高层建筑连体结构设计技术研究
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浅议连体结构设计问题发布时间:2022-01-11T06:31:13.388Z 来源:《建筑学研究前沿》2021年18期作者:殷明霞[导读]身份证号码:61042419790819xxxx 高级工程师高层建筑连体结构是近年发展起来的一种新型结构形式,因连廊上良好的视觉体验、空中交通以及共享空间功能,越来越受到大家的认可。
连体结构是指两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。
连体结构不仅需要协调连接其两侧塔楼的受力和变形,还要考虑连体本身由于双塔变形不协调而产生的扭转作用。
连体结构与塔楼的连接节点构造复杂、连体结构自身结构形式要求较高,故而需要采用不同的分析计算软件,才能保证整体结构体系的可靠度和连体结构的舒适度。
一、连接体分类:1.根据连接体自身强度分为强连接和弱连接。
强连接的连接体本身刚度较大。
比如层数较多的连廊,一般可采用刚性连接。
因其自身承载变形的能力较强,有利于协调各单体塔楼受力和变形。
弱连接的连接体本身刚度较弱,比如单层连体、室外空中走廊,或宽度方向有向内收缩仅有部分宽度用于连接塔体。
对单体塔楼的地震动力等效应影响较小,可将塔楼与连体结构分开设计。
以滑动支座为例,北京当代万国城北区工程,为多塔楼大跨度连体结构,由7座空中连廊将8幢塔楼首尾相连而成。
采用多塔楼滑动连体设计方法,提高了连体和塔楼抗震安全性。
2.根据连体结构形式分为:钢桁架结构、悬索结构、预应力结构及型钢混凝土结构等。
根据经济性和使用净空等因素进行选择。
二、连体结构的设计原则1. 连体结构要控制扭转。
当地震或风力作用时,结构除产生平动变形外,还将会产生扭转变形,扭转效应随两塔楼不对称性的增加而加剧。
即便对于对称双塔连体,因连接体楼板变形,两塔除有同向的平动外,还有可能产生两塔楼的相向运动。
实际工程中,因地震在不同塔楼间的震动差异存在,两塔楼相向运动的振动形态极有可能发生响应,此时连体受力很不利。
建筑结构设计中连体结构定义的分析摘要:随着国内对建筑方案审美水准的不断提升,近年来很多大型公共建筑设计逐渐不再“中规中矩”,向着形体独特、构型元素丰富的方向发展,出现了诸多高低错落的建筑单体,构成了较为复杂的建筑结构体系。
为规避结构超限带来的问题,本文从建筑设计中常用到的连廊所形成的连体结构展开分析。
关键词:连廊,连体结构,相互影响绪论:连体结构中的连接体,有通过多层楼板、桁架体系、顶盖围合为一体的箱形结构,也有仅有桥面、截面高度远小于自身宽度的板式结构。
连体结构因连接体、两侧不同建筑结构的质量、刚度、约束情况差异较大,其受力比一般单体结构复杂许多。
结构设计中,设计人员也是尽可能规避连廊导致的结构不规则项,如通过设置落地柱与抗震缝将连廊脱开,或采用两栋建筑各自悬挑一端拼接为连廊等措施来避免连体问题,但是,受建筑高度、建筑间距等实际条件影响,部分项目仍避免不了在两栋建筑单体之间进行连廊架设。
以笔者工作经历,不同地区对连体结构的认定有宽有严,比如两栋体型较大的建筑,中间仅通过一座钢结构连廊连接,采用一端铰接一端滑动的支座,假定连廊宽度逐渐缩小,最后仅剩一根钢梁连系于两栋建筑之间,因连接体与主体结构刚度、质量过于悬殊,此时仍将结构体系定义为连体显然并不合理。
1.1连体结构定义的分析根据规范相关条文及条文说明,除裙楼以外,两个或两个以上塔楼之间带有连接体的结构为连体结构,并没有对连接体进行明确定义。
《高层建筑混凝土结构技术规程》10.5.4、10.5.5条文说明表述:“连体结构的连接部位受力复杂,连体部分的跨度一般也较大,采用刚性连接的结构分析和构造上更容易把握,因此推荐采用刚性连接的连体形式。
