对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析

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双塔连体结构的动力特性分析

模型”“ ，串并联刚片系模型” 以及 “ ，三维空间有限元
模型” 串并联质点系模型 ” 将塔楼各个楼层简。“ 是
结构、双轴对称连体结构和单轴对称连体结构进行
动力特性对比分析，进一步探讨连体结构自振特以
９３
１连体结构动力计算模型
连体结构一般为高层建筑结构，因此，件数较构多，其节点自由度非常庞大，结构计算时，而起控制作用的往往是水平向的地震作用或风荷载作用，根据这个特点，有必要对连体结构水平荷载作用下的
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２００７年
第２８卷
第６期
双塔连体结构的动力特性分析
马姝蕾
（深圳市建筑设计研究总院第三设计院，圳５８３）深１０１
摘要：该文以双塔连体结构为例，进行动力特性分析，比较单塔结构、轴对称双塔连体结构和单轴对称双塔双
随着高层建筑高度的不断增高，面布置日趋平复杂的同时，高层建筑竖向立面造型日趋新颖。出现了很多双塔结构。根据双塔连体的刚度，连体结构大致可分为２种，种形式为２个建筑之间可设一置一个或多的连廊，其跨度可为几米和几十米不等，第二种在２个主体结构的顶部若干层连接成整体楼层。高层连体结构由于连体的设置，得各塔楼之使间的振动互相耦合，且连体的设置使得整个结构并沿竖向刚度和质量分布不均匀，因此，连体结构的自振振型较单塔结构复杂得多。

我某高层双塔结构连廊设计实例

我某高层双塔结构连廊设计实例摘要：结合工程实例，对某高层双塔混合结构体系的设计进行了研究，对双塔高层连廊设计中存在的问题进行了分析，并采取了相应的处理措施，对类似工程的设计具有一定的参考价值。

关键词：双塔；混合结构；连廊Abstract: combined with engineering example, a high-rise towers of mixed structure the design of the system was studied, the twin towers LianLang top the problems existing in the design are analyzed, and take the corresponding measure to the similar engineering design to have the certain reference value.Keywords: twin towers; Mixed structure; LianLang0 引言随着经济的发展，高层建筑的结构形式越来越复杂,为了追求建筑的美观，大底盘高层多塔楼结构成为一种实际工程中广泛应用的复杂高层结构[1]。

魏清等[2]对高层双塔结构的地震反应进行了研究；苏捷[3]基于静力弹塑性Pushover 方法分析了高层大底盘双塔结构的地震反应特性。

郭涛等[4]对非对称大底盘双塔连体结构的动力特性和地震响应进行了研究。

本文结合工程实例，对某高层双塔混合结构体系的设计进行了研究，对双塔高层连廊设计中存在的问题进行了分析，并采取了相应的处理措施。

1 工程概况本工程位于浙江宁波，总建筑面积81354m2，其中地上58176 m2。

地下2层，地上3层裙房，高15.6米，裙房上设有两栋高层连体建筑，1号楼23层，高99.6m；2号楼17层，高74.4m；两个塔楼在66.0m~70.2m（第16、17层）楼面通过连廊相连，连廊跨度27m。

关于高层建筑物间连廊结构设计实例分析

主楼采用装配整体式框架—现浇剪力墙结构。裙房三层，采用钢筋混凝土框架结构。基础为桩基筏板。４．１连廊的整体计算
本工程两单体间连廊结构采用一端铰接一端滑动的弱连接的方式，连廊结构型式为钢结构，主要构件为变截面Ｈ
型钢梁，楼板采用钢筋桁架楼承板。承受的荷载为永久荷载，可变荷载，包括楼面活荷载、风荷载、水平及竖向地震作用，温度作用等。
ｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｏｐｅｎｈｏｌｅｓｉｎｔｈｅｒｏｏｆｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｆｌｏｏｒｈａｌｌａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｅｃｏｎｄｆｌｏｏｒｆｌｏｏｒ．
ＴｈｅＰＫＰＭｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅＳＡＴＷＥａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔ：ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅ
ｍｅｎｔｓ，ｔｈｅａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｌｉｍｉｔ，ａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｉｓｎｅｅｄｅｄ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ
ｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄａｔｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｆｌｏｏｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＣｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ
·４６·
第４７卷第２０２１年
１２期月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＪＶａｏｎｌ．．４７２Ｎ０２ｏ１．２
文章编号：１００９６８２５（２０２１）０２００４６０３

两栋单体之间设置架空连廊设计论文

两栋单体之间设置架空连廊的设计摘要：本文探讨了连体超高层建筑刚性连接与柔性连接两种结构方案。

基于计算结果和现有阻尼器技术, 指出柔性方案减震效果主要在于释放连体和塔楼之间水平约束, 并指出柔性方案设计目前未解决好的关键技术问题是动力弹塑性分析。

综合比较各方案优缺点后, 选择了刚性连接方案。

关键词：架空连廊柔性方案刚性连接中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：前言一、工程概况本工程位于广东珠三角, 地面层数39 层, 高148m, 由平面为切角三角型的对称双塔构成, 东、西塔功能分别为酒店和写字楼, 在第36~ 屋面层通过空中连廊连接( 图1) 。

