高层建筑屋顶钢结构连廊设计

摘要：高层建筑在施工的时候，连廊结构设计是比较常见的。其结构设计关键在于空中连廊的连接，以及空中连廊和主体连接上，在连接方式的选择上，可以选择刚性连接也可以选择柔性连接，但是柔性连接方式其支座设计上会比较困难，就就需要依据实际的工程情况来定。连廊设计的合理与否直接关系到高层建筑的稳定性，所以在施工上必须要注意细节的问题。本文分析了屋顶钢结构连廊设计的相关问题。

关键词：高层结构；屋顶；钢结构；连廊设计

社会发展比较迅速，对公共建筑的需求也在逐渐增大，高层建筑随之衍生，其功能越来越多样化、复杂化，有很多商业建筑、科研建筑或者体育建筑在建设施工的时候采用空中连廊结构也逐渐增多，这种建筑结构有着较好的外观，又能体现出建筑独特的灵活性，深受建筑设计师和人们的喜爱。在屋顶钢结构连廊设计的时候要考虑的因素比较多，施工也有一定难度，本文将以某一建筑为实例，讲述钢结构连廊设计的具体应用。

1 工程简介

某建筑工程是由4栋26层到30层塔楼和1栋18层的板楼共同组合而成。该工程是现浇混凝土的框支剪力墙结构，总建筑面积达11.9万m2，建筑的抗震等级为7级，属于丙类建筑。在塔楼高度60m的位置和板楼屋顶的位置建设一个连廊，具体为一层楼高，连廊的高度为3.5m到5m之间，跨度为16.7m，连廊到地面的高度为60m，并且由上下两层梁板体系组成，其中一端是在塔楼结构内，另一端是和板楼的屋顶连在一起的。在建设施工的时候，为保证建筑立面的简洁度，还有连廊通透感，在连廊上下两层中间1.2m左右处的双槽钢上，采用密肋钢梁进行连接，而且连廊的地面厚度要达到50mm的压型钢板，并在上面现浇一层钢筋混凝土面层，厚度为79mm。对伸入塔楼中的6根密肋钢梁进行锚固，而在板楼的屋顶上要采用一个滚轴支座，作为支撑。这个施工方案最大的特点就是能不受地震的影响，其建筑建构不会发生大幅度的位移现象，而且连廊构造简单，连接还比较可靠，能满足建筑立面的建设要求。这个连廊是一端接到板楼上，有钢结构作为保证，另一端可以在一定程度上进行滑动，一般中级地震都不会对其有任何影响，还不会进行高空操作，比较方便。连廊示意图如图1。

2 抗震和抗风的验算

两栋主楼之间的主要的联系构件就是架空连廊，如果有地震发生的时候，其会有强烈的震感，这也就说明架空连廊和主楼之间的连接时整个施工的关键所在。要是用刚性方式进行连接，那么建筑就要在地震的作用下能抗住三级水准震级的要求；要是用柔性方式进行连接，那么就要采用耗能装置，连廊的两端，一端采用刚接，另一端采用滑动方案，还有进行相应的验算才可以。要想保证建筑在大等级地震中屹立不倒，中等级地震中可以维修的原则，就要进行节点设计和变形设计，而且设计的过程中还要保证连廊在碰见地震的时候不会坍垮。所以，塔楼和连廊连接处的位置，6根密肋钢梁要伸到特楼中4.9m的位置，端头和工字钢要用连接钢板进行焊接，或者用高强螺旋进行连接，然后通过混凝土面层或者压型钢板使连廊和塔楼成为一个整体，而且要保证板楼顶层上所设置的滚轴支座能够自由滑动这一原理。

对连廊上下部位两个构件进行计算的时候要注意，构件的一端是固定的，另一端是可以滑动的，并用层模型弹塑性的动力时程对其进行分析，得出两栋楼在遇到地震的时候所发生的位移情况在122.1mm。利用这一方法还可以推算出连廊构件在遭遇地震时候所承受的内力是多少，这样也就能验算出连廊构件的强度和变形情况，以及支座连接情况。要是依据塑性标准进行分析，在建筑结构新的抗震规范中，其结构在遇见地震的时候，受到压力作用其下层的塑性位移角度限值应该是1/100，这时候两栋楼所发生的位移距离都是1099mm左右，板楼上的滑动支座，钢梁伸入到板楼的长度为2.6m就可以了，这样就能满足其纵向的位移要求，也就是在大等级地震的情况下，其纵向位移也会达到极限，连廊两端的连接构件都会受到破坏，和主体结构想脱离，这时候也就实现了滑动，距离的滑动长度可达2.6m，连梁也不会因

此而垮塌。

横向则根据此位移反推出构件的内力（考虑板楼一侧完全滑动无侧限支座的卸荷作用，对此位移下的内力进行适当的折减）进行节点设计，包括钢梁、节点、螺栓、栓钉、焊缝及混凝土节点部分的验算，计算时采用材料标准强度。上榀极限位移为1167mm（高度为58.35m），计算方法和纵向位移的一样。

3 构造措施

3.1 钢梁伸入塔楼一跨（

4.9m），其固定端与工字钢i45通过角钢焊接及高强螺栓连接。工字钢固定在墙体的牛腿上，通过埋件连接。并通过构造埋件拉筋与结构墙体楼板等用现浇混凝土连接成为一体，实现刚接。

3.2 采用滚轴支座，上榀由于垂直荷载小，采用弧形支座，上铺聚四氟板。根据机械设计规范选定nv2130型轴承支座，已经顺利实施，并做了局部修改。

3.3 为了加强整体性，密肋钢梁间每2m加设一工字钢i10作横向支撑。在滑动支座部分加密间距为0.5m。

3.4 风荷载产生的向上位移，在下榀滑动支座梁上加设工字钢i10扣住双槽钢，并留有一定的间隙，起到约束的作用。而上榀梁则是在弧形支座上加置钢梁穿越的空心钢板，孔的四周及钢板两侧填充橡胶，既保证钢梁的自由滑动，又限制了竖向变形。

3.5 为支撑上榀密肋钢梁，在板楼主体结构上加设4根劲性混凝土柱。截面为600× 600，内设两根组合工字钢i50，下插一层高度，与墙体连成一体。相应墙体楼板构造加强。

3.6 在钢梁伸入外墙处留洞，洞口与钢梁侧有50mm间隙，隙中填充密实橡胶，使钢梁有一定的变形能力。

3.7 连廊的构造足够保证其在中震、大震下的强度和变形。对于主楼首先考虑其传来的荷载进行计算分析，对刚接处墙体按中震弹性进行验算。

4 主楼的加强措施

连廊的设置削弱了塔楼，墙体因洞口的增加和上下错位，导致相应楼层刚度削弱。为此，设计时将相邻的层16，17，19，20局部顶板加厚至200mm，配筋改为16@150双向双片拉通。层16～20内外墙体局部加厚至300mm，加设暗柱上下贯通，并加大截面、加强配筋。相应层的连梁也加强了配筋。计算时按竖向抗侧力构件不连续考虑，传递给水平转换构件的地震内力分别乘以1.25～1.5的增大系数。对板楼的顶层板和边跨的墙体也相应地加强了构造措施。

结束语

高层建筑中屋顶钢结构的连廊设计，能使建筑更加美观，增加其抗震性能和稳定性能，在具体施工的时候要综合考虑建筑的实际情况，寻找有效的施工办法，保证连廊设计有质量保证，并有一定的抗震性能，发挥出其实际的作用。