刚性连接体既要承受很大的竖向重力荷载和地震作用,又要在水平地震作用下协调两侧结构的变形,……根据具体项目的特点分析后,也可采用滑动连接方式”[1]。
通过理解,连接体应是能显著影响两端结构,具有协调两侧结构变形的能力。
深圳某连体桁架转换高层建筑结构设计分析
于际华;刘志周;高磊;贾君;张小冬
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)11
【摘要】深圳某连体桁架转换超限高层建筑主体结构为框架-剪力墙结构,连体部位为钢桁架和钢框架结构。
连体底部设置5榀桁架承托本层及上部钢框架共9层荷载。
结合项目特点,对主体结构设定了相应的抗震性能目标。
采用YJK、ETABS两种软件对结构进行了多遇地震下的整体分析,通过YJK软件对结构进行了多遇地震下的弹性时程分析及设防、罕遇地震下的等效弹性分析,采用SAUSAGE软件对结构进行了罕遇地震动力弹塑性分析,各项指标均满足设计要求。
因连体桁架转换结构为结构的关键构件,故对其进行构造加强,并结合其受力特点进行各工况补充分析,结果表明结构具有良好的受力性能。
对穿层柱进行了屈曲分析,确保了穿层柱计算长度满足设计要求。
【总页数】7页(P53-59)
【作者】于际华;刘志周;高磊;贾君;张小冬
【作者单位】哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU318
【相关文献】
1.带钢桁架转换层高层建筑结构设计分析
2.连体高层建筑结构抗震设计分析
3.带钢桁架转换层高层建筑结构设计分析
4.带钢桁架转换层高层建筑结构的设计分析
5.型钢混凝土空腹桁架连体结构研究应用——深圳大学科技楼连体结构解析
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高层建筑连体结构设计技术研究
经济的发展带动整个建筑行业的快速发展,近年来无论从建筑质量,建筑效
率还是其建筑设计方面讨论,建设行业都有着极大程度的提高。高层建筑连体结
构是近年来兴起的新型建筑结构,其能够最大程度的满足人们对于建筑物的各方
面的具体要求。但是,该建筑形式结构复杂,受力情况不易分析,因此如何具体
的设计和施工过程中还需要进行较深入的技术研究。
标签:高层建筑;连体结构;技术研究
一、前言
近年来,中国正处于社会经济等多个方面都快速发展的阶段,同时带动着建
筑行业的较快发展。高层连体结构建筑的设计和应用,一方面可以满足人们对于
工作生活场所的多功能性的要求,即要求在同一建筑中尽可能的结合多种元素,
因此高层建筑的使用可以更满足现代社会的发展和应用要求。另一方面,高层连
体结构建筑受力更为复杂,建筑要求更高,抗震性能也有所改变,所以在其设计
和施工的过程中,需要在进行技术上的深入研究和改进。
二、高层建筑连体结构常见方式
随着建筑行业的兴起,为了进一步满足人们在学习,工作和生活中对于相应
建筑的功能的要求,高层建筑连体结构的设计和普及成为新的热点,其使用方便,
功能全面,能够为人们的工作学习和生活创造更好的条件。到目前为止,高层建
筑连体结构的常见方式主要分为三种,下面将针对这三种形式进行一一叙述。
1.塔楼
在高层建筑物中,塔楼是最为常见的结构形式,其特点是一栋建筑物中分为
若干户,一般情况下可以达到一梯四户或是一梯十二户。其建筑密度高,相应的
可以降低房价,同时可以满足不同消费者对于相应建筑物的不同需求,实现其功
能的全面化。另外,往往该结构具有结构强度大,抗震强度好,安全性高,改造
难度低的诸多优点,因此在高层建筑中占据了较大的比例。
2.连体
连体的作用与桥梁类似,起连接作用,一般来说是指将两个塔楼建筑进行连
接,以满足其不同建筑之间的功能互补。在具体的设计和施工中,主要考虑的连
体的手里来源于水平或是竖直的风向载荷,以及两个塔楼建筑中由于其地理位