连廊底部高度130m, 跨度42m, 总高度16.8m。

地震安全性评价表明, 设防烈度为6 度, 常遇地震地面加速度为0.0752g, ⅱ类场地。

100 年基本风压为0.65kn/m2 , 地面粗糙度c类。

二、研究现状和工程经验简介理论分析表明, 不对称连体建筑振型很复杂, 连体之间的内力与塔楼的刚度、连体高度、连体与塔楼的连接方式有较大关系。

连体与塔楼部分交界位置用阻尼器连接可以在双塔连线方向( 纵向) 减小连体内力。

国内连体高层建筑的工程实践逐渐增加, 部分工程还进行了振动台试验验证。

例如: 8 度区北京的uhn 双塔对称连体住宅用了刚性连接, 由于连体是桁架形式, 将两塔的核心筒连接, 较好地协调了双塔的地震力分配和变形, 振动台试验表明罕遇地震下结构保持裂而不坏。

7 度区上海的交银大厦是不对称双塔连体, 试验结果表明在罕遇地震下顶部钢结构连廊处出现拉坏。

7 度区广州信合广场是强不对称连体双塔结构, 进行了刚性和柔性连接的对比试验, 试验结果和理论分析一致, 柔性连接可以减小连体内力, 最后本工程实施的是刚性连接方案。

抗震规范对强连接提出的设计建议是尽量对称和保障连体以及下部楼层的强度。

世界上首幢超高层连体建筑- 日本大阪市新梅田大厦, 采用在39~ 40 层处刚性连接, 在风荷载作用下, 刚性连接连体结构的纵向位移为非连体结构位移的46% ~ 53%, 倾覆力矩为非连体结构的57%~ 65% 。

双塔连体结构的工程实例

双塔连体结构的工程实例马来西亚双塔为对称双塔楼（图1），建成于1996年，位于马来西亚吉隆坡，88层，总高度达450米，是目前世界上最高的连体结构。

其抗侧力体系由中央核心筒、周边柱列和环形梁在内的钢筋混凝土结构组成，在两塔楼的中部有连廊相连。

图1 马来西亚双塔巴黎凯旋门（图2），建于1989 年，是世界上第一座大型连体结构。

它与香榭舍大街上的老巴黎凯旋门位于同一城市的中轴线上，相互辉映，构成巴黎新老城区的主要景点。

新凯旋门在100m 的正方形内切出约60m 的大洞构成。

建筑结构对称均匀，两侧塔楼结构各约20m 进深，主要用做办公楼，顶部连体净跨约60m，高约20m，由双重并式通高桁架构成，桁架采用预应力混凝土箱型大梁。

图2 巴黎凯旋门上海交银大厦（图3）位于浦东陆家嘴金融开发区内，为不对称连体结构。

北塔楼55 层，高230.35m，南塔楼48 层，高197.55m。

两幢塔楼整体外形呈H 型，在第13、26、39 层分别一层楼高（4.1m），净跨12.4m 的两个空间桁架将两幢塔楼连接在一起，两空间桁架又通过交叉斜撑连成整体，以增强塔楼间的连接。

连体与塔楼采用刚性连接。

上海交银金融大厦，为双塔弱连结构，由于两塔楼的高度不同，动力特性有较大差异，塔楼间的析架结构协调结构的变形，对整体结构的受力性能产生影响。

为了研究结构的抗震性能，同济大学进行了振动台试验，试验模型缩比为模型包括两个高层塔楼和塔楼间析架，模型总高米，总质量为吨。

试验分析认为，七度多遇地震作用下，结构处于弹性工作阶段七度地震作用下，结构出现微裂缝，析架无变形，结构满足规范设计要求罕遇七度地震作用下，结构底部柱和剪力墙出现水平裂缝，析架部分屈服，结构不会倒塌，满足设计规范要求八度罕遇地震作用下，结构出现严重开裂，变形增大，析架屈曲，甚至拉断。

图3 上海交银金融大厦梅田摩天大厦（图4），位于日本大阪，为的高层综合写字楼，建成于1993 年，是世界最早的连体超高建筑。

浅析建筑连体结构设计方法

浅析建筑连体结构设计方法一.引言随着我国经济的快速发展，建筑行业发展速度加快。

高层建筑逐渐成为城市现代化建设中的重要组成部分，各种类型的连体高层建筑也逐渐兴起。

高层建筑连体结构使相连的建筑形成空间共同受力的结构形式，具有较为复杂的受力状态，有时存在较为明显的扭转效应，因此必须要重视连体结构特别是在中震、强震作用下的受力机理并采用合理的结构设计方法。

