)對(duì)連體部分產(chǎn)生很大影響。

4.2.3連廊連接

連廊作為連體的一種除了需要承受各種荷載，其更為重要的作用是協(xié)調(diào)連體兩端的變形和振動(dòng)所傳遞的力，所以連廊與塔樓連接形式的正確選取對(duì)于整個(gè)多塔連體結(jié)構(gòu)有著十分重要的影響，這一點(diǎn)在前文曾提及。連廊與塔樓的連接形式大體上分為兩種：強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)形式和弱連接結(jié)構(gòu)形式。

強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)下分兩種，剛性連接和鉸接連接。剛性連接是所有連接方式中連接作用最強(qiáng)的，起到加強(qiáng)聯(lián)系連廊與塔樓，增強(qiáng)連廊穩(wěn)定性的作用。弱連接結(jié)構(gòu)適用于連廊跨度大而剛度小，無(wú)法協(xié)調(diào)連接體兩側(cè)結(jié)構(gòu)共同工作的情況，分為滑動(dòng)連接和柔性連接。采用滑動(dòng)連接可以減小連廊的受力，然而此時(shí)連廊會(huì)失去協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的能力，此外，滑動(dòng)連接需要設(shè)置復(fù)位裝置，因此它適用于連廊位置低、跨度小的結(jié)構(gòu)。柔性連接可以選擇合適的連接剛度，從而有利于自身和整體的受力。

4.3多塔樓高空連廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

連廊結(jié)構(gòu)的材料理論上需要具備強(qiáng)度高，質(zhì)量小且方便安裝的特性，鋼結(jié)構(gòu)是最常用的，當(dāng)塔樓強(qiáng)強(qiáng)連體，柔性連接為首要選擇；當(dāng)塔樓強(qiáng)弱連體，可選擇剛性連接。結(jié)構(gòu)分析軟件推薦使用有限元分析軟件，計(jì)算模型采用多塔連接及彈性樓板假設(shè)，荷載方面，連廊區(qū)要考慮施工和使用過(guò)程中的吊掛荷載。采用剛性連接后，如果連廊鋼構(gòu)件的局部應(yīng)力比較大，可以考慮柔性連接，此外，為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性應(yīng)盡可能做震動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及風(fēng)洞試驗(yàn)。施工時(shí)一定要考慮到大跨度預(yù)起拱和施工工況，大跨度連廊應(yīng)根據(jù)計(jì)算撓度確定而做好預(yù)起拱措施，鋼結(jié)構(gòu)連廊通常是預(yù)先組裝好好再進(jìn)行吊裝，故應(yīng)考慮施工工況。

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