置,受力情况等导致的不同变形状况。要保证在进一步实现其功能的全面化的同
时,提高其安全性能,避免相应事故的发生。
3.连体与塔楼相连
连体与塔楼相连的高层建筑连体结构也是常见的建筑形式,其可以进一步的
实现建筑的功能性,以满足人们对于相应建筑的更高水平的要求。再具体的设计
方案中,主要分为三种情况,即第一种一端与塔楼进行滑移连接,另一端是刚性
连接,第二种两端都与塔楼进行刚性连接,最后一种是两端都与塔楼进行铰接。
具体设计方法的选择和使用需要根据其不同的施工情况,地理位置,气候因素等
诸多条件进行多方面考量后确定。
三、高层建筑连体结构的设计要点
对于高层建筑连体结构的具体设计与传统型建筑存在许多不同,因此准确的
把握其设计要点和对于保证其施工质量,降低施工难度,控制施工成本,以及保
证建成后预期的使用性能等都具有十分重要的作用。
1.提高抗震性能
对于高层建筑的具体设计工作中,由于其纵向高度的提高,往往导致其抗震
性能下降,竖向高度发生突变的可能性较高,即产生扭转效应,最终可能导致整
个建筑发生危险。因此在具体的高层建筑的设计中,针对其抗震性能的保证和改
善提出了多种方法。例如,通过增加其竖向的支撑点提高其整体的稳定性,在材
料混凝土等的选择和使用中也要进行严格的审核和监测,确保施工质量。同时,
结合现在工程技术数字化方面的发展,可以针对不同的建筑情况进行抗震仿真模
拟,通过调整相关设计中的不同参数,较准确的估计其抗震能力,针对不满足要
求的情况根据参数的选择予以调整和改善。切实保证高层建筑的抗震性能,对于
保证相关建筑的稳定性,理想的使用性能,相关人员的安全性等都具有十分重要
的作用。
2.保证结构刚度。对于高层建筑连体结构来说,连体的设计十分重要,往往
连体设计的规范性和标准性将直接对相应建筑物的相关性能指标产生较大的影
响,尤其是对其刚度的影响。例如,当连体的刚度过大时,在使用过程中就会发
生明显的刚性突变,产生变形,影响其稳定性和安全性。在设计和方针的过程中,
如果较大刚度的连体可视为刚性楼层,较小刚度的连体则可进行简化处理,这样
在相关数据的计算和处理中,可以尽可能的减少误差,增加数据的可靠性。而针
对非对称结构的连体设计中,可以考虑尽可能降低连体刚度,这样就可以尽可能
避免出现变形,位移等不利现象,以保证整体结构的刚度符合要求。
3.结构材料的选择
对于高层建筑连体结构设计中设计的材料选择问题,需要打破传统的建筑行
业中材料选择的定性思维,即在材料的选择过程中一方面需要按照传统的建筑结
构进行材料的选择和筛选,保证该结构每一部分基本的稳定性和使用性能,但是
另一方面针对该特殊结构的材料选择中,材料的匹配也十分重要,即在保证每一
部分性能的同时,还要避免因为材料选择不当导致两部分强度,刚度等方面性能
差别过大,这样在连体结构使用的过程中,变形等现象发生的概率会大大提高,
将会对相应建筑的使用寿命,使用性能,和安全性等方面都造成较大的影响。一
般来说,在选择材料时,连体结构选择的材料混凝土和刚比较常见,不同的材料
的选择,将对使整个结构的重量和受力情况等都发生变化,因此根据不同材料的
选择,需要确定不同的截面尺寸,受力模式和施工方式,这样才能切实保证整个
结构具有呵护标准的优良性能。
结束语:
高层建筑连体结构在受力,布局等方面都比较复杂,一方面较高楼层的设计
势必会造成其抗震性能,结构强度等方面的削弱,另一方面,高层建筑连体结构
在功能较为齐全的同时往往也具有较为复杂的受力情况。针对这一现状,在设计
方面就需要从其抗震强度,结构刚度,以及具体的材料选择等方面入手,针对不
同的情况进行严谨的设计,以保证其在基本的使用性能和安全性,促进相关结构
进一步的推广和使用。
参考文献:
[1]陈岩.高层建筑连体结构设计技术研究,《房地产导刊》,2014(16).
[2]周媛,李佼.高层建筑连体结构设计技术研究,《城市建设理论研究:电子
版》,2014(20).