二.高层建筑物连体结构常见方式常见的高层建筑物连体结构方式主要包括三种：（1）塔楼。

在高层建筑物中，塔楼是非常重要的连体结构形式之一，它与单体建筑结构基本相同，一般为剪力墙结构、框架结构、框筒结构等。

塔楼的对称程度、单体差别，直接影响着连体结构的安全性，在施工过程中必须高度注意；（2）连体，连体一般跨越于两个塔楼间，与桥梁相类似。

从静态来看，连体主要承载水平风向荷载或竖向荷载，从动态来看，连体主要承担着塔楼两端的变形相干性；（3）连体与塔楼相连，主要有三种连接方式：a.一端与塔楼进行滑移连接，另一端则是刚性连接；b.两端均与塔楼进行刚性连接；c.两端均与塔楼进行铰接。

三.高层建筑连体结构设计方法1.连体结构设计基本要点（1）提高抗震性能。

对于高层建筑物来说，通常在两栋以上建筑之间进行架空连接，并按照建筑实际功能来对具体的跨度进行设计。

在我国高层建筑连体结构施工中，一般采用刚或柔两种连接方式将主体与连接体进行连接，因为高层建筑连体的竖向刚度易生突变，从而出现较大的扭转效应，其竖向与水平受力情况非常复杂，故此，必须切实增强整体抗震能力，以增强建筑物的安全性。

另外，节点刚度严重影响着整体刚度，同时也需注意施工中的屈曲问题。

（2）结构整体刚度。

在进行连体的设置之后，塔楼在连接处可能会发生刚度巨变，假若连体刚度比较大，这个部位就会出现比较明显的刚度突变，如果在连体结构刚度较小，可将双塔连体进行简化处理，如果连体刚度较大，把连体看作刚性楼层，也不会出现较大的计算误差，在非对称连体结构中，应将连体刚度降到最低，从而减小高塔位移的影响，增大低塔的位移，最终达到整体刚度要求。

《四川建筑》二○○六年1—6期总目次

・ … … … … … … … … … … … … … … … －－
雅安市滨河步行街规划设计后记 ……… 赵祥，冯美歌（４２）
风水理论对代人屑环境建设的启示 ………………… 邓盛杰（５２）沦城中村改造策略研究
— —
吴启和，雷，晓山（ｌ赵徐１５）…………………… … 廖玉凤（７８）双塔结构的自振特性分析 …………………………… … 隋忠庆（０９）浅淡卣下型地震及其启示 ………… … 阁奕任，郝金伟。李迎涛（４９）板壳理论的公式解法和有限元解法的比较 ……………… 王赫（６９）钢管混凝土受弯构件极限承载力计算方法探讨 …… 孙俊。柴迎春（７９）
— —
双塔楼连体结构抗震忡能分析 ………………… 周优文。宏（２）李１４
官南路立交＿程没计概况 ……… 魏建，＿Ｉ二游励晖。李岩，戴胜勇（２１６）
开情桥梁截面的颤振稳定性研究
・
……………………… 李琦（２）１８
市政工程
・
参与本科生商业建筑设计教学过程之心得 … …… 牛力（８３）
夏雷52芬兰典型的由潮湿引起的筏基失稳问题的探讨飞于远忠54深启低沟泥石流发育特征及动力特性龙达沟泥石流特征及茛对1二程影响的研究偏斜预应力管桩与土相互作用的分析
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《四川建筑ＯＯ六年１６－期总目次
二ＯＯ六年第一期（总第１７期）０
中央商务区（Ｂ）ＣＤ的特色规划 ……………… …… …… 鲍其隽（９１）城市规划町持续发展探讨茶香漫街涛声呜
— —
蕈＝忡能的抗挺设计理论研究 ……………… 车亚玲，ｒ冯章炳（０）１７基于混合遗传算法的桁架优化设计研究 …… 李文雄，陈存恩（ｌ）１Ｏ粘滞阻尼对索梁结构动力特性影响分析 …… 董维煜，张克华（ｌ）１３钢筋混凝土桥粱构件的动态可靠件评估

近断层地震作用下连体双塔楼消能连廊的破坏模拟

ｓｙｍｍｅｔｒｙｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｅａｓｉｅｒｔｏｄａｍａｇｅｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｓｙｍｍｅｔｙｓｒｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆａｒｆｉｅｌｄｓｅｉｓｍｉｃｍｏｔｉｏｎ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｃｏｒｒｉｄｏｒｉｓｌａｒｇｅｔｈａｎｔｈｅｎｅａｒ－ｆａｕｌｔｓｅｉｓｍｉｃｍｏｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＷｅｓｔｅｒｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＤｉｓａｓｔｅｒＭｉｔｉｇａｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｆｏＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，
ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｃｏｒｒｉｄｏｒｕｎｄｅｒｔｈｅＰＧＡｉｓｃａｒｒｉｅｄ．ＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｈｏＷＳｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｃｏｒｒｉｄｏｒｏｆｔｈｅｕｎ－

大底盘双塔楼连体结构研究综述

3. 1 连体计算模型、分析方法 20 世纪 70 年代提出用协同分析方法进行结构分析 ,80 年代
发展起以三维杆件体系程序为基础的三维分析方法。包世华和王建东采用沿高度方向分段连续化的方法 ,把连体结构分成几个子结构 ,建立了水平振动的微分方程组 ,用常微分方程求解器 COLSYS 求解其自振频率及相应的振型[ 1 ] ,导出了对称连体结构体系水平振动的弯扭耦联振动微分方程组 [ 2 ] ,并对这种结构进行了受力分析[ 3 ] 。黄坤耀则采用凝聚模型进行简化分析 [4 ] 。在利
凯旋门大厦伯爵山庄宏德大厦
上海温州
31 ,高 9 9. 9 32 ,高 9 6. 8
钢筋混凝土大梁混凝土梁板结构
13 . 5 13 . 2
第 27 层 19 层～ 21 层、24 层～ 25 层 ( 两道)
对称对称
佳宁娜友谊广场大厦
深圳
3 5 ,高 1 05 . 5
巨型框架钢筋混凝土组合梁
1 大底盘双塔楼连体结构组成
1. 2 塔楼塔楼采用的结构形式同单体建筑结构的结构形式没有显著
区别 ,基本上是框架结构、框架 —剪力墙结构、剪力墙结构、框筒结构、筒体结构等 ,并且同样可概括地分为剪切型、弯曲型和弯剪型。塔楼之间的对称与否、非对称程度、单体相对刚度对结构性能影响较大。 1. 3 连体
1. 1 大底盘从外形上看 ,大底盘承托着上部的塔楼 ,但从结构上看 ,它同
塔楼之间的关系多种多样。一种是底盘和塔楼结构的竖向分布比较连续 ,例如上海之江大厦 ,塔楼的内筒和外框柱在底盘都是连续不断的 ;另一种 ,底盘和塔楼结构的竖向分布是间断的 ,在底

连接体的设置对钢筋混凝土高层结构受力性能的影响

扭转加大等现象，其分析模型、动力特性、受力性能、坏形式以及计算方法要比一般高层建筑复杂破得多［］本文以实体模型为例，２．－３利用ＰＰ软件中ＫＭ的ＳＴ、ＰＡ和ＥＳＡｗＥＥＤＰＡ模块分别计算分析．
１工程背景
本文分析模型采用某新闻大楼（主楼部分）工程项目结构模型，该工程在山西省首次采用双塔连体
图１结构立面图
Ｆｇ１ｅｅａｉｎｖｅｏｔｕｔｒｉ．ｌｖｔｉｗｆｓｒｃｕｅｏ
收稿日期：０７１— ９２ｏ — ０１作者简介：庞永平（９６Ｉ，副教授，１５＿）男，主要从事结构工程高等混凝土结构的研究．
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第７卷第２期
２０年６月０８
宁夏工程技术
ＮｉｇｉＥｎｉｅｒｇｅｈｏｏｙｎｘａｇｎｅｉＴｃｎｌｇｎ
Ｖｏ．１Ｎｏ２７．
Ｊｎ０８ｕ．２０
文章编号：６１７４（０８０ — １５０１７ — ２４２０）２０５ — ４
结构，构模型包括地下１，结层地上２３层以及出屋
层构架，在双塔２～２０２层设置钢桁架结构连体，中占有越来越重要的地位，它能有效地利用空间资面４源，减小占地面积，缓解大城市的住房困难、交通拥形成贯通双塔的桥体（１．图）结构总高度１０ｍ，１地２０３ｍ，连体跨度３．４ｍ结构３３．０挤和用地紧张问题．０２世纪末至今，高层建筑形式上楼层高度为９－０核心筒结构，基础类型为日趋多样化，一种新型的结构形式——多塔连体高形式采用钢筋混凝土框架一该工程抗震设防烈度为７层建筑被越来越多地采用，一方面，连体可以方便两钢筋混凝土桩筏基础．度，计基本地震加速度为０１，构抗震设防类设．ｇ结塔楼之间的联系，用做观光走廊或休闲咖啡厅等；另抗震等级为一级，安全等级二级．设计使方面由于连体的设置，可以使建筑外观更具特色，别为丙类，０建筑场地类别为Ｉ类．ａＩ多塔定义中Ｉ营造出一种更加和谐的建筑氛围．双塔楼连体结构用年限为５，号塔，右面塔楼定义是指两个塔楼由设置在一定高度处的连接体（又称将左面塔楼包括连体定义为１为２号塔（１．图）连廊）相连而组成的建筑物【连接体是连体结构中１］．

双塔设计概念

双塔设计概念
双塔设计概念源于张江原有的江南水乡地貌，与未来建设国际一流科学城的战略规划。

这种设计通过灵动的线条扶摇而上，汇聚创新发展动力，多层次联通打造未来科学共享城市社区。

从经济运营角度，两座塔楼利于分隔综合体的各功能，分层段独立租售。

通常单层面积小一些的建筑容易调整，比如。

底层为大型商业。

-座塔楼上面某几层是酒店、某几层是酒店式公寓，另- -座塔楼分段分租给大型公司。

功能上可以互利，底层共享商业设施，公司人员可在公寓居住、客人可入酒店。

顶层可能通过连廊共享旋转餐厅、砉华泳池等服务。

但日常使用、管理又根据需要有不同模式。

总体布局上，建筑师将多重功能组团进行合理分布。

在东西双塔周边散布多边形的裙楼，寓意川杨河畔的“科技岛”。

与科学之门"双塔彼此呼应。

运用多层次连接，如架空连桥、地面景观步道、下沉庭院、地下商业连通，将双塔地块与周边充分整合，实现用户体验为导向的立体步行空间系统，并在双塔之间打造地景公园，融入数字化景观与多样化设施，串联南侧中环绿带及北侧川杨河公园，为城市人群提供舒适丰富的休闲体验。

立面造型彰显科技灵动之美，科学之门双塔的立面设计灵感来自川杨河水的涟漪及自然光透射的灵动变化，塔身自下而上进行收分，典雅的外形融入结构的理性，草墙表皮在阳光的照射下熠熠生辉，彰显力与美光与影的韵律，与水纹肌理相呼应，寓意汇聚科技力量，激发创新动能。

在结构中如采用一些特殊设计双塔可以有利于基础稳定与抗原，
连廊设置可以有利于双塔的稳定。

连体结构按立面形式一般可分为单轴对称、对称或完全不对称等形式。

双塔连体复杂结构抗震性能数值分析

ｉｔｒｌｆｒｅｄｄｍａｅｐａｔｒｆｔｉｄｉｇｕｎｅｈｅｕｅｔａａｅｉｔｎｓｔｆ７ｄｅｒｅｅｒｈａｅａｅａａｙｅｙｉｕｔｉｇｎｅｎａｏｃｓａｎａｇｔｅｓｏｈｅｂｕｌｎｄｒｔｅｆｑｎｎｄｒｔｎｅｉｙｏｇｅａｔｑｕｋｒｎｌｚｄｂｎｐｔｎｒ
Ｃｈｎｉａ；２ｈｎｃｄｍｙｏｕｌｉｇＲｅｅｒｈ，Ｂｎ００３，Ｃｉａ．ＣｉａＡａｅＢｉｎｓａｃｆｄｅｇ１０１ｈｎ）
Ａｓｒｃ：ｗｎｅｐｗｒｌｂｉｒｈｏｌｅｒｎｌｓｆｔｃｕｅ，ｈＢＱＳｓｆａｅｓｄｐｅｎｌｅｔｅｅｓｃｂｔａｔＯｉｇｔｔｏｅｕａｉｔｆｅｎｉａａｉｏｓｕｔｒｓｔｅＡＡＵｔｒｉａｏｔｔａａｚｌｔ — ｏｈｆｌｙｏｔｎｎａｙｓｒｏｗｄｏｙｈａｉ
第３４卷第４期
２１０２年８月
工程抗震与加固改造
Ｖ０．４．．１３Ｎｏ４
Ａｕｇ．２０１２
ＥａｔｑｋｓｓａｇｎｅｉｇａｔｏｉｉｇｒｈｕａｅＲｅｉｔｎｔＥｎｉｅｒｎｎｄＲｅｒｆｔｎｔ
对上海某设计中心不等高双塔连体结构进行了模拟
地震振动台试验研究；晓涵等对苏州某非对称吴
力墙结构，型上大下小，斜柱向外逐层挑出体设
１０ｍ，外挑１．ｍ。主、塔楼在１．５共２６副１层～１２层

力学与对称性思想浅谈

力学与对称性思想浅谈王珂阳土木工程与力学学院理论与应用力学基地班2011级摘要：对称性是现代物理学中的一个核心概念，它泛指规范对称性，局域对称性和整体对称性。

对称性思想已成为人类研究现代自然科学的一条切实可用的方法论原理。

关键词：力学，对称美，对称性思想，对称操作，不变量，变换，守恒一、引言对称性思想是在研究中通过对对称美的追求来揭示事物的本质特征和规律性的思考方法。

关于对称美和对称性的思想，几乎与人类文明有着同样的悠久的历史。

但在近代以前，对称性思想和人们对美的追求，主要是应用在艺术创作和技术创造领域中。

而在近代以来，牛顿、欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、泊松、雅克比、哈密顿、开尔文、劳斯、黎曼、诺特、庞加莱、爱因斯坦、薛定谔、嘉当、狄拉克等人应用对称性思想对力学理论的建立，逐渐的把美学中的对称性应用在自然科学方面，从他们那个年代起，对称性美和力学就是一对亲密的伙伴。

爱因斯坦说过：“我想知道上帝是如何创造这个世界的。

对这个或那个现象这个或那个元素我并不感兴趣。

我想知道的是他的思想，其他的都只是细节问题。

”他深信，美是探求理论物理学中重要结果的一个指导原则，上帝一定会以美的方程来设计这个宇宙，如果有两个可以描述自然的方程，正确的一定是那个能激起我们审美感受的那一个。

其实审美已成为当代物理学的驱动力，科学家们已经发现了某些奇妙的东西：大自然在最基础的水平上是按美来设计的，而对称美却是一种极其重要的美，因而我们应该以对称美的思想去思考世界。

二、对称美与对称性思想何为对称性？按照韦氏字典中的注释是“均衡比例”或“由这种均衡比例产生的形状美”。

人类在长期的保存个体、繁衍种族这种极为低下的生产水平和生活水平的斗争中不断发展；随着生产水平和生活水平不断提高，逐渐发展起对美和美感的追求，并逐惭开始去思考美和探索美。

对称性就是人类对美的思考和探索之一。

人类对对称性的兴趣其实可以追朔到远古时期，从古希腊文明到现在的日常生活，从美丽的雪花、达芬奇的油画、各种漂亮的装饰图案、植物的花、叶，到令人惊叹的建筑物如鸟巢、水立方等，人们无时无刻不在感受着对称性带来的美感。

双塔斜拉桥结构体系

双塔斜拉桥结构体系双塔斜拉桥的结构体系是跨越结构，斜拉体系和其内部荷载传递方式的统一，是一种由受弯为主的构件梁、受压为主的构件塔以及索组成的结构。

此桥型的工作原理主要是利用斜拉索对主梁起到中间弹性支撑的作用，从而将主梁上出现的最大弯矩降低，这样便可相应减轻主梁的自重，进而将斜拉桥主梁的跨径提高，其中斜拉索会对桥塔和主梁进行连接。

1.跨越结构跨越结构是线路中断时跨越障碍的主要承重结构，其作用是承受桥上的行人和车辆。

在合欢双塔斜拉桥的设计过程中，为充分发挥其跨越能力大的结构特点，我们把主要精力集中到主跨的设计上，对边跨的构思与处理重视得少一些。

合理的边跨而置形式和结构构造，不仅能改善和加强主跨与整个结构系统的刚度和稳定性，获取顺畅的桥梁立面建筑效果，而且可以得到较好的经济效益。

斜拉桥边跨跨度的大小不仅取决于结构体系的整体需要，同时也受到桥址地形地貌和经济与否的制约。

2.斜拉体系双塔斜拉桥的主要组成部分为主梁、索塔和拉索,它们相互关联,相互制约。

索塔是斜拉桥的基本承重构件与重要组成部分，它不但要承受自重及通过斜拉索传递来的主梁桥面系的重量，还要承受由桥面系竖向荷载与水平荷载引起。

并且索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主要结构物，因而对于索塔的美学设计应予足够的重视。

此桥的双索塔都为“鱼”字形，有鱼水之欢之意，象征着合欢桥与水体融洽在一起，有一种水桥合一的观感。

在恒载作用下，索塔处于轴心受压状态。

并且此索塔适用于双斜索面的斜拉桥。

合欢桥的拉索为斜向双索面，它对桥面梁体抵抗风力扭振特别有利，不仅从力学抗扭刚度较大的箱形截面，而且作用于桥梁上的扭矩可由拉索的轴力来抵抗。

主梁则是采用了抗风性能好，整体性强，线条美观的扁平钢箱梁。

3.内部荷载传递方式双塔斜拉桥采用半飘浮体系，由于斜拉索的支承作用，使主梁恒载弯矩显著减小。

斜拉索对主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于拉紧状态时才能得到充分发挥，并且斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再通过索塔传至地基因而主梁在斜拉索的各点支承作用下，呈多跨弹性支承的连续梁受力，梁内弯矩大大地降低，使主梁尺寸大幅度减小，减轻了结构自重，大幅度地增大了桥梁的跨越能力。

不同连接方式非对称双塔连体结构地震响应分析

ｔｕｒｅｓｕｎｄｅｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ，ｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙ —
ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗａｙｓ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｍｏｄｅｌｉＳｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｏｕｔａｊｏｉｎｔｃｏｒｒｉｄｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｔｏｗ— ｅｒｓ．Ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｍｏｄｅｌｓａｒｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈａｒｉｇｉｄｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｒａｄａｍｐｉｎｇｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ
连廊及连廊与主体结构之间采用阻尼连接、刚性连接３种结构模型分别进行了模态分析、反应谱分
析及弹性和弹塑性时程分析．结果表明：增设连廊后结构的整体刚度和协调性明显提高；连廊与主体
结构采用刚性连接更能提高整体结构的协调性，但连廊及与连廊相邻构件受力复杂；连廊与主体结构采用阻尼连接能够适当提高整体结构的协调性且连廊受力较小，这种连接方式更有利于提高严重

浅析连体结构抗震设计

浅析连体结构抗震设计摘要：随着经济全球化的发展，我国的建筑行业也迎来了全面升级，建筑新技术层出不穷，高层建筑结构设计不断推陈出新，在当前时代发展的大背景下迎合了产业上升发展的趋势。

文章针对建筑市场中多层和高层建筑的连体结构设计进行分析，深入研究了建筑连体结构的创新设计，使得连体结构在高层建筑结构设计中的应用更加广泛。

文章不仅对建筑的连体结构两种连接方式进行了详细受力分析，更进一步地研究并总结了建筑连体结构的抗震设计要点，以期对当下建筑行业建筑连体结构的设计起到实际的帮助作用。

关键词：连体结构；抗震设计；分析前言：连体结构作为⼀种新型复杂建筑类型，拥有优美的建筑外观，其不仅可以节省建筑所需的⼀地⼀积，多层连廊能贯通楼与楼之间的交通便利，高层塔楼之间的连接体位置（如⼀空连廊）能提供开阔的观光视野和独特的视觉效果，因⼀在现在的建筑形式得到⼀泛应⼀。

一、连体结构分类（1）按塔楼数量分类按照塔楼数量可以分为双塔连体、三塔连体和多塔连体。

（2）按塔楼的位置分类按塔楼的位置可以分为对称连体和⼀对称连体。

⼀对称连体结构的平扭耦联效应明显，受⼀复杂。

（3）按连接强弱分类按照塔楼与连接体的连接强弱可以分为柔性连接和刚性连接。

柔性连接（等同于铰接）是指连接体可以通过隔震⼀座与塔楼相连，连接体对塔楼的结构动⼀特性⼀乎不产⼀影响。

例如教学楼之间的钢结构连廊。

刚性连接（等同于刚接）连接体可以通过设置钢梁，钢桁架或者型钢混凝土梁与塔楼相连。

连体的存在使得各塔楼相互约束，相互影响，结构在竖向和⼀平荷载作⼀下的受⼀性能复杂，影响因素众多，从而对设计受力分析要求较高。

二、连体结构的受力特点及抗震分析根据柔性和刚性连接的两种连接方式结合实际项目来分析各自的受力特点。

（1）柔性连接的连体结构这种连接在学校和商业综合楼项目上比较多见，为了贯通各楼之间的交通便利，一般会采用钢结构连廊，连廊的钢梁和混凝土结构采用铰接连接或者有一端采用滑动连接，也包括采用阻尼器的连接，下图所示就是一端采用滑动的弱连接：这种弱连接连体结构的特点是连接体受力较小，在风和地震荷载作用下，连接体两侧的主体结构基本上不能整体协调变形受力，所以塔楼计算时一般都是按单塔分开受力分析，主体结构也只需考虑连接体传递于主体结构上的力即可。

某大底盘非对称双塔结构的地震响应分析

泛深入的研究对此类结构形式的工程应用将具有指导作用。
式（） ∞ 、［Ｊ１中。］、［Ｋ］、［分别为第ｉＭ］阶模态
的圆频率、型向量、振刚度矩阵和质量矩阵。
１２地震反应谱分析．
反应谱理论是以单质点弹性体系在实际地震荷
的起点。
模态分析的求解是经典的特征值问题Ｌｊ可表２，
示为：［）０【ｉ：６Ｍ】）（）１
使用功能，另一方面连体使得塔楼之间相互作用，这造成大底盘多塔楼连体结构较一般高层建筑相比要
复杂得多。因此，对大底盘多塔楼连体结构进行广
要以某大底盘不对称双塔结构为例，通过建立大底盘不对称双塔结构与大底盘不对称双塔连体结构的有限元模型，比
较了两种结构的动力特性，运用振型分解反应谱法对结构分别施加、并Ｙ向水平地震激励，出了两个方向地震作用下的两得
间剪力的影响。
１结构地震响应分析方法
１１动力特性分析．
作为主体结构，部塔楼间在某些楼层通过连体上
（如连廊）连，其成为共同的使用空间。大底盘相使多塔楼连体结构建筑外形独特，底盘能创造一个且较为宽松的商业空间或共享空间。从而满足投资者
第１Ｏ卷
第２期
２１００年１月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．０Ｎｏ２Ｊｎ２０１１．ａ．０１

多层连体结构支座受力分析

多层连体结构支座受力分析
连体结构因为通过连接体将不同结构连接在一起，体型比一般结构复杂，因此连体结构的受力比一般单体结构或多塔楼结构更复杂，结构设计应着重视以下几方面的问题。

(1)扭转效应明显
较之其他体型结构，连体结构扭转振动变形较大，扭转效应较明显，应引起重视。

当风或地震作用时，结构除产生平动变形外，还会产生扭转变形，扭转效应随两塔楼不对称性的增加而加剧，即使对于对称双塔楼连体结构，由于连接体楼板变形，两塔楼除有同向的平动外，还很有可能产生两塔楼的相向运动，该振动形态是与整体结构的扭转振型耦合在一起的。

实际工程中，由于地震在不同塔楼之间的振动差异是存在的，两塔楼的相向运动和振动形态极有可能发生响应，此时连体部分结构受力很不利。

对多塔连体结构，因体型更为复杂，振动形态也将更复杂，扭转效应应更加明显。

(2)连接体部分受力复杂
连接体部分是连体结构的关键部位，其受力较复杂。

连接体部分一方面要协调两侧结构的变形沙在水平荷载作用下承受较大的内力。

另方面当本身跨度较大时，除竖向荷载作用外，竖向地震作用影响也明显。

(3)连接体两端结构的连接方式
连接体结构与两侧塔楼的支库连接是连体结构的另一类关键问题，如处理不当结构安全将难以保证。

连接处理方式般根据建筑方案与布置来确定，可以有刚性连接、铰接、滑动连接等，每种连接方式的处理方式不同，也影响着连体结构分析设计的方式。

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对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析
发表时间：2011-04-01T16:02:06.733Z 来源：《价值工程》2011年第3月上旬作者：滕振超何金洲
[导读] 以某十八层对称双塔结构和十八-十六层不对称双塔结构为例
滕振超 Teng Zhenchao；何金洲 He Jinzhou
（东北石油大学土木建筑工程学院，大庆 163318）
（School of Civil Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China）
摘要：以某十八层对称双塔结构和十八-十六层不对称双塔结构为例，通过ANSYS有限元分析软件，建立了两种结构的三维有限元模型，并对比分析了两种结构的动力特性，为这两种结构的设计应用积累经验。

Abstract: Citing one 18-floor symmetrical double-tower structure and one 18-floor and 16-floor unsymmetrical double-tower structure as examples, tridimensional finite element model is built according to ANSYS finite element analysis software. On the basis of it, the contrastive analysis of dynamic characteristics of the two double-tower connected structures is carried out, and experience is accumulated for the design and exploit of the two structures.
关键词：有限元分析双塔连体结构动力特性
Key words: finite element analysis；double-tower connected structure；dynamic characteristics
中图分类号：TU311.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）07-0061-02
0 引言
随着我国建筑业的迅速发展，高层多塔结构的应用也逐渐增多，其中以双塔结构应用最为广泛。

高层建筑结构尤其是双塔结构体系的设计要求必须分析清楚结构本身的动力特性，结构的受力特点。

双塔结构一般分为对称和不对称两种形式，有时建筑师为了追求设计的效果，经常采用非对称双塔结构来实现设计意图。

与对称结构相比，不对称结构的布置形式多变，使得结构设计分析也非常困难。

工程实践表明，不对称双塔结构的平扭耦联振动是其地震反应的主要特性，从而导致不同结构形式下的地震作用效应差别较大，地震和风荷载作用下结构受力复杂。

对不对称双塔结构的动力特性进行分析，对此类结构的概念设计非常重要。

本文运用ANSYS有限元分析软件，对对称和不对称双塔结构的动力特性进行了分析比较，从而对此类结构的设计和应用奠定基础。

1 三维有限元分析模型
某双塔楼连体结构为十八层钢筋混凝土结构，总高度54m，层高为3m，对称双塔连体结构简图如图1所示，不对称双塔连体结构总高度54m，层高3m；右塔十八层，左塔十六层，不对称双塔连体结构简图如图2所示；两种结构的三维有限元模型见图3和图4。

梁柱均采用BEAM188单元，该单元基于铁木辛柯梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响，楼板采用SHELL63壳单元。

构件选型及材料见表1。

钢筋混凝土弹性模量，C40砼取为3.25×1010N/m2，C30砼取为3.0×1010N/m2。

2 结构动力特性分析
结构的动力特性及模态分析是确定结构振动特性的主要方法，包括结构的固有频率、自振周期和阵型，动力特性分析也是结构动力分析的基础，是结构在动荷载（地震作用和风荷载）作用下受力分析的起点。

利用有限元软件ANSYS建模分析，得出结构的动力特性如表2、表3所示。

通过上面分析可知，两种结构的自振周期变化趋势相同，而且各自的前三阶自振周期数值非常接近，第四阶自振周期变化幅度较大，自第六阶后变化比较平稳。

高塔部分决定了不对称双塔结构的动力特性，低塔部分的高差越大，刚度的变化越明显，动力特性性变化就越大。

3 结论
本文运用ANSYS有限元分析软件对对称和不对称双塔连体结构的动力特性进行了分析。

不对称双塔连体结构相对于对称连体结构，其动力特性的变化取决于两部分的高差，但是两种结构的变化趋势是一致的。

参考文献：
[1]孙艳杰.某不等高塔连体结构的地震响应分析[J].山西建筑，2009，VOL35 NO24，76-77.
[2]姜鲁珍，文献民．多连体结构的有限元网格剖分[J]．河北建筑科技学院学报，2000，(3)：5-7．
[3]卞朝东．大底盘多塔楼高层建筑结构的动力性能分析[D]．南京：东南大学，2003．
[4]包世华，王建东．大底盘多塔楼连体结构的受力分析[J]．建筑结构，1996，(11)：7-13．
[5]李春和．高层建筑结构动力分析模型的选取[J]．同济大学学报，1999， 20(5)：124～185．
作者简介：滕振超（1976-），男，河北故城人，讲师，主要研究方向为土木工程的教学和工程结构抗震。